Сабвуферы в линейных массивах: что нужно знать

Линейный массив способен равномерно передавать речь, вокал и музыкальные инструменты на большую глубину зала. Однако для полноценного воспроизведения низких частот ему обычно требуется отдельная сабвуферная система.

Сабвуферы отвечают не только за громкий бас. От их выбора, расположения и настройки зависят плотность звучания, равномерность покрытия, комфорт зрителей и количество низкочастотной энергии, попадающей на сцену, стены и соседние территории.

Разберемся, какую роль сабвуферы играют в профессиональной системе звукоусиления и что необходимо учитывать при их проектировании.

А чтобы наверняка подобрать акустическую систему для вашей площадки — оставляйте заявку на нашем сайте, мы подберем акустику с учетом ваших задач и бюджета и ответим на все ваши вопросы.

Сабвуфер — часть линейного массива или отдельная система?

В разговорной речи часто говорят о сабвуферах «в составе линейного массива». Технически это не совсем точно.

Линейный массив — это группа средне- и высокочастотных акустических модулей, расположенных вертикально и работающих совместно. Сабвуферы образуют отдельное низкочастотное звено, которое согласуется с основным массивом по уровню, частоте и времени прихода сигнала.

Сабвуферы могут находиться:

• на полу перед сценой;
• под сценой;
• по сторонам от нее;
• в горизонтальной линии вдоль авансцены;
• в центральном кластере;
• в подвесе рядом с основными массивами;
• в нескольких распределенных группах.

Выбор расположения зависит от формы зрительной зоны, архитектуры площадки и требований к направленности низких частот.

Читайте также: аутфиллы и даунфиллы в линейных массивах.

Зачем нужны сабвуферы

Расширение частотного диапазона

Компактным элементам линейного массива сложно воспроизводить глубокий бас с необходимым уровнем и небольшими искажениями. Сабвуферы используют крупные низкочастотные динамики и корпуса, рассчитанные на перемещение большого объема воздуха.

Благодаря этому система увереннее воспроизводит:

• бас-гитару;
• большой барабан;
• электронную музыку;
• оркестровые низкочастотные инструменты;
• звуковые эффекты;
• нижний регистр фонограмм.

Разгрузка основного массива

Если низкие частоты передаются сабвуферам, основные модули работают в более подходящем для них диапазоне. Это может увеличить доступный запас по громкости и уменьшить искажения.

Создание эмоционального воздействия

Низкие частоты не только слышны, но и физически ощущаются. Однако задача профессиональной системы — не получить максимальную вибрацию, а сохранить точность и динамику программы.

Хорошо настроенный сабвуфер не должен звучать отдельно. Слушатель должен воспринимать единый музыкальный образ, в котором бас естественно связан с основным массивом.

Почему бас распределяется неравномерно

Длина низкочастотной волны сопоставима с размерами помещений и расстояниями между сабвуферами. Поэтому звук от нескольких источников в одних местах складывается, а в других частично ослабляется.

В результате зрители могут заметить:

• чрезмерно громкий бас в центре;
• недостаток низких частот по краям;
• резкие изменения при перемещении по залу;
• гул рядом со стенами;
• провалы в отдельных рядах;
• избыток баса на сцене.

На распределение влияют:

• количество сабвуферов;
• расстояние между ними;
• положение относительно сцены;
• полярность и задержка отдельных групп;
• частотный диапазон;
• стены, пол и потолок;
• форма зрительной зоны;
• отражения и собственные резонансы помещения.

Поэтому просто поставить одинаковое количество сабвуферов слева и справа недостаточно.

Почему схема «слева и справа» подходит не всегда

Два сабвуферных кластера по краям сцены — распространенное и понятное решение. Оно освобождает центральную часть авансцены и упрощает прокладку кабелей.

Но на низких частотах левый и правый кластеры взаимодействуют друг с другом. В центре зала их сигналы могут складываться, образуя полосу повышенного уровня. В других направлениях возникают области ослабления.

