Как слышно?
«BEST OF SECURITY», №23 (декабрь, 2007)
bos.dn.ua
(Окончание, начало в №22, 2007 г.)
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМ ОЗВУЧИВАНИЯ
Озвучиванием помещения или
открытой площади называется громкоговорящее воспроизведение заранее
записанных сообщений, сообщений с микрофона, музыкальных программ,
рекламных роликов, сигналов гражданской обороны и другой информации.
Среди основных параметров озвучивания следует перечислить следующие:
1) Максимальный и минимальный уровень звукового поля.
Данный параметр показывает уровни максимального и минимального уровня
прямого звука, которые создаются системой озвучивания на озвучиваемой
поверхности при подведении номинальной мощности к громкоговорителям,
без учета интенсивности отраженного звука. Озвучиваемой поверхностью
считают поверхность на уровне слушателей, которая для сидящих
слушателей проходит на уровне 1 м от уровня пола, а для стоящих —
на уровне 1,5 м от поверхности, на которой стоят слушатели.
В зависимости от назначения системы озвучивания этот параметр может
иметь различные значения. При проектировании следует учесть, что
значение минимального уровня звукового поля должно на 10–15 дБ
превышать уровень акустического шума помещения. В большинстве случаев
уровень акустического шума для помещений непроизводственного назначения
находится в пределах 50–70 дБ. Таким образом для систем
оповещения и трансляции речевых сообщений значение минимального уровня
звукового поля должно быть в пределах 60–85 дБ.
2) Неравномерность озвучивания.
Значение данного параметра показывает уровень перепада звукового
давления в различных точках озвучиваемой территории. Наиболее
качественными системами озвучивания считаются системы со значением
данного параметра, не превышающим 2–3 дБ. Данные системы, как
правило, предназначены для качественной трансляции музыкальных
программ, которые также могут выполнять и функции систем оповещения
людей о пожаре и других чрезвычайных ситуациях. Для систем озвучивания,
основной функцией которых является трансляция речевых программ и
сообщений, данный показатель может находиться в пределах 3–4 дБ.
3) Акустические шумы.
Шумы в пределах озвучиваемой поверхности, создаваемые публикой,
различными агрегатами, а также шумы, приходящие извне, например, от
транспорта. Обычно данный параметр заранее задан или должен быть
измерен на месте в реальных условиях. В большинстве случаев преобладают
низкочастотные шумы, хотя шумы, производимые публикой, находятся в
диапазоне частот выше 1 кГц. Наибольшее влияние шумы оказывают на
разборчивость транслируемых речевых программ и объявлений.
4) Разборчивость воспроизводимых программ.
Количественная оценка того, какая доля содержания речевого сообщения
может быть правильно понята. Для обеспечения приемлемой разборчивости
требуются достаточная громкость и четкость.
ТИПЫ СИСТЕМ ОЗВУЧИВАНИЯ
Наиболее распространенными
типами систем озвучивания являются системы озвучивания
сосредоточенного, зонального и распределенного типа.
Системы озвучивания сосредоточенного типа
Системы озвучивания сосредоточенного
типа (централизованные) состоят из малого количества мощных
громкоговорителей. Как правило, в их составе применяются
громкоговорители рупорного типа, имеющие большое звуковое давление и
узкую направленность. Системы озвучивания данного типа наиболее хорошо
подходят для озвучивания открытых площадок, для чего в одной точке
могут устанавливаться от одного до нескольких громкоговорителей. В
зависимости от конфигурации озвучиваемой площади они могут
располагаться один над другим, что увеличивает направленность и
дальность действия системы, или устанавливаются веером, что в свою
очередь позволяет существенно расширить озвучиваемую площадь.
Ввиду того, что рупорные громкоговорители имеют довольно узкий диапазон
воспроизводимых частот, их используют для трансляции речевых программ и
объявлений. Однако когда уровень акустических шумов довольно велик,
другие искажения незаметны, поэтому рупорными громкоговорителями в
большинстве случаев озвучивают улицы, площади или производственные
территории с высоким уровнем акустического шума.
Характеристику направленности громкоговорителя для простоты расчетов
считают эллипсоидом, вершина которого находится в рабочем центре
излучателя (рис. 1).
