Особенности озвучивания открытых стадионов громкоговорителями Inter-M

В статье инженеров АРСТЕЛ приведены варианты озвучивания открытого стадиона рупорными громкоговорителями Inter-M HS-20 и громкоговорителями колонного типа Inter-M CU-440FO.

Частотный диапазон рупорных и колонных громкоговорителей

Среднестатистический открытый стадион представляет собой футбольное поле с беговой дорожкой по периметру. Также на территории могут располагаться трибуны с одной или двух сторон, иногда гимнастические снаряды и площадки, а также сооружения спортивного или административно-хозяйственного назначения. В данной статье мы рассматриваем самые распространенные в России, да и странах бывшего СССР, открытые стадионы, не рассчитанные на крупномасштабные мероприятия. Они служат в основном для тренировок, любительских матчей, здесь нет больших трибун для массового зрителя со всех сторон.

Большие стадионы, рассчитанные на регулярные мероприятия и многочисленных зрителей, имеют больше уникальных условий и требуют индивидуального подхода при озвучивании, что напрямую влияет на состав системы.

При озвучивании стадиона (как и любого иного объекта) возникает вопрос о количестве и мощности громкоговорителей. Благодаря тому, что футбольное поле стандартизировано, все открытые стадионы в целом схожи, отличия если и есть, то незначительные. Безусловно, у данных объектов могут быть расхождения в части возможных мест установки громкоговорителей, которые могут повлиять на состав оборудования, но основа системы оповещения в целом одна, ее рассмотрим детально.

Рассмотрим два варианта оповещения, назовем их условно «минимальный», выполненный на рупорных громкоговорителях Inter-M HS-20 (или HS-20RT) и «оптимальный», выполненный на громкоговорителях Inter-M колонного типа CU-440FO. Оба варианта громкоговорителей предназначены для уличной установки и подходят для различных температурных условий.

Несколько слов об особенностях применения рупорных и колонных громкоговорителей. Рупорные громкоговорители из-за своей конструкции имеют высокую чувствительность — чаще более 100 дБ — и обеспечивают звуковое давление, которое с учетом мощности может превышать 120 дБ (в зависимости от конкретной модели). При этом потребляемая мощность рупорного громкоговорителя будет значительно ниже по сравнению с громкоговорителями стандартной конструкции, выдающими аналогичное звуковое давление. То есть для одной и той же площадки рупорных громкоговорителей понадобится меньше, что в дальнейшем выльется в меньшую мощность требуемых для оповещения усилителей и энергопотребление всей системы. На первый взгляд, вариант «минимум» выглядит хорошо, но необходимо учесть нюансы.

Как известно, человеческое ухо может воспринимать звук в частотах от 20 Гц до 20 кГц, частотный же диапазон рупорного громкоговорителя очень узок и неравномерен. В этой связи качество воспроизведения рупорным громкоговорителем музыкальных композиций будет невысоким. Помимо отсутствия низких и высоких частот у воспроизводимых мелодий не будет глубины звучания. Колонные громкоговорители, напротив, являются широкополосными, с довольно ровной АЧХ в полосе воспроизводимых частот, что позволяет им обеспечивать значительно более качественную трансляцию музыкальных композиций.

Подводя промежуточный итог, отметим, что музыку через рупорные громкоговорители воспроизводить можно, но качество будет значительно хуже по сравнению с колонными громкоговорителями.

Угол раскрытия в вариантах озвучивания

Второй момент: рупорные громкоговорители создают высокое звуковое давление в довольно узкой области, что характеризуется так называемым «углом раскрытия». Проводя аналогию, можно сравнить излучение рупорного громкоговорителя со световым пучком фонарика. На практике это означает, что в центре поля звук будет для слушателя примерно одного уровня (за счет значительного удаления от рупорного громкоговорителя), и чем ближе к краям поля, тем сильнее будет разница в громкости. В случае с громкоговорителем колонного типа такой выраженной направленности излучения нет.

Допустим, вы бежите по беговой дорожке стадиона. Напротив рупорных громкоговорителей звуковое давление будет около 100 дБ и выше, а на участке между громкоговорителями давление снизится до 90–91 дБ, что дает значительную разницу в 10 дБ. Как известно, увеличение громкости на 10 дБ ощущается как удвоенная громкость, при этом 90 дБ — само по себе довольно громко. Таким образом, по мере преодоления дистанции спортсмен будет сталкиваться с нарастанием и убыванием звука. И даже в центре поля разница в громкости будет пусть не такая сильная, но все равно довольно ощутимая.

Теперь рассмотрим аналогичную ситуацию с громкоговорителями колонного типа.

Звуковое давление напротив громкоговорителей колонного типа составляет 94–92 дБ (красная зона рисунка), а между громкоговорителями — в районе 90 дБ. Разница тоже есть, но уже не столь значительная. В целом картина распределения звукового давления более равномерная.

Ниже представлена визуализация звукового поля при использовании обоих типов громкоговорителей (акустический расчет выполнен в SPL модуле — собственной разработке ARSTEL, программа существенно упрощает и ускоряет процесс акустического проектирования объектов).

