Hệ thống Concert (Ca nhạc)

" itemprop="description">

Những thông số thiết kế và sử dụng hệ thống cho ca nhạc hoàn toàn phụ thuộc vào bản chất của việc biểu diễn, kích cỡ, hình dạng, và đặc tính âm thanh của môi trường hoạt động, và dĩ nhiên là nhu cầu mức độ âm thanh.

Trong hội trường lớn hay thiết lập ca nhạc lớn ngoài trời, chúng ta có nhiều khả năng sử dụng một hệ thống lắp ráp (modular) lớn hơn, thùng loa fullrange, crossover active với loa subwoofer bổ sung cũng như hệ thống kiểm soát processor, sẽ mô tả trong bài viết này.

Chắc chắn, có vẻ tham gia ở đây là sự quan tâm về an toàn, do nhu cầu thiết bị điện nặng và kích cỡ lớn hơn. Trong số những cái khác, hệ thống phân phối điện độc lập phải đủ tiêu chuẩn với bất kỳ hệ thống lớn nào. Việc thực hiện bất kỳ hệ thống phân phối như vậy phải luôn được giám sát bởi một thợ điện có đủ trình độ chuyên môn. Tương tự, sự lắp ráp những thùng loa array phải được giám sát bởi người có thẩm quyền quen thuộc với những kỹ thuật lắp ráp nặng.

Càng ngày, cho những ứng dụng lớn nhất, càng sử dụng vi tính hóa nghiên cứu sự phức tạp về sự tương tác của những mô hình định hướng trên số lượng lớn thùng loa để chỉnh những array hướng đến môi trường. Hiện vẫn còn vài kỹ sư lão luyện đang sắp xếp array di động bằng mát, nhưng phương pháp hiện nay thực hiện việc trên rất nhanh bằng phương pháp vi tính hóa. Những kích cỡ, hình dạng, sự sắp xếp chỗ ngồi và đặc điểm dội của hội trường được đưa vào chương trình và nó sẽ cho ra hình dạng của array tối ưu cho việc tập hợp thiết bị. Trong bài này, chúng ta sẽ cần hài lòng với tổng quan về vài khía cạnh cơ bản hơn.

Hình 2

Bố cục sân khấu lớn.

Nếu sân khấu lớn và phức tạp, thường sử dụng subsnakes cộng thêm. Sơ đồ khối cần phải vẽ phù hợp với số lượng channel trên subsnakes đến những số channel thích hợp trên main snake, mỗi kỹ sư và/hay stagehand (nhạc phu) nên có quyền dùng những bản sao.

Mixer monitor trên sân khấu yêu cầu cần riêng một snake có đoạn cuối giống như trong chương sau, hay thiết kế snake phù hợp với multi-pin connector gắn trong trong bản thân stagebox này. Trong hệ thống lớn hơn, crossover (hay processor) đặt tại rack ampli, vì vậy ở đây chúng ta thích dùng dây XLR-loại đơn giản cặp đôi cho tín hiệu chính, chỉ cần chạy từ snake connector input thích hợp trên rack ampli. Lý tưởng cho những tín hiệu đủ loại quay lại sân khấu là sử dụng snake riêng (hay thêm cable balance buộc bên ngoài main snake).

Hình 3.

Suy giảm tần số cao do chạy dây dẫn tín hiệu dài.

Một dây dẫn 60 mét (khoảng 200 ft, tiêu biểu cho dây dẫn 150'ft cộng với dây micro và/hay chiều dài subsnake) sẽ lưu thông tin hiệu tần số cao dễ dàng từ một micro trở kháng thấp tiêu biểu (có Z thường khoảng 200Ω). Như có thể thấy, không hẳn dễ lưu thông với nguồn 200Ω (khoảng 0.5dB tại 12kHz) và trong nhiều trường hợp có thể không để ý. Với microphone hay những nguồn khác có trở kháng nguồn cao, sự dẫn tín hiệu có thể trở nên quan trọng hơn khi chạy dây dẫn dài. Trong vài trường hợp, có thể cần bù EQ nhẹ (hay trong vài trường hợp cực đoan, khuếch đại tín hiệu trước khi đưa vào snake). Mức độ giảm dẫn truyền, là do dây dẫn, cũng phụ thuộc vào độ lớn của dây và tỷ lệ với trở kháng nguồn để tải trở kháng

Hình 4

Mixer ở vị trí trung tâm.