Ось рупора обычно направляют в удаленную точку озвучиваемой
поверхности. При этом форма озвучиваемой поверхности имеет форму
эллипса, звуковое давление по периметру которого определяется по
формуле:
Lmin = 20 lg pmin +94
где Lmin — звуковое давление на краях озвучиваемой плоскости;
pmin — звуковое давление, развиваемое громкоговорителем в удаленной точке.
pmin = p1/a
где p1 — номинальное звуковое давление, развиваемое громкоговорителем на расстоянии 1 м от рабочего центра1;
а — расстояние удаленной точки озвучиваемой плоскости от громкоговорителя.
a2 = l2 + h2г.с.
где l — проекция расстояния а на горизонтальную ось;
hг.с. — высота подвеса громкоговорителя над озвучиваемой плоскостью.
hг.с.= hгр.– h0
где hгр — высота подвеса громкоговорителя над наземной поверхностью;
h0 — высота озвучиваемой плоскости.
При расчете следует помнить, что уровень звукового давления на краях
озвучиваемой плоскости должен превышать уровень акустических шумов на
10–15 дБ.
При построении сосредоточенных систем озвучивания помещений рупорные
громкоговорители используются крайне редко ввиду их низких качественных
характеристик. Поэтому для помещений в составе таких систем озвучивания
используют акустические системы с широким диапазоном воспроизводимых
частот. Такие акустические системы, как правило, располагают вблизи
первичных источников звука, т. е. возле кафедры, на сцене и т. п.
Для большинства помещений достаточно иметь один громкоговоритель для
озвучивания зала шириной до 12 м, для более широких залов устанавливают
два или четыре громкоговорителя, причем оси этих акустических систем
рекомендуется направлять параллельно друг другу.
Особое внимание при расчете систем озвучивания помещений следует
уделять способности отражения звука стенами помещения, что в свою
очередь может неблаготворно влиять на качество звука. В остальном
расчеты ведутся, как и для открытых пространств.
Системы озвучивания зонального типа
Системы озвучивания зонального типа (децентрализованные) делятся на линейные и пространственные.
Линейные системы зонального типа наиболее часто применяются для
озвучивания протяженных, но узких участков, например, улиц (рис. 2).
Следует отметить, что в таких системах довольно высок риск
возникновения эха из-за разности распространения звуковых волн между
соседними громкоговорителями. Эхо может возникать под
громкоговорителем, так как разность распространения звуковых волн в
этой точке получается максимальной. Под разностью распространения
звуковых волн в данном случае следует понимать наложение звука под
громкоговорителем, который доходит до слушателя, стоящего под ним, со
звуком, излучаемым предыдущим громкоговорителем. Поэтому при
проектировании таких систем часто идут на расстыковку зон озвучивания,
заранее планируя необслуживаемые зоны. Фактически такие системы состоят
из необходимого количества сосредоточенных систем озвучивания, каждая
из которых обслуживает свою зону.
При построении аналогичных систем озвучивания улиц с применением
звуковых колонок (акустических систем для монтажа на открытых
площадках) эхо почти не прослушивается (рис. 3). Такой эффект, как
показано на рисунке, достигается установкой большего количества
звуковых колонок с меньшим звуковым давлением в сравнении с
громкоговорителями рупорного типа. Также следует отметить, что
неравномерность озвучивания в данном случае будет существенно меньше,
нежели при озвучивании той же улицы рупорными громкоговорителями.
Соответственно, общая стоимость такой системы будет выше, чем
предыдущей.
Пространственные системы зонального типа применяются для больших
площадей, которые не представляется возможным озвучить сосредоточенной
системой озвучивания. Для таких систем наиболее подходят веерные
групповые системы рупорных громкоговорителей или звуковых колонок (см.
рис. 4). Уровень звукового поля при таком размещении громкоговорителей
на стыках соседних зон озвучивания повышается на 3 дБ, так как
интенсивность звука от двух соседних громкоговорителей складывается
арифметически. В углах зон увеличение составит 6 дБ от четырех соседних
громкоговорителей.
Такие системы озвучивания обеспечивают достаточно равномерное покрытие
озвучиваемой площади и широко применяются для озвучивания как открытых
пространств, так и для помещений большой площади.
