Ustawienie basów cardio
Każdemu kto jest związany z profesjonalną estradą zdarzyło się zapewne przynajmniej raz spotkać się z sytuacją gdy do sceny docierało zbyt dużo energii z sekcji nisko tonowej systemu frontowego. Nie ważne czy konsekwencją tego były przeskakujące płyty w gramofonach/odtwarzaczach, hałas rezonującej sceny czy zbyt wysoki poziom basu jako taki. Winą można wtedy obarczyć albo ekipę techniczną, która odpowiedzialna była za rozstawienie systemu albo akustyka, który w swej misji „ukręcenia” jak najlepszego dźwięku przesadził i doprowadził do sytuacji w której artysta na scenie nie jest w stanie poprawnie wykonać swojej części pracy.
Rozwiązanie w przypadku takiej sytuacji rozwiązanie może przynieść ustawienie basów w taki sposób aby uzyskać pokrycie na kształt kardioidy co pozwoli na ograniczenie promieniowania w tył. Na rynku dostępne są kolumny basowe, które są w stanie promieniować w kształcie kardioidy same w sobie (jak np.: CODA AUDIO SC8), jednak stanowią one rzadkość i zazwyczaj odstraszają swoimi rozmiarami, ceną i wagą. Minusem układów cardio jest to, że wymagają one dodatkowego kanału sterowania basu w procesorze oraz co za tym idzie dodatkowych kanałów wzmacniaczy, które nie zawsze są dostępne. Jednocześnie potrzebne nam będą oczywiście basy, które pod owe kanały zapniemy i jeśli planujemy implementację systemu cardio powinniśmy dysponować pewnym zapasem kolumn niskotonowych. Skoro już ustaliliśmy jakie koszty poniesiemy za „luksus” posiadania takowego układu, przejdźmy do jego plusów.
Jak już wcześniej wspomnieliśmy, stosujemy tą metodę gdy musimy ograniczyć ilość basu docierającego na scenę z systemu frontowego. Aby tego dokonać wykorzystujemy zjawisko interferencji fal o różnych fazach. Jak wiemy z lekcji fizyki z liceum jeśli dwie fale akustyczne o tej samej częstotliwości i przeciwnej fazie znajdą się w tym samym miejscu odejmą się od siebie (fale o tej samej i zbliżonej fazie dodadzą się). Warto wiedzieć, że w zależności od wybranego wariantu ( szczegóły wariantów w dalszej części ) układ cardio zadziała:
- jak swoistego rodzaju filtr, który pozwali nam na „wytłumienia” pewnego wąskiego przedziału częstotliwości z największym efektem na środku tego przedziału lub
- jak tłumienie wszystkich częstotliwości sekcji niskotonowej.
W jaki sposób ustawić cardio ?
Zasadniczo możemy wyróżnić dwa podstawowe sposoby, które doprowadzą nas do efektów podobnych ale nie dokładnie takich samych –
- pierwszy z nich da nam lepsze tłumienie z tyłu ( dla pełnego pasma pracy basów ) i wprowadzi pewien „bałagan” z przodu systemu
- drugi sposób zapewni nam lepsze sumowanie przed systemem ale za to nie da tak dobrego efektu tłumienia z tyłu systemu ( wytniemy wąskie pasmo częstotliwości).
Przygotowanie basów do cardio
W obydwu przypadkach potrzebne nam będą dwa rzędy ustawionych za sobą basów. Aby jednak poprawnie ustalić odległość w jakiej powinny znaleźć się basy musimy określić „częstotliwość środkową naszego filtru”. Jak już wcześniej wspominaliśmy układ cardio prowadzi do ograniczenia emisji energii części lub całego pasma częstotliwości emitowanych przez basy. Tutaj pojawia się dylemat dwóch wariantów.
Pierwszy z nich (1) polega na wybraniu częstotliwości dla której chcemy uzyskać najlepsze wzmocnienie z przodu systemu.
