Принцип работы компактных линейных массивов достаточно прост и его можно объяснить тремя словами.

1. Каждый излучатель является акустическим излучателем с круговой диаграммой направленности, однако в реальности, звук хоть и распространяется вокруг громкоговорителя сферическими волнами, но в разных частях этой круговой диаграммы оказывается разное количество звуковой энергии. Соотношение количества звуковой энергии к области на сферической звуковой волне показано на рис. 9
   

   Рис. 9. Диаграмма направленности и падение звукового давления на сферической звуковой волне

2. Область с самым высоким звуковым давлением, как правило, располагается на оси громкоговорителя. Если таких громкоговорителей будет два, то на определённом удалении от излучателей (зависит от расстояния между осей громкоговорителей), две волны начнут накладываться друг на друга и произойдёт их сложение, вследствие чего звуковое давление увеличится. С увеличением расстояния от громкоговорителей увеличивается площадь синфазности сферических волн от различных источников — это расширяет и делает более равномерной зону прироста звукового давления (в идеале это +3 дБ к давлению, создаваемому в этой точке лишь одним громкоговорителем). В этом случае два громкоговорителя начинают работать как единый акустический излучатель с общей осью и более острой диаграммой направленности. Для удобства назовём его спаренным излучателем.


Рис. 10. Увеличение зоны сложения звуковых волн при удалении от источников звука

3. При удвоении количества спаренных излучателей и удвоении расстояния от них, происходит повторное сложение волн (уже от парных излучателей), а звуковое давление на оси кластера снова прирастает на 3 дБ, в итоге оно станет уже на 6 дБ выше звукового давления, создаваемого в данной точке каждым отдельным громкоговорителем. Для дальнейшего увеличения звукового давления на общей оси линейного массива, требуется удвоение количества модулей (громкоговорителей). Таким образом, чем больше будет модулей в линейном массиве, тем более острая диаграмма направленности у него будет и тем большее звуковое давление он сможет передать в зону озвучивания.

   На расстоянии S (рис. 11) показано, что происходит первое сложение звуковых волн с приростом +3 дБ в центре. С увеличением расстояния до 2S и более прирост составит +6 дБ по сравнению с одним излучателем и далее он не меняется.

   

   Рис. 11. Образование плоского звукового фронта при работе нескольких громкоговорителей

4. Если же требуется озвучивание ближних зон зрительного зала, то линейным массивам придают J-образную форму, увеличивая отклонение нижних модулей на угол не больше 10 градусов, так как при больших отклонениях два соседних модуля перестают работать как единый звуковой излучатель.
   

   Рис. 12. Размещение линейного массива J-образной формы в зрительном зале

   В силу этого, для раскрытия всех преимуществ системы озвучивания, линейные массивы требуется подвешивать на достаточно большой высоте, а установка среднечастотных модулей, к примеру, на сцене только ухудшит результат, образовав сильную неравномерность звукового давления между передними и задними рядами.

   Стоит также отметить, что линейные массивы позволяют исключить необходимость установки множества громкоговорителей для озвучивания большого зала и звук на всю длину помещения транслируется из одной точки (или нескольких точек, расположенных с одной стороны), что, во-первых, уменьшает количество реверберационных отражений в помещении, а во-вторых, позволяет чётко просчитать задержку звука в любой точке зрительного зала. Если же в зале присутствуют балконы, образующие акустическую тень, то их озвучивают отдельными направленными громкоговорителями с заранее установленной задержкой.