Чем больше расстояние между группами и выше рабочая частота, тем заметнее такая неравномерность.

Размещение слева и справа может быть оправдано, если:

• зрительная зона сравнительно узкая;
• сабвуферы работают в ограниченном диапазоне;
• геометрия проверена моделированием;
• неравномерность остается приемлемой;
• архитектура не позволяет установить центральную или распределенную систему.

При широкой аудитории следует рассмотреть другие варианты.

Варианты размещения сабвуферов

Центральный кластер

Сабвуферы устанавливают одной группой по центру перед сценой, под ней или в подвесе.

Преимущества:

• симметричное покрытие;
• отсутствие большого расстояния между левой и правой группами;
• упрощенное управление;
• понятная локализация низкочастотной системы.

Возможные ограничения:

• кластер занимает центральное пространство;
• корпуса могут мешать обзору и проходу;
• конструкция сцены может ограничивать размеры;
• бас не обязательно будет равномерным по всей глубине зала;
• требуется согласование с центральными фронтфиллами и сценой.

Горизонтальная линия вдоль сцены

Несколько сабвуферов распределяют по ширине авансцены. При правильном расстоянии и обработке такая система позволяет управлять горизонтальным покрытием.

Преимущества:

• более равномерный уровень по ширине;
• возможность формировать направление излучения;
• гибкость настройки отдельных групп;
• удобство для широких зрительных зон.

Недостатки:

• требуется больше каналов обработки;
• важны точные координаты корпусов;
• неправильные задержки создают дополнительные провалы;
• сабвуферы занимают пространство перед сценой.

Дугообразный массив

Сабвуферы располагают вдоль условной дуги или создают ее электронно с помощью задержек.

Цель такой конфигурации — направить низкочастотную энергию на широкую аудиторию и уменьшить выраженность центральной зоны повышенного уровня.

Параметры дуги нельзя выбирать визуально. Они зависят от размеров площадки, расстояний между корпусами и рабочего диапазона.

Подвесные сабвуферы

Корпуса подвешивают рядом с основными линейными массивами или отдельными группами.

Преимущества:

• низкие частоты лучше доходят до балконов и дальних мест;
• уменьшается разница расстояний между основным массивом и сабвуферами;
• освобождается пространство перед сценой;
• снижается влияние зрителей и ограждений на распространение звука.

Ограничения:

• значительная масса подвеса;
• сложный такелажный расчет;
• необходимость фирменных рам и креплений;
• более высокая стоимость монтажа;
• отсутствие усиления, которое дает установка на твердую поверхность;
• необходимость контролировать излучение назад и вверх.

На крупных площадках подвесную систему иногда дополняют наземными сабвуферами. Обе группы необходимо согласовать между собой.

Размещение под сценой

Скрытая установка освобождает пространство и сохраняет аккуратный внешний вид зала. Но ниша под сценой может работать как дополнительная акустическая камера и менять характеристики системы.

Необходимо учитывать:

• размеры и форму проема;
• жесткость сценической конструкции;
• вентиляцию;
• доступ для обслуживания;
• возможные вибрации;
• влияние декоративных решеток;
• препятствия перед динамиками.

Нельзя просто закрыть сабвуферы подиумом и ожидать того же результата, что при открытой установке.

Что такое кардиоидная конфигурация

Обычный одиночный сабвуфер излучает низкие частоты не только вперед, но и назад. В результате бас попадает на сцену, отражается от задней стены и распространяется за пределы зрительской зоны.

Кардиоидная конфигурация использует несколько сабвуферов и специальную обработку сигнала, чтобы усилить излучение вперед и уменьшить его сзади.

В одной из распространенных схем часть корпусов направляют вперед, а один или несколько — назад.

Для разных элементов задаются предусмотренные производителем:

• полярность;
• задержка;
• уровень;
• фильтры;
• усилительные каналы.

За счет взаимодействия источников энергия ослабляется с тыльной стороны и сохраняется в направлении аудитории.