Расчет параметров зон озвучивания ведется аналогично методам расчета сосредоточенных систем озвучивания.
Системы озвучивания распределенного типа
Наиболее часто применяются для помещений при построении систем
оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей. Идеально
подходят для трансляции речевых и музыкальных программ, когда нет
необходимости локализировать первичный источник звука, т. е. когда его
нет в помещении. Поскольку основной целью при создании систем
озвучивания данного типа является достижение высоких качественных
характеристик озвучивания, в их составе применяют звуковые колонки с
широким диапазоном воспроизводимых частот.
Системы озвучивания распределенного типа делятся на линейные и поверхностные.
Линейные системы применяются для озвучивания длинных, но узких
помещений, и расположение громкоговорителей в таком случае называется
цепочкой. В зависимости от конфигурации таких помещений они могут
озвучиваться одной или двумя цепочками акустических систем для
настенного монтажа или монтажа в подвесные потолки (рис. 5).
При расчете таких систем озвучивания основными параметрами являются
высота подвеса цепочки громкоговорителей над озвучиваемой поверхностью,
расстояние между соседними громкоговорителями и неравномерность
озвучивания.
Для обеспечения качественного звучания музыкальных программ и высокой
разборчивости речи неравномерность озвучивания в вертикальной плоскости
для распределенных систем озвучивания, при применении одной цепочки
громкоговорителей, должна находиться в пределах от 2 до 4 дБ. Для
обеспечения данного условия соотношение высоты установки
громкоговорителя над озвучиваемой плоскостью (hг.с.) и ширины помещения
(b) должно соответствовать:
hг.с./b 0.4 0.8
При этом расстояние между громкоговорителями для помещений шириной от 6 до 8 м рассчитывается по формуле:
d 3hг.с.
Для помещений с шириной менее
6 м, в которых противоположная цепочке громкоговорителей стена имеет
хорошее отражение, т. е. гладкую поверхность без штор и мягкой мебели,
расстояние между громкоговорителями рассчитывается по формуле:
d 4hг.с.
Для двух цепочек громкоговорителей неравномерность озвучивания в
вертикальной плоскости должна находиться в пределах от 0,5 до
2,5 дБ. Для обеспечения данного условия рекомендуются соотношения:
hг.с./b 0.1 0.3
d 4hг.с.
При этом лучшие результаты по неравномерности озвучивания достигаются при шахматном расположении громкоговорителей.
Поверхностные системы озвучивания применяются для озвучивания больших
помещений, и размещение громкоговорителей в таких системах называют
решеткой (рис. 6).
Потолочные решетки создают плоскую звуковую волну на расстоянии
r > 0.5 d от решетки. Звуковое давление, развиваемое решеткой с
расстоянием между громкоговорителями (d), определяется по формуле:
p = 2Пnp12/S
где p1 — звуковое давление, создаваемое громкоговорителем на расстоянии 1 м от него;
n — количество громкоговорителей;
S — озвучиваемая решеткой площадь.
В случае, если расстояния между громкоговорителями равны, озвучиваемая площадь считается по формуле:
S = nd2
где n – количество громкоговорителей;
d — расстояние между громкоговорителями.
Если расстояния между громкоговорителями разные, озвучиваемая площадь считается по формуле:
S = nd1d2
где n — количество громкоговорителей;
d1 — расстояние между громкоговорителями по оси Х;
d2 — расстояние между громкоговорителями по оси Y.
В таких системах озвучивания неравномерность озвучивания в вертикальной
плоскости должна находиться в пределах от 0 до 1 дБ. Для обеспечения
данного условия рекомендуются следующие соотношения:
hг.с./b 0.3 0.6
d 2hг.с.
СЛЕДУЕТ ПОМНИТЬ
При проектировании систем
оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей следует
помнить, что от правильности расстановки громкоговорителей зависит
общая эффективность работы системы. Эффективной система может считаться
только в том случае, если при возникновении пожара или любой другой
чрезвычайной ситуации тревожное сообщение четко, разборчиво и без
искажений будет передано по всем озвучиваемым территориям и помещениям,
поскольку от этого может зависеть жизнь десятков, а то и тысяч людей.
На проектанта возлагается высокая ответственность по построению
работоспособной и эффективно действующей системы речевого оповещения.
