Параболический динамик - Parabolic loudspeaker

А параболический динамик это громкоговоритель который стремится сфокусировать свой звук на связном плоские волны либо путем отражения звука, выводимого из динамик к параболический отражатель нацелены на целевую аудиторию, либо путем размещения водителей на параболической поверхности. Результирующий звуковой луч распространяется дальше с меньшим рассеянием в воздухе, чем рупорные громкоговорители, и могут быть отправлены изолированным целевым аудиториям, в отличие от линейный массив музыкальные колонки.[1] Параболический громкоговоритель использовался для таких разнообразных целей, как направление звука на далекие цели в центры исполнительского искусства и стадион, для промышленных испытаний, для интимного прослушивания музейных экспонатов и в качестве звуковое оружие.

Технологии

Параболический громкоговоритель может передавать звук дальше, чем традиционные громкоговорители. Сфокусированные волны параболического громкоговорителя имеют тенденцию рассеиваться в воздухе примерно на 3 секунды.дБ SPL на удвоение расстояния вместо обычных 6 дБ обычных громкоговорителей.[2]

Параболический отражатель

В громкоговорителе с параболическим отражением один или несколько динамиков устанавливаются в центральной точке парабола, указывая в сторону от зрителей, на параболическую поверхность.[1] Звук отражается от параболической тарелки и оставляет тарелку сфокусированной в виде плоских волн. Самая низкая частота, которая может быть направлена ​​в узкий луч, зависит от размера параболической антенны.[2] Громкоговоритель с параболическим отражателем должен иметь диаметр, вдвое превышающий длину волны самой низкой желаемой частоты, чтобы обеспечить направленное управление частотами до 20Гц, антенна должна быть более 50 футов (15 м) в ширину. [присутствует математическая ошибка] (необходима ссылка)

Ограничения громкоговорителей с параболическим отражателем включают тот факт, что они сравнительно большие и громоздкие, и что они имеют фиксированную ширину луча без возможности расширения или сужения диаграммы покрытия без изменения кривизны антенны. Их ширина луча шире для низких частот, чем для высоких частот, поэтому на периферии схемы покрытия есть область звукового покрытия, которая не получает полную мощность высоких частот.[3] Кроме того, некоторые частоты отражаются более эффективно, чем другие, поэтому частотная характеристика будет неравномерной, если только обработка аудиосигнала коррекция применяется до того, как сигнал достигнет усилителя.[1] Наличие и размещение динамика предотвращает отражение звука в центре параболической тарелки наружу, поскольку этот звук может отражаться обратно в сам динамик. В некоторых конструкциях громкоговорителей отверстие вырезается в центре параболической тарелки или демпфирование материал размещен таким образом, чтобы звук не отражался непосредственно от динамика.

Параболический источник

Громкоговоритель может быть сконструирован с несколькими динамиками, расположенными на поверхности параболической тарелки. Громкоговоритель этого типа не отражает звук - он направляет звук непосредственно на аудиторию.[4] Как и в непараболических массивах драйверов, сигнал, идущий к каждому из нескольких драйверов, может быть задержан в цифровом виде относительно его соседей для достижения управление лучом, и, таким образом, регулировать точку прицеливания или схему покрытия параболической решетки без физического изменения ее положения или кривизны.[1]

Стоимость громкоговорителя с несколькими драйверами обычно выше, чем у параболической тарелки рефлекторного типа из-за увеличенного количества компонентов драйвера громкоговорителя и каналов усилителя.[1]

Звуковое оружие

Первым использованием параболического отражателя для направления звуковой энергии в качестве оружия был Luftkanone разработан немецкими военными во время Вторая Мировая Война. Его цель состояла в том, чтобы испустить сфокусированный импульс звуковой энергии, направленный от земли к самолету над головой, и сбить его с неба. Система создания ударная волна звуковой энергии зависит от сгорания метан и кислород, с диапазоном частот 800–1500 импульсов в секунду. Параболический отражатель имел диаметр 3,2 метра (10,5 фута).[5] Как оружие он не удался, прежде всего потому, что его дальность стрельбы была недостаточной.

Современное звуковое оружие, такое как Акустическое устройство дальнего действия (LRAD) полагаются на несколько драйверов громкоговорителей для увеличения звуковая мощность, и может располагать их на плоской плоскости, а не на параболической поверхности. В таком оружии не используются параболические отражатели, которые обязательно ограничивают количество драйверов - большая область драйверов, нацеленная на отражатель, закрыла бы параболическую антенну.

Экспонаты музея

С 1986 года параболические громкоговорители были разработаны, чтобы придать музейным экспонатам очень сфокусированное звуковое поле, чтобы каждый экспонат мог передавать звук только одному или двум посетителям музея.[1] без излишних помех и увеличения фонового шума. Типичная установка включает одну параболическую тарелку, подвешенную над местом, где будут стоять люди - звук направлен прямо вниз. В некоторых конструкциях используется двухфокусная тарелка, чтобы немного расширить звуковое поле за пределы идеальной плоской волны, в то время как другие включают в себя двойные драйверы и усилители. полушарный купол для достижения степени стереофонический звук у слушателя.[6] Другие варианты использования этого типа громкоговорителей включают видеоигры и компьютерные киоски в торговые выставки и видео аркады.[7]