Кардиоидная система помогает:

• уменьшить бас на сцене;
• улучшить условия работы микрофонов;
• снизить нагрузку на сценические мониторы;
• сократить отражения от задней стены;
• ограничить распространение звука за сцену;
• сделать низкочастотное поле более управляемым.

Но кардиоидная схема не устраняет звук сзади на всех частотах и во всех направлениях. Ее эффективность зависит от геометрии, модели сабвуфера и используемого пресета.

Что такое градиентная конфигурация

Градиентной называют систему из нескольких разнесенных или разнонаправленных низкочастотных источников, которые работают с определенными временными и амплитудными отношениями.

Кардиоидная конфигурация может быть одним из вариантов градиентного массива.

Главная идея остается той же: использовать взаимодействие нескольких источников, чтобы сформировать требуемую направленность. Конкретная расстановка и настройки определяются производителем либо рассчитываются в программе моделирования.

Что такое end-fire

В end-fire массиве сабвуферы располагаются один за другим по направлению к аудитории. Сигналы задерживаются так, чтобы в переднем направлении волны складывались, а сзади частично ослаблялись.

Преимущества:

• направленность в сторону зрителей;
• снижение уровня за системой;
• возможность работать с глубоким басом;
• применение на открытых и крупных площадках.

Ограничения:

• требуется значительная глубина для размещения корпусов;
• система занимает полезное пространство;
• направленность меняется с частотой;
• неправильные задержки ухудшают результат;
• параметры нельзя переносить с одной модели сабвуфера на другую.

Настройка end-fire должна выполняться по расчету и измерениям. Одна универсальная задержка для всех систем не существует.

Нативно кардиоидные сабвуферы

Некоторые модели имеют несколько динамиков, расположенных на разных сторонах корпуса, и встроенную либо внешнюю обработку для формирования направленности.

Преимущества такого решения:

• меньше ручных перестановок корпусов;
• готовые заводские пресеты;
• компактная конфигурация;
• предсказуемый результат;
• удобство мобильной эксплуатации.

При этом даже нативно кардиоидный сабвуфер не становится полностью однонаправленным. Его характеристики необходимо оценивать в рабочем диапазоне и с учетом реальной установки.

Наземная или подвесная установка: что выбрать

Наземная установка чаще подходит, если:

• подвесная конструкция не рассчитана на дополнительную массу;
• важна простота монтажа;
• сабвуферы регулярно перевозятся;
• перед сценой достаточно места;
• основная аудитория находится на одном уровне.

Подвесное размещение рассматривают, если:

• в зале есть балконы или сильно наклонный партер;
• необходимо освободить пространство перед сценой;
• нужно уменьшить разницу уровня между ближними и дальними рядами;
• несущая конструкция допускает такую нагрузку;
• предусмотрено безопасное обслуживание.

Иногда лучший результат дает сочетание подвесной и наземной групп. Однако такая система сложнее: между группами возникают дополнительные зоны взаимодействия, которые необходимо рассчитывать и измерять.

Как выбрать сабвуфер

Частотный диапазон

В характеристиках важно смотреть не только нижнюю указанную частоту, но и условия, при которых она измерена.

Одинаковая цифра может быть приведена:

• с разным допустимым спадом;
• при разном уровне сигнала;
• в помещении или свободном поле;
• с дополнительной обработкой;
• для одного корпуса или массива.

Сравнивать следует данные, измеренные по сопоставимой методике.

Максимальный звуковой уровень

Максимальный SPL помогает оценить возможности системы, но только вместе с условиями измерения.

Производители могут указывать пиковый, расчетный или измеренный уровень. Поэтому две одинаковые цифры в разных паспортах не всегда означают одинаковую производительность.

Размер динамика

Диаметр динамика не определяет качество баса. Два сабвуфера с одинаковыми излучателями могут заметно различаться по диапазону, уровню, искажениям и направленности.

