อาเรย์ลำโพง สรุปลำดับลำโพง และความแปรปรวนขั้นต่ำ

ในบทความนี้จะสรุปถึงการออกแบบระบบเสียงตอนต้นทั้งหมด ที่ได้กล่าวถึงความสัมพันธ์ระหว่างความแปรปรวนขั้นต่ำและพลังงาน ที่ได้ดำเนินการผ่านชุดสถานการณ์ อาเรย์ลำโพง ต่าง ๆ ที่ละเอียดถี่ถ้วน

ลำดับลำโพงและความกว้างของลำเสียง

เกี่ยวกับลำโพงลำดับแรก สรุปได้ดังต่อไปนี้

• เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานองค์ประกอบเดียว โดยมีอัตราส่วนความต่าง Proximity Ratio ต่ำ
• ไม่เหมาะสมสำหรับการทับซ้อน
• ไม่เหมาะสมสำหรับการนำมารวมกันเพื่อสร้างพลังเสียง
• ความกว้างของมุมกระจายเสียงจะต้องคงที่ เพื่อสร้างการตอบสนองแบบแบนราบ
• ควรจัดเรียงลำโพงลักษณะ Unity Splay Angle โดยใช้มุมที่พบในความถี่ที่ราบเรียบของความกว้างลำเสียง

ลำโพงลำดับที่สอง

• เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานองค์ประกอบเดียว โดยมีอัตราส่วนความต่าง Proximity Ratio ปานกลาง
• เหมาะสำหรับการรวมพลังในจำนวนที่จำกัด
• ความกว้างของมุมกระจายเสียงจะต้องคงที่ เพื่อสร้างการตอบสนองแบบแบนราบ
• ควรจัดเรียงลำโพงลักษณะ Unity Splay Angle โดยใช้มุมที่พบในความถี่ที่ราบเรียบของความกว้างลำเสียง

ลำโพงลำดับที่สาม

• เหมาะสมน้อยที่สุดสำหรับการใช้งานองค์ประกอบเดียว เว้นแต่จะพบอัตราส่วน Proximity Ratio ที่รุนแรง
• เหมาะที่สุดสำหรับมุมการทับซ้อน
• เหมาะสำหรับการนำมารวมกันเพื่อเพิ่มกำลังสูงสุด
• ความลาดเอียงของลำเสียงลงอย่างต่อเนื่องเมื่อความถี่สูงขึ้น
• ควรจัดเรียงในมุมที่มากกว่าศูนย์องศา

กำลังสูงสุดเทียบกับความแปรปรวนขั้นต่ำ (Maximum Power vs Minimum Variance)

เกี่ยวกับความสามารถด้านพลังงาน สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้

• Coupled Arrays สามารถเพิ่มความสามารถด้านพลังงานแบบรวมศูนย์ เมื่อใช้มากกว่าองค์ประกอบเดียว ในขณะที่ยังคงรักษาความแปรปรวนขั้นต่ำได้ในระยะทางที่ไกล
• Coupled Point Source มีอัตราส่วนสูงสุดระหว่างกำลังที่เพิ่มขึ้น ต่อความแปรปรวนเหนือช่วงความถี่ที่กว้างที่สุดเชิงพื้นที่
• Coupled Line Source สามารถให้พลังงานได้ไม่จำกัด แต่ไม่สามารถสร้างความแปรปรวนความถี่สเปกตรัมขั้นต่ำได้ในพื้นที่
• การ Level Tapering จะลดความสามารถด้านพลังงานที่ศูนย์กลาง แต่ให้โอกาสในความแปรปรวนขั้นต่ำในพื้นที่ เมื่อใช้ Coupled Point Source
• Uncoupled Arrays สามารถเพิ่มความสามารถด้านพลังงานแบบกระจาย เมื่อใช้เกินกว่าองค์ประกอบเดียว ในขณะที่ยังคงรักษาความแปรปรวนขั้นต่ำไว้ได้ แต่ในระยะทางที่จำกัดมากกว่า Coupled Arrays

รูปร่างความครอบคลุมความแปรปรวนขั้นต่ำ (Minimum Variance Coverage Shapes)

รูปร่างความแปรปรวนขั้นต่ำในรูปแบบหลัก ๆ โดยไม่ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของลำโพง/ห้อง

• รูปสี่เหลี่ยม ในอัตราส่วน Forward Aspect Ratio ตามที่พบในมุมกระจายเสียงลำโพงแต่ละใบ
• รูปส่วนโค้งตามที่พบใน Point Source แบบสมมาตร ใน Coupled จะถูกจำกัดช่วงความแปรปรวนสเปกตรัม เนื่องจากการดูดซับเสียงในอากาศช่วง HF และการสูญเสียกำลังในระยะทางเท่านั้น แต่ในส่วนเวอร์ชัน Uncoupled ถูกจำกัดช่วงโดยความแปรปรวนระลอกคลื่นที่เกิดจากการทับซ้อน
• รูปสามเหลี่ยมมุมฉากพบได้ใน Coupled Point Source แบบไม่สมมาตร