Публичный адресс

В 1997 г. Meyer Sound Laboratories произвел SB-1, 54-дюймовый (1370 мм) громкоговоритель с параболическим отражателем, предназначенный для публичный адресс и как дополнение к обычным рупорным системы звукоусиления, для приложений дальнего действия "прожектора".[8] Его частотная характеристика составляла 500–15 000 Гц; область ниже 500 Гц должна была быть покрыта другими типами громкоговорителей. Выходная звуковая волна не была идеально плоской - она ​​распространялась под узким углом 10 °, так что на высоте 300 футов (91 м) зона покрытия представляла собой круг диаметром 53 фута (16 м) с уровнем звукового давления 110 дБ, о котором сообщалось при это расстояние независимым критиком.[1] SB-1 был разработан для направления 100 дБ SPL на 500 футов (152 м) или 116 дБ SPL на 420 футов (128 м), в зависимости от атмосферных условий, и, таким образом, устраняет необходимость в динамиках задержки.[2][9]

В 2002 году компания Meyer Sound выпустила SB-2, двойное усиление громкоговоритель, который использует параболическую тарелку в качестве передней панели ограждение. Чуть меньше SB-1, SB-2 использует 28 4-дюймовых (102 мм) динамиков, расположенных на поверхности параболы в сочетании с коаксиальным Рог с горловиной 2 дюйма (51 мм) и 4 дюйма (102 мм) звуковая катушка. Подобно SB-1, SB-2 сохраняет управление диаграммой направленности от 500 Гц до 16 кГц с углом рассеивания 20 °, дополненное более широко рассредоточенным звуком низких частот до 130 Гц. Громкоговоритель разработан для постоянной установки в зданиях с высокими потолками, таких как выставочные центры и аэропорты.[4]

Промышленные испытания

Параболический громкоговоритель может использоваться для проверки характеристик звукопоглощения материалов, используемых для звукоизоляция. Параболический громкоговоритель направлен на тестируемый материал, а параболический микрофон используется для улавливания звука, обнаруженного на другой стороне материала. Разница между издаваемым звуком и воспринимаемым звуком анализируется, чтобы определить звукопоглощающие свойства материала. Узкая направленность параболического динамика и микрофона помогает уменьшить количество посторонних звуков, которые могут исказить результаты тестирования.[10]

Звуковая скульптура

Два устройства системы Holophones

В Голофоны Акустическая система была разработана в 1999 году композитором Микеланджело Лупоне и реализована в CRM - Centro Ricerche Musicali в г. Рим, чтобы реализовать конкретный звук пространственное оформление определяется как «скульптура волнового фронта».[11] Параболический отражатель системы Holophones излучает плоские волны.[12][13] Каждый блок системы Holophones состоит из параболической тарелки с громкоговорителем с ограниченным диапазоном в фокусе и регулируемым углом излучения. Динамические элементы управления для моделирования волнового фронта управляются компьютером.[14]

Патенты

  • Патент США 3997023, Стэнли Ф. Уайт, "Громкоговоритель с улучшенным объемным звучанием", издано 14 декабря 1976 г. 
  • Патент США 5821470, Стэнли Ф. Уайт, "Громкоговоритель с улучшенным объемным звучанием", издано 14 декабря 1976 г. 
  • Заявка США 20,070,201,711 . Джон Д. Мейер, Перрин Мейер, Роджер Швенке, Алехандро Антонио Гарсиа Рубио: система громкоговорителей и метод создания управляемого синтезированного звукового поля

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Боргерсон, Брюс. «Витрина технологий: сфокусированные акустические системы». AVInstall, 1 ноября 2005 г. Проверено 25 августа 2009 г.
  2. ^ а б c Мейер Саунд. SB-1 Q&A. Проверено 18 августа, 2009.
  3. ^ Мейер, Джон; Мейер, Перрин; Швенке, Роджер; Рубио, Алехандро Антонио Гарсия. Система громкоговорителей и способ создания управляемого синтезированного звукового поля. 26 июня, 2008. Проверено 25 августа, 2009.
  4. ^ а б Мейер Саунд. SB-2: параболический широкодиапазонный звуковой луч. (Техническая спецификация.) Проверено 18 августа, 2009.
  5. ^ Альтманн, Юрген. «Акустическое оружие - предполагаемая оценка: источники, распространение и эффекты сильного звука» Experimentelle Physik III. Universität Dortmund, Дортмунд, Германия
  6. ^ Браун Инновации. Полусферический купол локализатора. Как это устроено. В архиве 2009-05-25 на Wayback Machine Проверено 18 августа, 2009.
  7. ^ Инструменты музея: Секретный звук. В архиве 2006-05-11 на Wayback Machine Проверено 18 августа, 2009.
  8. ^ Звуко и видео подрядчик, Ноябрь 1998 г. Род Синтоу и Стэн Хатто, «Расширяя границы стадионного звука». Размещено в Meyer Sound Laboratories. Проверено 18 августа, 2009.
  9. ^ Мейер Саунд. Параболический звуковой луч SB-1. (Техническая спецификация.) Проверено 18 августа, 2009.
  10. ^ McElroy, D. L .; Джозеф Ф. Кимпфлен. Изоляционные материалы, испытания и применения, Выпуск 1030, п. 324. ASTM International, 1990. ISBN  0-8031-1278-5
  11. ^ Журнал HiArt Semestral информации о высшем художественном и музыкальном образовании - Музыка и мутация - Лупоне, Микеланджело - Gangemi Editore - апрель – октябрь 2008 г. - ISBN  978-88-492-1422-2
  12. ^ Acustica Musicale e Architettonica - Spazializzazione del Suono - Лупоне, Микеланджело - UTET - ISBN  88-7750-941-4
  13. ^ Studio di un Radiatore Acustico ad Elevata Direttività - Mariorenzi, Luca - Università degli Studi Roma3, Facoltà di Ingegneria Elettronica
  14. ^ CRM - Centro Ricerche Musicali