На результат влияют:

• конструкция корпуса;
• количество динамиков;
• ход диффузора;
• усилитель;
• DSP;
• охлаждение;
• лимитеры;
• акустическое оформление.

Мощность в ваттах

Мощность усилителя или динамика нельзя использовать как главный критерий. Она не показывает, насколько громко и чисто система будет работать в реальных условиях.

Для выбора важнее:

• требуемый уровень в аудитории;
• частотный диапазон;
• допустимые искажения;
• направленность;
• запас по перегрузке;
• совместимость с усилителями;
• количество корпусов;
• условия измерения характеристик.

Активная или пассивная система

Активный сабвуфер содержит усилитель и обработку внутри корпуса.

Преимущества:

• готовое согласование компонентов;
• меньше внешнего оборудования;
• удобство небольших мобильных комплектов;
• встроенная защита.

Недостатки:

• к каждому корпусу необходимо подводить питание и сигнал;
• увеличивается масса;
• электроника находится рядом с вибрацией и внешними условиями;
• крупной системой сложнее централизованно управлять.

Пассивный сабвуфер работает с внешним усилителем или усилительным контроллером.

Преимущества:

• централизованное питание и управление;
• удобство крупных инсталляций;
• меньше электроники в точках установки;
• развитый мониторинг усилительных каналов.

Недостатки:

• требуется правильно подобрать усилитель;
• важны сечение и длина акустических кабелей;
• необходима точная настройка процессора.

Сколько сабвуферов нужно

Количество нельзя определить только по площади зала или мощности одного корпуса.

При расчете учитывают:

• музыкальную программу;
• требуемый максимальный уровень;
• размер и форму аудитории;
• нижнюю рабочую частоту;
• запас по перегрузке;
• допустимые искажения;
• выбранную конфигурацию;
• потери при формировании направленности;
• условия установки;
• требования к шуму за пределами площадки;
• возможности электропитания;
• доступные усилительные каналы.

Для конференций и драматического театра требования к низкочастотному запасу отличаются от требований рок-концерта или электронной музыки.

Увеличение количества сабвуферов используют не только ради громкости. Дополнительные корпуса могут потребоваться для формирования направленности и более равномерного покрытия.

Согласование с основным массивом

Сабвуферы и основные акустические системы совместно работают в области раздела частот. Если их сигналы согласованы неправильно, на стыке появляется провал или чрезмерное усиление.

Частота раздела

Единого значения для всех систем нет.

Частоту и форму фильтров выбирают с учетом:

• возможностей основного массива;
• диапазона сабвуфера;
• заводских пресетов;
• требуемого уровня;
• выбранной конфигурации;
• поведения системы в зоне покрытия.

Лучше начинать с рекомендаций производителя, а не настраивать фильтры по привычке.

Полярность

Переключатель полярности не является универсальной кнопкой исправления баса. Он меняет фазовое соотношение сразу на 180 градусов, тогда как реальная проблема может быть связана с задержкой, фильтрами или положением источников.

Задержка

Физическое расстояние дает только первоначальный ориентир. Согласование выполняют по измерениям в рабочем диапазоне, учитывая обработку усилителей и акустические центры систем.

Не всегда нужно добиваться совпадения одного пика импульсной характеристики. Важно получить правильное суммирование в полосе совместной работы сабвуфера и основного массива.

Уровень

Количество баса зависит от программы и задач площадки, но система не должна становиться несбалансированной. Избыточный уровень сабвуферов ухудшает разборчивость и быстро утомляет слушателей.

Почему эквалайзер не решает все проблемы

Если в определенной точке зала сигналы от разных источников взаимно ослабляются, сильное повышение этой частоты эквалайзером редко помогает.

В другой части зала, где сигналы складываются, бас станет еще громче, а сабвуферы получат дополнительную нагрузку.

Сначала необходимо работать с:

• расположением корпусов;
• расстояниями между ними;
• задержками;
• полярностью;
• количеством групп;
• направленностью;
• областью покрытия.

