Fale cylindryczne, kierunkowość i zasięg w LA

Wszyscy słyszeliśmy niejednokrotnie o tym, że systemy liniowe generują falę cylindryczną, mają znacznie większą kierunkowość (w pionie), dzięki czemu mają znacznie większy zasięg. Czy rzeczywiście tak jest? I tak i nie.

Powszechnie używa się skrótu myślowego mówiącego o tym, że przewagą systemów liniowych nad systemami tradycyjnymi jest to, że nie występują w nich interferencje. Jest to o tyle skrót myślowy, że systemy te mogą wykorzystać interferencje w pożyteczny sposób.

Aby przejść dalej potrzebujemy wiedzy w kwestii tego jak sumują się ze sobą fale dźwiękowe. O rozchodzeniu się dźwięku pisaliśmy TUTAJ

Fala cylindryczna

Fala cylindryczna to wzorzec propagacji, według którego fala powiększa swoje czoło jednej płaszczyźnie i nie rozszerza się w drugiej.

W idealnym układzie fala cylindryczna formuje się dla pełnego pasma pracy. Niestety nie da się tego zrobić, ponieważ jedno z założeń teorii mówi o tym, że wymagane jest posiadanie źródła o nieskończonej długości. Dlatego możemy jedynie mówić o dążeniu promieniowania do takiego wzorca. Nie trzeba jednak rozpaczać, ponieważ idealna sekunda ani kilogram również nie istnieją, są jedynie wzorcami, a jednak przybliżenie, jakim się posługujemy w zupełności wystarczy i sens pozostaje.

Jak powstaje fala cylindryczna? Dzięki interferencjom. Dzięki odpowiedniej konstrukcji każdego modułu systemu, fale w większości sumują się w osi oraz niwelują poza nią. Trzeba jednak pamiętać, że aby dźwięk się fale się wzajemnie interferowały, musi istnieć znacząca względem długości fali (im niższa częstotliwość tym większa) odległość między źródłami.

W przypadku systemów liniowych dzięki ustawieniu grona składającego się z wielu modułów obserwujemy dokładnie taki efekt. Dźwięk pochodzący od poszczególnych źródeł sumuje się w osi grona oraz odejmuje poza nią. W ten sposób promieniowanie dąży do wzorca fali cylindrycznej.

Kierunkowość

Dzięki opisanemu powyżej mechanizmowi, grono poprawnie zaprojektowanego systemu liniowego uzyskuje znaczną kierunkowość i kontrolę rozproszenia w płaszczyźnie pionowej (w przypadku grona pionowego). To, w jakim zakresie częstotliwości utrzymamy kierunkowość będzie zależeć od częstotliwości i długości grona. Im dłuższe grono tym różnica odległości między skrajnymi źródłami większa i dłużej może zostać zachowana propagacja dążąca do wzorca fali cylindrycznej. Jednocześnie im niższe częstotliwość tym potrzebne dłuższe grono, aby zachować kierunkowość.

Tak czy inaczej zawsze dochodzimy do miejsca w którym różnica między poszczególnymi modułami jest na tyle mała, że zasada działania systemu liniowego przestaje obowiązywać i przechodzimy w standardową propagację źródła punktowego.

Zasięg

To jak daleko zagramy danym gronem będzie zależało od tego jak długo fala zachowa kierunkowość, o czym napisaliśmy powyżej. Im wyższa częstotliwość i dłuższe grono tym zagramy dalej. Często powtarzane jest, że ów spadek natężenia na podwojeniu odległości wynosi 3 dB dla systemów liniowych oraz 6 dB dla systemów tradycyjnych. W idealnych warunkach rzeczywiście tak by było. W rzeczywistości 3 dB dotyczy jedynie idealnej fali cylindrycznej, której nigdy nie osiągamy, dodatkowo ?fala cylindryczna? propaguje się jedynie przez pewną odległość, po której propagacja przebiega jak dla zwykłego źródła punktowego.

Można przyjąć, że spadek natężenia dla systemów liniowych jest rzeczywiście niższy niż dla systemu tradycyjnego i wynosi między 3 dB a 6 dB w zakresie propagacji fali dążącej do wzorca cylindrycznego oraz 6 dB poza nią. To gdzie na skali między 3 a 6 dB się znajdujemy (przy tych samych warunkach atmosferycznych) zależy od tego jak bardzo konstruktor przyłożył się do dążenia do źródła idealnego. Nikt nigdy go jednak nie osiągnie a każdy z systemów liniowych (wykonany przez w miarę rozgarniętego producenta) będzie w pewnym zakresie częstotliwości zachowywał się jak system liniowy.

Podsumowanie

Pojedynczy moduł systemu liniowego pracuje tak samo jak tradycyjne nagłośnienie.

Im dłuższe grono, tym:

• większa kierunkowość
• dalszy zasięg
• niższa częstotliwość graniczna dążenia do wzorca fali cylindrycznej

Poniżej częstotliwości granicznej system pracuje jak tradycyjne nagłośnienie.

W systemie liniowym interferencje są wykorzystywane w pozytywny sposób dzięki zasadom konstrukcyjnym takich systemów.

Fala cylindryczna przestaje działać w odległości w której różnica w odległości między źródłami grona staje się mało znacząca względem długości fali. Przyjmuje się zasadę, że dwukrotne wydłużenia grona daje czterokrotne zwiększenie zasięgu fali cylindrycznej dla danej częstotliwości.

Im wyższa częstotliwość tym silniej tłumiony jest dźwięk z odległością.

---

Zależność (teoretyczna, bez uwzględnienia tłumienia i warunków atmosferycznych)

między długością grona a zasięgiem „fali cylindrycznej”