อันดับรองลงมา ได้แก่ รูปร่างไม่ปกติต่าง ๆ ที่สามารถรักษาไว้ได้ในพื้นที่ขนาดเล็ก จากการเชื่อมต่อระบบ Asymmetric Uncoupled รวมถึงระบบลำโพง Delay และอื่น ๆ อีกมากมาย

เมนูความแปรปรวนต่ำสุด (The Minimum Variance Menu)

ซึ่งจะทำให้เกิดชุดตัวเลือก: โครงสร้างสำหรับระบบของเรา และระบบย่อยต่าง ๆ

มีเมนูให้เลือก ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการเพื่อเติมเต็มพื้นที่อะคูสติกได้ โดยตัวเลือกแรกเริ่มต้นจากลำโพงเดี่ยว

หลักการความแปรปรวนขั้นต่ำสำหรับลำโพงเดี่ยว:

• วางตำแหน่งลำโพงที่มีอัตราส่วน Proximity Ratio กับผู้ฟังให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
• ใช้ลำโพงที่มีอัตราส่วนความกว้างของลำเสียงขั้นต่ำเหนือความถี่ (ลำดับแรกหรือลำดับที่สอง)
• จับคู่คุณสมบัติที่เหมาะสม (การวางแนวแบบสมมาตรสำหรับรูปร่างที่สมมาตร การวางแนวแบบไม่สมมาตรสำหรับรูปร่างที่ไม่สมมาตร)
• จับคู่อัตราส่วน Aspect Ratio ของลำโพงกับรูปแบบความครอบคลุมของพื้นที่
• หากรูปแบบการครอบคลุมของลำโพง ทับซ้อนบนพื้นผิวห้องแรงเกินไป ให้ใช้อาร์เรย์แทน

Coupled Arrays จะใช้สำหรับเติมเต็มพื้นที่ส่วนใหญ่ ดังที่แสดงในแผนผังต่อไปนี้

หลักการความแปรปรวนขั้นต่ำ สำหรับ Coupled Point Source Array แบบสมมาตร

• เติมมุมโค้งที่ต้องการเพื่อให้พอดีกับรูปร่างของพื้นที่ผู้ชม จำนวนองค์ประกอบที่ต้องการจะขึ้นอยู่กับลำดับของลำโพง ลำโพงลำดับต่ำจะต้องมีการทับซ้อนกันน้อยที่สุด ระบบที่มีลำดับสูงสามารถทับซ้อนกันเพื่อเพิ่มกำลังสูงสุดได้
• การกระจายลำเสียงจะกำหนดรูปแบบการครอบคลุมความถี่สูง
• การรวมของลำเสียงจะสร้างการครอบคลุมความถี่ต่ำ
• ใช้หลักการข้างต้นจนได้รูปทรงที่เข้ากันในช่วงความถี่กลาง

ตอนนี้สามารถดูอาร์เรย์แบบรวมนี้ให้เป็นองค์ประกอบเดียว โดยลำดับลำโพงจะกำหนดโดยรูปร่างที่รวมกัน แทนที่จะเป็นองค์ประกอบเดี่ยว ๆ ตัวอย่างเช่น อาร์เรย์ขององค์ประกอบลำดับที่สาม จำนวนหกองค์ประกอบที่กระจาย 2 องศา จะรวมกันเป็นองค์ประกอบลำดับที่สามประมาณ 12 องศา

ถ้าองค์ประกอบแยกกระจาย 4 องศา จะรวมกันเป็นองค์ประกอบอันดับที่ 2 ที่ 24 องศา อาร์เรย์ทั้งสองแบบนี้ สามารถรวมกันเป็นองค์ประกอบในอาร์เรย์อื่นได้ เช่น Point Source แบบไม่สมมาตร

นี่คือวิธีที่สร้างอาร์เรย์กำลังสูงที่สามารถจัดการได้จากองค์ประกอบลำดับที่สามจำนวนมาก โดยแต่ละองค์ประกอบจะถูกรวมเข้าเป็น Coupled Point Source แบบสมมาตร หรือไม่สมมาตรก็ได้

หลักการเดียวกันนี้ สามารถนำไปใช้ไม่ว่า Point Source แบบไม่สมมาตร จะประกอบด้วยองค์ประกอบใดก็ตาม