Vài kỹ sư thích bố trí này, bù lại ở đây là kỹ sư không nghe được mẫu đại diện nhất của những cái mà khán giả đã nghe. Người vận hành phải tính đến khi nghe sự pha trộn đó mà phần lớn khán giả bị lệch tâm chỉ nghe được tần số thấp nói chung. Trong vài trường hợp, nhiệm vụ mix trở nên khó thật sự do low end có mức độ cao, trong đó, có lẽ hơi thú vị, có thể che đi một phần âm thanh tinh tế tổng hợp mà người vận hành cần phải nghe. (Điều này dĩ nhiên còn tùy theo cách output tần số thấp tương đối mạnh nhưng chỉ có trong studio, vì lý do tương tự, mức cực low thường giảm dần đi trong khi mix, sau đó boost lần nữa cho lần cut sau cùng).

Hình 5

Mixer ở vị trí lệch tâm.

Phần lớn kỹ sư muốn có vị trí mixing hơi lệch tâm. Điều này làm cho họ nghe được mẫu đại diện hơi nhiều hơn những cái khán giả nghe được. Bù lại ở đây là phải chú ý cẩn thận chỉ dành cho một vài loại âm nhạc để tránh thúc đẩy tần số very low end đến mức quá lấn áp ở trung tâm khán giả. Đó là cách thực hiện phổ biến trong khi sound check, đi đến trung tâm (cũng như ở những nơi khác) để xác định khác biệt chất lượng âm điệu bao nhiêu so với vị trí mixer. Hãy ghi nhớ điều này, những kỹ sư nhiều kinh nghiệm đều phải để mắt đến nó trong suốt buổi biểu diễn. Theo thói quen, phải phát triển những thiết bị chức năng được để theo dõi sự khác biệt về chất lượng âm thường gặp trong các tình huống như vậy. Tương tự, có thể phát triển khả năng giữ quan hệ giữa trống kick và guitar bass, cũng như low end của vocal và nhạc cụ khác, theo tỷ lệ thích hợp của nó với nhau bất chấp việc thường giảm đáp tần low end ở vị trí mixer. Hơn nữa, trong khu vực rất lớn, loại bố trí này thường có khuynh hướng đặt hệ thống điều hành FOH đối diện ít nhiều với phạm vi âm thanh của một cụm loa (cluster), với những cụm khác bị giảm ảnh hưởng tương đối.

Hình 6

Hệ thống array loe rộng.

Đây là hệ thống array chất lượng cao tiêu biểu cho những ứng dụng concert quy mô vừa. Lưu ý, trong cả hai thí dụ này, nguyên tắc của cả hai, là mô hình kiểm soát phát tán dọc lẫn ngang đều tham gia. Chồng những thiết bị lên trên nhau có khuynh hướng thu hẹp mô hình dọc.

Điều này là bình thường khi thiết kế loa cho ứng dụng concert đã thiết kế có độ phát tán ngang hẹp cho hệ thống nhở. Với kiểu thiết kế thùng loa này, giả định (ở giai đoạn thiết kế của hãng sản xuất), thùng loa sẽ sử dụng kiểu array này, và phát tán ngang trung bình đâu đó khoảng 50-60 độ từ midrange đi qua high end. Sự kết hợp thùng loa như vậy trong array sau đó hỗ trợ loa low mid phóng ra tốt hơn (và trong array lớn nhất, giải low end cũng vậy). (Hãy nhớ, khi cần khoảng cách “ throw” dài, tần số lower cần array lớn hơn để “focus-tập trung” nó theo hướng tiến về phía khán giả xa hơn).

Đây là thực hành bình thường để chồng chéo những mô hình phát tán trong những array như trên chung quanh góc độ -6dB. Từ góc độ - 6dB, thường thay đổi theo tần số, chúng ta có thể muốn chọn một tần số trong upper midrange (hay bất cứ tần số nào có độ phát tán hẹp) làm góc tham khảo cho chúng ta. Trường hợp cần thu hẹp mô hình ngang, đặt phẳng hơn (flater), vòng cung bao quát hơn, như ở hình bên phải.

Hình 7

Cách treo một cụm loa khi sắp xếp chỗ ngồi vòng tròn.

Hình 8

Thí dụ về thiết lập rack amplifer cho một hệ thống lưu động lớn.

Hình 9

Thí dụ về sự sắp xếp kiểu module, có thể tùy biến cho những yêu cầu kiểm soát mô hình.

Minh họa hệ thống thương mại có tác dụng như là một bài học kỹ thuật cơ bản về nhiều cách xếp chồng thiết bị để kiểm soát mô hình theo chiều dọc. (Đây là hình thùng loa ở hình 6, bên phải,. Sự sắp xếp này liên kết nhiều phần tử khác nhau vào một cỡ thùng loa duy nhất, được thiết kế để cho phép tùy biến hệ thống mà không cần thủ tục lắp đặt phức tạp hay về bề ngoài của array. Không hiển thị là midbass và subwooter tương thích).