Drugi (2) wymaga od nas wybrania częstotliwości która nam najbardziej przeszkadza na scenie. Nasz układ w tym wariancie spowoduje wytłumienie tej częstotliwości oraz wąskiego pasma w zakresie : (0,75*f0 ; 1,25*f0), gdzie f0 będzie naszą częstotliwością środkową.
Gdy już jesteśmy w stanie stwierdzić, które częstotliwości nas interesują korzystając ze wzoru na długość fali danej częstotliwości :
wyliczamy długość częstotliwości środkowej naszego układu cardio. Rozsunięcie pomiędzy rzędami basów powinno wynosić długości tej fali. I tak na przykładzie:
Określiliśmy najbardziej interesująca nas częstotliwość to 70 Hz. Wyliczając długość fali wykonujemy obliczenie :
Uzyskany wynik dzielimy na 4 aby uzyskać długość :
Teraz możemy już ustawić dwa rzędy basów w odpowiedniej odległości. Następnie wszystko zależy od wybranego rozwiązania.
Wariant 1 ? tłumimy z tyłu, przymykamy oko na przód.
W tym rozwiązaniu, przedni rząd basów będzie odzywał się pierwszy. Fala która wybiega z pierwszego rzędu i biegnie w tył, mija tylni rząd po przejściu długości fali częstotliwości środkowej naszego „wycięcia”. Gdy oba basy pracują jednocześnie w czasie wtedy słyszymy tylni rząd o długości fali(okresu) szybciej. Aby zniwelować tą różnicę opóźniamy tylni rząd o różnicę odległości. Wyliczamy ją na podstawie zależności :
nasze opóźnienie
Wynik powyższego działania w przypadku częstotliwości 70 Hz daje nam opóźnienie na poziomie około 3,6ms, które musimy wbić do ustawień naszego procesora głośnikowego w kanale odpowiadającym za zarządzenie tylnym rzędem basów. W ten sposób uzyskujemy idealne sumowanie się obydwu rzędów na scenie. Ostatnim etapem ustawiania tego systemu jest odwrócenie fazy tylnego rzędu co spowoduje idealne odjęcie się częstotliwości środkowej. Minusem tego ustawienia, jest jego charakterystyka z punktu widzenia publiczności, która nie sumuje się idealnie co widać na rysunku[rys 2].
Jak widać na górnym rysunku [rys 2] pasmo pracy basów sumuje się przed głośnikami w sposób dobry ale nie idealny. Jednak z tyłu [rys 3] obserwujemy spore wytłumienie całego sygnału pochodzącego z basów.
Wariant 2 ? Sumujemy elegancko z przodu, tłumimy wąskie pasmo z tyłu. (End fire)
To rozwiązanie zakłada, że pierwszy odzywa się tylni rząd. Sytuację rozpatrujemy patrząc na układ od strony publiczności. Gdy oba rzędy pracują jednocześnie wtedy przedni rząd dociera do nas o długości fali f0 wcześniej. Aby zniwelować tą różnice wprowadzamy w kanale procesora obsługującym przedni rząd odpowiednie opóźnienie zgodne z rozważaniami w punkcie wyżej.
Uzyskany w ten sposób system sumuje się idealnie z przodu [rys 4]. Co jednak dzieje się na scenie ? Stojąc za takim systemem najpierw słyszymy tylni rząd, następnie z opóźnieniem połowy okresu odzywa się pierwszy rząd. Wynikiem tego jest jedynie pasmowy filtr, który widać na załączonym rysunku [rys 5] na częstotliwości 70Hz.
W tym przypadku energia poza wąskim pasmem tłumienia dotrze na scenę w dużej mierze zsumowana dla obydwu rzędów. Dlatego to ustawienie stosuje się głównie w przypadku chęci wycięcia konkretnych dźwięków. Jednocześnie jak łatwo zauważyć przód dodał się znacznie lepiej niż w 1 wariancie.