Эквалайзер используют для коррекции общего тонального баланса, а не для исправления принципиально неудачной геометрии.

Помещение и низкие частоты

В закрытом зале бас взаимодействует со стенами, потолком и сценой. Возникают отражения и резонансы, из-за которых уровень меняется в разных точках.

Особенно заметны проблемы:

• в углах;
• рядом со стенами;
• под балконами;
• в нишах;
• внутри сцены;
• в помещениях с параллельными твердыми поверхностями.

Расчетные программы помогают оценить распределение прямого звука и взаимодействие нескольких сабвуферов. Но точное поведение низких частот в помещении дополнительно проверяют измерениями после монтажа.

Одного измерительного микрофона в центре зала недостаточно. Необходимо сравнивать несколько характерных зон.

Усилители и обработка

Пассивные сабвуферы должны работать с совместимыми усилителями и заводскими настройками.

В системном контроллере или DSP задаются:

• фильтры;
• задержки;
• уровни;
• полярность;
• эквализация;
• лимитеры;
• маршрутизация;
• параметры кардиоидной системы.

Для сложного массива могут потребоваться отдельные каналы для разных рядов и групп. Объединение всех корпусов на одном канале лишает инженера возможности управлять направленностью.

Лимитеры нельзя отключать ради получения дополнительной громкости. Они защищают динамики и усилители от перегрева и механической перегрузки.

Электропитание и коммутация

Сабвуферная система создает значительные кратковременные нагрузки на электросеть. Питание следует рассчитывать по данным производителя усилителей и активной акустики, а не просто суммировать мощность, написанную на корпусах.

Необходимо предусмотреть:

• достаточную выделенную мощность;
• распределение нагрузки по линиям и фазам;
• защитные устройства;
• заземление;
• подходящие силовые разъемы;
• кабели необходимого сечения;
• защиту соединений от влаги;
• безопасную прокладку кабелей;
• резерв для пикового потребления.

Длинный или слишком тонкий акустический кабель увеличивает потери и может изменить работу пассивной системы.

Монтаж и безопасность

Сабвуферы имеют значительную массу, поэтому даже наземная установка требует подготовки.

При размещении на полу необходимо:

• проверить несущую способность основания;
• исключить опрокидывание;
• использовать предусмотренные соединения;
• защитить оборудование от смещения;
• сохранить свободные проходы;
• закрыть кабели специальными мостами;
• ограничить доступ зрителей;
• учитывать вибрацию сцены и пола.

Для подвеса необходимы:

• фирменные рамы;
• совместимые соединительные элементы;
• расчет полной массы;
• проверенные точки подвеса;
• подъемное оборудование подходящей грузоподъемности;
• соблюдение документации производителя;
• квалифицированный персонал.

Нельзя подвешивать сабвуферы за ручки, самодельные проушины или декоративные фермы, не рассчитанные на такую нагрузку.

Типичные ошибки

Выбирать по мощности в ваттах

Эта цифра не показывает реальный уровень, диапазон, искажения и равномерность покрытия.

Автоматически ставить сабвуферы слева и справа

Такое расположение может создать громкую центральную полосу и провалы в других частях зала.

Использовать случайную кардиоидную схему

Поворота одного корпуса назад недостаточно. Требуются правильные расстояния, каналы усиления и фирменная обработка.

Копировать задержку из другого проекта

Настройки зависят от модели сабвуфера, расположения и частотного диапазона.

Пытаться исправить провал эквалайзером

Причиной может быть взаимное вычитание сигналов. Сначала нужно изменить геометрию или временные параметры.

Не учитывать сцену

Избыточный бас на сцене мешает музыкантам, микрофонам и мониторной системе.

Смешивать несовместимые сабвуферы

Разные модели могут иметь неодинаковые задержки, фазовые характеристики и заводские фильтры. Простое выравнивание уровня не делает их единой системой.