Неравномерность звука будет всегда, особенно при использовании очень громких излучателей, как видно на примере рупорных громкоговорителей. Рецепт уменьшения неравномерности — увеличение общего количества громкоговорителей или уменьшение громкости каждого громкоговорителя: либо за счет уменьшения громкости на усилителе, либо за счет использования менее мощных громкоговорителей. Единого варианта не существует, всегда приходится искать баланс между количеством и качеством. Потому для варианта «минимум» используем модель HS-20, а не более мощные рупорные громкоговорители. К примеру, для рупорного громкоговорителя HS-50 распределение звукового давления будет еще более неравномерным, разница составит порядка 20 дБ и будет охватывать не только область по краям поля, но и ближе к центру.

Для улучшения равномерности рекомендуется громкоговорители распределять по территории с равномерным шагом, а не вешать на один столб несколько излучателей, направленных в разные стороны.

Безусловно, размещать несколько громкоговорителей на одном носителе удобно, сокращается время на монтаж. Но вот на качестве звука такое решение сказывается наихудшим образом.

Подсчет количества громкоговорителей

После того, как мы определились с типом громкоговорителей, исходя из требования заказчика и условий использования, перейдем от качественного расмотрения к количественному.

Как уже отмечалось, стадионы стандартизированы и имеют размеры поля приблизительно 105 на 68 м, плюс-минус еще пара метров. Добавим сюда ширину беговой дорожки, в среднем это 6–8 полос, каждая шириной по 1,22 м, что добавляет еще около 7,5–10 м. В торцах поля беговая дорожка имеет изгиб, за воротами могут распологаться сектора для прыжков в длину, метания ядра и других спортивных дисциплин. Эти вводные будем учитывать при расстановке громкоговорителей.

Типовой план поля выглядит так:

Напомним: озвучивается обычный открытый стадион, не используемый для регулярных масштабных мероприятий с сотнями, а то и тысячами посетителей. Поэтому примем минимальный уровень фонового шума 70 дБ, чтобы и в ветреную погоду было слышно, плюс 15 дБ превышения над уровнем шума. Дополнительные исходные данные:

• высота измерения звукового давления — стандартные 1,5 м;
• установка на осветительные столбы на уровне 5 м.

Имейте ввиду, что уменьшение высоты установки примерно на 1 м изменит звуковое давление в середине поля менее чем на 1 дБ, можно сказать, будет в пределах погрешности. Но все же рекомендуем монтировать громкоговорители повыше, тогда уровень звукового давления вблизи столба будет комфортнее.

Рекомендуем следующую расстановку громкоговорителей колонного типа CU-440FO с равномерным шагом.

Для озвучивания стадиона потребуется 22 колонных громкоговорителя CU-440FO суммарной мощностью 880 Вт, закрепленных на столбах через каждые 20–25 м. Это минимально рекомендуемое количество — увеличение числа CU-440FO обеспечит более равномерное звучание. Качество воспроизведения также лучше, если громкоговорители работают не на максимальной громкости, то есть в верхних границах своего рабочего диапазона, а ближе к середине этого диапазона.

Для озвучивания стадиона рупорными громкоговорителями — за счет более высокого звукового давления — в минимально возможном варианте понадобится всего 12 рупорных громкоговорителей общей мощностью 240 Вт. Расстояние между столбами в этом случае порядка 35–40 м. Увеличение числа рупорных громкоговорителей будет способствовать улучшению равномерности озвучивания, а возросшую громкость динамиков всегда можно уменьшить регулятором на усилителях, или подключив громкоговорители на половину мощности.

На открытых стадионах с одной или двух сторон поля могут быть оборудованы зрительские трибуны. Их длина равна длине поля или чуть меньше, поэтому орентируемся на те же 105 м. В среднем трибуны имеют 4–6 рядов общей шириной порядка 6–8 м. Так как концентрация людей на трибунах больше, чем на поле, для озвучивания зрительских мест рекомендуется исходить из минимального уровня шума 75 дБ. Если учитывать, что звук от громкоговорителей, направленных на поле, частично озвучивает и трибуны, то для трибун с одной стороны поля потребуется добавить пять громкоговорителей CU-440FO. Если трибуны установлены с двух сторон, соответственно, удваиваем количество.

Для варианта с рупорными громкоговорителями достаточно добавить 2–3 громкоговорителя HS-20.

Дополнительные зоны озвучивания

Следующая зона озвучивания — дополнительные площадки для баскетбола/волейбола.

Размеры баскетбольно-волейбольной площадки составляют примерно 15×30 м плюс расстояние до столбов освещения, на которые мы можем установить громкоговорители. Рекомендуемый фоновый шум для таких объектов — минимум 75 дБ, высота установки в районе 3,5–4 м. Исходя из условий, для оповещения баскетбольно-волейбольной площадки нам понадобится или три громкоговорителя колонного типа CU-440FO, или два рупорных громкоговорителя HS-20.

Распространенным вариантом дополнительных спортивных объектов на территории стадиона является также хоккейная коробка, которая в летний период используется для других спортивных занятий.

Для озвучивания хоккейной коробки размером 30×60 м с теми же условиями, что и у баскетбольно- волейбольной площадки, мы рекомендуем использовать или 10 громкоговорителей колонного типа CU-440FO, или четыре рупорных громкоговорителя HS-20.

Итак, мы рассмотрели зоны и «основу» системы оповещения стандартного стадиона. В проект озвучивания также могут быть включены территории возле объекта, парковка или прилегающая парковая зона. Такая конфигурация уже выходит за рамки типового решения и предполагает подготовку индивидуального проекта. Вы всегда можете обратиться в АРСТЕЛ, и инженеры нашей компании подготовят оптимальные варианты озвучивания территории или объекта любого масштаба.