Ở đây, sử dụng khái niệm về lũy tiến bởi hãng sản xuất để mô tả sự gia tăng về đáp ứng trên trục ở cự ly xa khi sắp xếp chồng lên nhau nhiều thiết bị cùng giải tần số. Sự gia tăng này thật sự liên quan cả hai chiều tốt hơn trong mặt phẳng dọc và ghép âm thanh của những thiết bị để tăng hiệu quả và khả năng output tối đa.

Những thông số kỹ thuật như sau:

F2M: Midrange horn 13 “/ 335mm điểm crossover high-low là 220Hz

FZH: HF horn cao 10 “/ 250mm, với họng driver 2”, điểm crossover đề nghị là 1,5kHz

F2T: Một array loe VHF ba loa twweter bullet, điểm crossover đề nghị là 8kHz

F2V: VHF horn, cao 6.5 “/ 166mm , với họng driver 1”, được thiết kế để phóng tốt hơn ở giải VHP điểm crossover là 7kHz

Thùng loa kích thước cao 42” » 1 m.

Trong A và B, kết hợp ba thiết bị để cho ra fullrange xuống tới 220Hz (họng horn VHF hẹp 1” cung cấp mô hình dọc và sự gắn kết đầu sóng (wavefront) tốt hơn. Trong C thể hiện cách xếp chồng mid-horn để thu hẹp mô hình dọc trong loa mid. Trong D hiển thị cách xếp chồng của cả hai thiết bị HF và VHF. Trong E hiển thị cách xếp chồng thiết bị HF và họng horn 1” VHF. (Nếu chúng ta muốn có kỹ thuật hơn, không thực hiện khớp nối âm thanh trong giải VHF ở D và E do bước sóng rất ngắn (8kHz = ~ 2”) và vì nó được xếp chồng lên nhau nên cho thêm SPL. Trong F hiển thị cách xếp chồng hai horn mid kiểm soát được mô hình midrange dọc (xuống khoảng 500Hz) tương đương với mô hình dọc của họng horn 2”.

Hình 10

Array cho concert trải đều lớn.

MSL Meyer-10, tại giáo trình này, những cấu hình thương mại bên trái đều tụyệt vời có cấu hình như một cái hộp, minh họa ở đây không có lưới sắt. Ngay cả các kỹ sư có kinh nghiệm đôi khi ngạc nhiên trước mức độ đạt được bằng cách trải đều thùng loa. Mỗi bộ đo được cao 85” và nặng chỉ 700 pounds, khung xe nâng là thiết bị kèm theo tiêu chuẩn. Mỗi bộ bao gồm 4 horn load driver 12”/300mm và 3 horn HF với họng driver 2 “/ 50mm. Gốc độ bao phủ ở đây là góc danh nghĩa, viện dẫn của hãng sản xuất để sử dụng đơn giản (mặc dù phép đo thùng loa rất gần giống góc danh nghĩa),

Lưu ý hình bên trái, khi xếp chồng thùng loa lên nhau, phải đặt horn HF cùng với nhau, khi yêu cầu bước sóng nhỏ, bố trí gần hơn để đạt được sự ghép nối. Những thiết bị tần số thấp bố trí xếp chồng dọc bên trái bắt đầu xếp dọc ghép đôi với nhau bên dưới khoảng 200Hz, tăng thêm độ phóng của mức low, nơi sự phóng cũng có khuynh hướng trở nên bức thiết trong môi trường lớn.

(Một vấn đề phổ biến trong môi trường rất lớn là sự kết hợp của HF suy giảm trong không khí và sự thiếu kiểm soát mô hình thích hợp trong loa lower mid và low, thường dẫn đến việc cho ra âm thanh khá nhỏ hay blary-hời hợt (nói cách khác, nghe loa upper-mid và mid-treble khá nặng) ở những khoảng cách lớn. Hãy nhớ, từ chương 9, trong bất kỳ giải tần số nhất định nào, có nhiều thiết bị có bước sóng giống nhau sẽ có khuynh hướng không ghép đôi âm, và mô hình sẽ hành xử như hai nguồn âm thanh riêng biệt. Khi bước sóng vượt quá khoảng cách giữa hai thiết bị giống nhau đáng kể, nó sẽ có khuynh hướng ghép đôi và đạt được một mô hình hẹp cùng với high trên trục SPL vì vậy việc bố trí ở hình bên trái, nơi horn chồng với nhau và có tổng chiều cao hơn 14 ft (4m).

Hình 11

Thí dụ về cài đặt cụm loa trung tâm chất lượng cao.

Trong hình là cài đặt tại Cincinnati Music Hall. Sử dụng thiết bị bao gồm Community M-4 driver nén họng 4” đặt trên horn midrange, với horn tần số cao gắn đồng trục. Những thiết bị trên cùng trong hình này là Community CB-594 horn bass. Sử dụng ở đây để hỗ trợ độ phóng cho mid-bass. Các thiết bị đối diện hướng xuống dưới ở trung tâm là midbass 15” đôi để bao phủ những chỗ ngồi ở sàn. Sub-woofer đặt trên sàn. SPL là hơn 100dB trong khoảng từ 63Hz đến 12kHz, với gần 20dB headroom, đạt được trong khắp toàn bộ chỗ ngồi.