   

   Рис. 13. Размещение и задержка сигнала громкоговорителей акустической тени

На схеме изображена система озвучивания концертного зала c передачей звука по сетевому протоколу Dante. Схема разделена на четыре функциональных блока объединенных сетью Ethernet:

1. Место звукооператора. В различных концертных залах, в зависимости от вместимости, может быть до трёх звукооператорских: на сцене, в центральной части зрительного зала и сверху на балконе. В нашем примере место звукооператора находится на балконе в отдельной комнате. Здесь производится вся коммутация и обработка звуковых сигналов.
2. Ряды зрительных мест, находящиеся под балконом. Так как озвучивание зрительских мест осуществляется сверху, конструкция балкона образует акустическую тень, куда прямой звук от линейных массивов не попадает, поэтому эта зона озвучивается отдельно.
3. Cцена. Назначение концертного зала предусматривает живые выступления музыкальных ансамблей, поэтому на сцене предусмотрена возможность подключения музыкальных инструментов и прочего оборудования (например, активных сценических мониторов). Для подключения используются DANTE-конверторы DAC-288, имеющие по 8 комбинированных входов и по 8 линейных выходов.
4. Сценический портал. Основа системы озвучивания — два линейных массива, содержащих по 8 широкополосных 8-дюймовых громкоговорителя и по 2 низкочастотных 18-дюймовых излучателя. Линейные массивы подвешиваются по краям сценического портала на максимальной высоте так, чтобы обеспечивалась прямая видимость с задними рядами зрительских мест на балконе.

Для контроля и управления звуком во время выступлений, на рабочем месте звукооператора установлен стационарный 16-канальный аналоговый микшер Inter-M MX-1646D, работающий в качестве аудио интерфейса. Микшер позволяет коммутировать и настраивать параметры входных и выходных аудио каналов, вести запись трансляции на флеш-накопитель, а также воспроизводить фонограмму напрямую с компьютера.

Так как модули линейного массива имеют раздельное подключение полос, смикшированный аудиосигнал требуется разделить на частотные составляющие. Эту задачу решает цифровой аудиопроцессор AFSP-048, имеющий 4 линейных независимых входа и 8 выходов. Сигнал подаётся на процессор со стерео, а также с групповых шин микшера, что даёт возможность осуществлять выборочную озвучку зон, например, озвучку пространства под балконами отдельной фонограммой (если это требуется), или при недостаточном заполнении зала не озвучивать это пространство вовсе. Основная задача аудиопроцессора в данной системе — разделение частот и эквализация сигнала для широкополосных и низкочастотных громкоговорителей (сабвуферов). Управление настройками процессора осуществляется через специальное программное обеспечение.

Разделённый аудиосигнал передаётся на цифровой аудиоконвертор DAC-288, преобразующий входной линейный (или микрофонный) сигнал в цифровой аудиопоток DANTE. Как видно на схеме, в аппаратной звукооператора установлены два аудиоконвертора: первый — только для передачи сигнала со сцены в микшер, а второй — для передачи сигнала в обе стороны.

Для подключения источников сигнала (инструментов или микрофонов) на сцене предусмотрены два Dante-преобразователя, через которые в микшерный пульт звукооператора возвращается до 8 моно каналов и до 4-х стерео каналов. Посредством Dante-конверторов, с выходов AUX и GROUP микшерного пульта на сцену можно возвратить до 8 каналов для подключения активных мониторных громкоговорителей.

В качестве основных излучателей установлены линейные массивы состоящие из сабвуферов CLA-18SK, мощностью 1600 Вт (RMS) и широкополосные модули CLA-8K, имеющие раздельное подключение полос: НЧ 900 Вт, ВЧ 120 Вт. Все четыре сабвуфера системы подключены к одному цифровому 4-канальному усилителю DSA-2000Q: каждый сабвуфер подключается на отдельный канал. Низкочастотные излучатели группы из четырех широкополосных модулей параллельно подключены к усилителю DSA-2000Q, работающему в мостовом режиме. Для питания высокочастотных излучателей всех шестнадцати модулей используется один цифровой усилитель DSA-500Q, на каждый канал усилителя подключено параллельно по 4 модуля. Усилители серии DSA имеют на борту DANTE-преобразователь сигнала, и возможность настройки по LAN сети через специальное программное обеспечение, с помощью которого для каждой секции громкоговорителей можно настроить оптимальные параметры звука.

Для озвучивания зоны акустической тени под балконами установлены четыре отдельных модуля CLA-8K, нагруженные на усилитель DSA-2000Q. Параметры задержки звука (90 мс) для этой зоны можно установить как в самом усилителе, так и в сигнальном процессоре в операторской.