Устанавливать корпуса под сценой без расчета

Конструкция подиума и размеры проемов могут изменить частотную характеристику и вызвать вибрации.

Отключать заводские лимитеры

Это повышает риск повреждения оборудования и не превращает систему в более мощную.

Экономить на усилительных каналах

Для управления направленностью отдельным группам сабвуферов часто требуется независимая обработка.

Как выбрать решение для площадки

Дом культуры или универсальный зал

Важно получить равномерный бас для концертов, спектаклей и фонограмм, не перегружая помещение низкими частотами.

Обычно рассматривают компактный центральный или распределенный массив с возможностью сохранения нескольких системных настроек.

Театр

Приоритетами становятся естественное звучание, низкий уровень шума, отсутствие лишней энергии на сцене и возможность скрытой установки.

Кардиоидная конфигурация может помочь уменьшить излучение назад, но ее размещение необходимо согласовать с архитектурой и сценической механикой.

Концертный зал

Требуются высокий запас по уровню, равномерное покрытие и точное согласование с основными массивами. При наличии балконов могут рассматриваться подвесные или комбинированные решения.

Открытая площадка

Особенно важны контроль направленности и снижение звука за сценой и по сторонам. Применяются горизонтальные, кардиоидные, градиентные и end-fire массивы.

Расчет должен учитывать границы территории, соседние сцены и ограничения по шуму.

Пошаговый алгоритм проектирования

1. Определить форматы мероприятий и требуемый уровень.
2. Создать модель зрительной зоны.
3. Выбрать основной линейный массив.
4. Определить необходимый низкочастотный диапазон.
5. Рассчитать количество сабвуферов с учетом запаса.
6. Сравнить возможные места установки.
7. Выбрать наземную, подвесную или комбинированную схему.
8. Определить требуемую направленность.
9. Смоделировать стандартную, кардиоидную или другую конфигурацию.
10. Рассчитать усилительные каналы и электропитание.
11. Проверить механическую безопасность.
12. Выполнить монтаж по документации производителя.
13. Настроить систему с использованием заводских пресетов.
14. Провести измерения в нескольких зонах.
15. Согласовать сабвуферы с основным массивом.
16. Проверить результат на речи и музыкальном материале.
17. Сохранить настройки и исполнительную документацию.

Итоговый чек-лист

Перед выбором сабвуферной системы проверьте:

• определен ли необходимый частотный диапазон;
• известен ли требуемый уровень;
• учтены ли особенности музыкальной программы;
• выполнено ли моделирование покрытия;
• выбрана ли схема размещения;
• оценен ли уровень на сцене и за ее пределами;
• предусмотрены ли отдельные каналы обработки;
• совместимы ли сабвуферы с усилителями;
• используются ли заводские пресеты;
• рассчитано ли электропитание;
• предусмотрена ли безопасная коммутация;
• рассчитана ли подвесная конструкция;
• доступно ли оборудование для обслуживания;
• запланированы ли измерения после монтажа.

Заключение

Хорошая сабвуферная система — это не обязательно максимальное количество самых мощных корпусов. Гораздо важнее правильно выбрать модели, расположить их с учетом геометрии площадки и согласовать с основным линейным массивом.

Для небольшого зала может быть достаточно компактного центрального кластера. На широкой площадке потребуется распределенная система, а для уменьшения баса на сцене — кардиоидная или градиентная конфигурация. В зале с балконами может оказаться полезным сочетание подвесных и наземных сабвуферов.

Специалисты компании «ПРО-Сцена» помогут рассчитать низкочастотное покрытие, подобрать сабвуферы, усилители и систему обработки, определить безопасную схему размещения и выполнить настройку оборудования. Обратитесь в «ПРО-Сцену», чтобы получить плотный и равномерный бас с учетом особенностей площадки, задач и бюджета.

Не пропускайте новые материалы

Подпишитесь на полезные статьи, новости индустрии и специальные предложения компании «ПРО-СЦЕНА».

Подписаться на рассылку