หลักการความแปรปรวนขั้นต่ำสำหรับ Coupled Point Source Array แบบไม่สมมาตร

• เติมสามเหลี่ยมให้พอดีกับรูปร่างของพื้นที่ผู้ชม จำนวนองค์ประกอบที่ต้องการนั้นแปรผันตามอัตราส่วน Proximity Ratio และลำดับลำโพง เมื่อความไม่สมดุลเพิ่มขึ้น จำนวนองค์ประกอบก็เพิ่มขึ้น โดยตามกฎทั่วไป จำนวนองค์ประกอบควรน้อยกว่าอัตราส่วนความ Proximity Ratio หนึ่งระดับ ตัวอย่าง อาร์เรย์สามองค์ประกอบจะครอบคลุมอัตราส่วน Proximity Ratio 4:1
• เริ่มต้นด้วยระยะทางที่ไกลที่สุด องค์ประกอบนี้ต้องมีลำดับสูงสุดขององค์ประกอบ
• แบ่งย่อยพื้นที่ต่อไป โดยซ้อนองค์ประกอบเพิ่มเติมไว้ใต้องค์ประกอบแรก จนกระทั่งได้รูปทรงที่เต็ม เมื่อค่า Proximity Ratio เพิ่มขึ้น องค์ประกอบที่มีลำดับต่ำกว่าและกำลังต่ำกว่า สามารถนำมาใช้เพื่อให้มีระดับที่ใกล้เคียงได้เหนือพื้นที่
• สร้างการกระจายลำเสียงอสมมาตร ความสัมพันธ์ระดับและ/หรือมุมระหว่างองค์ประกอบต่าง ๆ เพื่อทำให้รูปร่างครอบคลุมของ อาเรย์ลำโพง สอดคล้องกับพื้นที่ฟัง
• จัดเฟสจุดครอสโอเวอร์เชิงพื้นที่ทั้งหมดระหว่างองค์ประกอบ

สามารถสร้างกำลังสูงด้วย Coupled Point Source Arrays ได้ด้วยลำโพงลำดับที่สามจำนวนมาก แต่โดยพื้นฐานแล้วกระบวนการจะเหมือนกับลำโพงลำดับต่ำในปริมาณที่น้อยกว่า

Uncoupled Arrays

เมนูสุดท้ายจะเป็นลำดับด้านข้าง ระบบที่แยกออกจากกันเพื่อเติมเต็มช่องว่างความครอบคลุม ในตำแหน่งที่ลำโพงหลักไปไม่ถึง

Uncoupled Arrays อาจทำจากลำโพงใบเดียว หรืออาร์เรย์ที่รวมกันก่อนหน้านี้ก็ได้ ไม่ว่าในกรณีใด สิ่งเหล่านี้คือองค์ประกอบอาร์เรย์

Uncoupled Arrays สามารถรักษาความแปรปรวนขั้นต่ำในช่วงที่จำกัดเท่านั้น และควรใช้ลำโพงลำดับแรกหรือลำดับที่สองเท่านั้น

ข้อยกเว้นคือ การรวมกันแบบอสมมาตรขององค์ประกอบลำดับที่หนึ่งหรือสองที่มีระดับเสียงต่ำ กับระบบลำโพงลำดับที่สาม เช่น องค์ประกอบลำโพงหลักและลำโพงดีเลย์

หลักการความแปรปรวนขั้นต่ำสำหรับ Uncoupled Line Source Arrays แบบสมมาตร

• กำหนดความยาวจากลำโพงถึงจุดเริ่มต้นของความครอบคลุม ความครอบคลุมความแปรปรวนขั้นต่ำจะสิ้นสุดที่ระยะสองเท่านี้ นี่คือตัวเลขความยาวสำหรับอัตราส่วน Aspect Ratio

หลักการความแปรปรวนขั้นต่ำสำหรับ Uncoupled Point Source Arrays แบบสมมาตร

• กำหนดความยาวจากลำโพงถึงจุดเริ่มต้นของความครอบคลุม ความครอบคลุมความแปรปรวนขั้นต่ำจะสิ้นสุดที่ผลคูณของระยะนี้ โดยผลคูณขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ของการทับซ้อนเชิงมุม

หลักการความแปรปรวนขั้นต่ำสำหรับ Uncoupled Point Destination Arrays แบบสมมาตร

• กำหนดความยาวจากลำโพงถึงจุดสิ้นสุดของความครอบคลุม นี่คือตำแหน่งที่อยู่ On-Axis ขององค์ประกอบทั้งสอง ความครอบคลุมความแปรปรวนขั้นต่ำจะสิ้นสุดที่ครึ่งหนึ่งของระยะนี้

หลักการความแปรปรวนขั้นต่ำสำหรับ Uncoupled Arrays แบบไม่สมมาตร:

• ปรับขนาดลำดับและระดับของลำโพงให้เหมาะสมเพื่อให้เข้ากับรูปทรง
• ใช้เทคนิคการซ้อนชั้นของการชดเชยระดับเทียบกับระยะทางเพื่อให้ได้ความพอดีที่ต้องการ

สรุป

นี้คือบทสรุปจากบทที่ 2 เรื่องการออกแบบระบบเสียงในตอนต้นทั้งหมด หลังจากจบเนื้อหาต่อไปนี้ จะนำไปผู้อ่านสู่ข้อมูลที่มีความจำเพาะมากขึ้น ถึงเวลาที่จะรวมระบบเสียงเข้าด้วยกัน เพื่อเติมเต็มพื้นที่ด้วยเสียง !!