Hình trái: Tầm nhìn của array từ ban công trên. Array này thiết kế để có thể tháo rời và không dùng khi biểu diễn dàn nhạc giao hưởng vì không cần tăng cường nó.

Hình 12

Sau khi tắt đèn nhà hát

Hình 13

Hệ thống high-output thương mại.

Hình trái: TMS-3, bên trong chứa một driver LF 18”, midrange 10” với thiết kế horn mid, và horn HF.

Hình phải: TMS-3. Thùng loa này, tại giáo trình này, là thùng loa công suất cao nhất đã bán rộng trên toàn thế giới. Lưu ý horn mid được sắp xếp theo cách, khi kết hợp thùng loa thành array lớn, horn mid ghép đôi âm, cả hai, theo chiều dọc lẫn chiều ngang, tăng phóng low-mid cho những môi trường lớn. Horn HF crossover tại (bước sóng của » 4”) 3.8kHz và vì vậy không cần xếp chồng để đạt được kiểm soát mô hình hiệu quả.

Hình 14

Delay cụm loa trong hội trường lớn.

Do cả hai, định luật bình phương nghịch đảo lẫn sự suy giảm của tần số cao trên khoảng cách dài, thường thiết lập tháp delay cho show ca nhạc trong môi trường lớn như sân vận động đủ kích thước. Trong hội trường lớn tiêu biểu, thường thiết lập tháp sao cho chiều cao cụm loa (cluster) sẽ bị delay giữa sàn trên và sàn dưới để không che khuất tầm nhìn đến sân khấu.

Với hầu hết hệ thống delay, thêm vào thời gian tính toán đường đi của âm thanh khoảng 10-15 mili giây để bảo toàn hiệu ứng thứ bậc. Thông thường, tháp này sẽ bao gồm horn tần số cao duy nhất để bù cho sự mất mát tần số cao trong chỗ ngồi phía sau, vượt qua tại có lẽ khoảng 5kHz hay như vậy, và phải EQ để bù cho lượng mất mát trong môi trường cụ thể, thường thiết lập rack amplifier tại mỗi tháp, tiếp tế bởi đường dây cấp tín hiệu.

Một cách thiết lập delay time tiện dụng trong lúc bí là nhờ người nào đó đập hai dùi trống (drumsticks) với nhau qua micro và đứng phía sau tháp delay nghe cho đến khi cụm loa chính, cụm delay đã đồng bộ.

Hình 15

Rack-mount của bộ thu micro không dây (wireless receivers).

Việc sử dụng rack-mountable wireless receivers chỉ với một cặp ăng-ten chung để đơn giản hoá tình huống cần sử dụng nhiều thiết bị không dây. (không nhất thiết cần phải đặt trên anten rack, nó tự định vị từ xa qua cable đồng trục thích hợp được ưa chuộng hơn. Trong vài trường hợp, cần thử nghiệm một chút để tìm vị trí tối ưu cho ăng-ten để tránh dropout giữa chừng). Hình bên phải minh họa một panel mặt sau rack cho sắp xếp như vậy, với dây nối nhảy từ thiết bị này sang thiết bị khác. Kiểu sắp xếp này cũng rất hữu ích cho những sản phẩm nhà hát, liên quan đến nhiều lavaliers không dây. Thông thường những thiết bị này sẽ nằm trên sân khấu (khuất khỏi tầm nhìn).

Hình 16

Sắp xếp bộ kiểm soát xử lý (processor-controlled) cho ampli/crossover.

Hệ thống processor-controlled có nhiều dạng thức, minh họa ở đây là một trong số đó. Về cơ bản, những cái liên quan là crossover active, thiết kế đặc biệt cho tập hợp nhiều thiết bị loa, cũng như (thường là) hệ thống vi tính hóa nội bộ (built-in computerized) để thích ứng với mức tín hiệu thay đổi.

Thông thường, thiết kế vài dạng thức signal-limiting vào loại thiết bị này để làm giảm tiềm năng điều khiển bị thất bại. Tương tự, nhiều thiết bị như vậy bao gồm khả năng thích ứng với tín hiệu high-level bằng cách thay đổi những điểm crossover. Chức năng năng như vậy, thường gọi là điểm crossover trôi nổi (floating crossover points), di chuyển điểm crossover lên trên khi cảm nhận mức năng lượng cao. Điều này giúp ngăn ngừa cone loa và/hay màng loa HF dao động quá mức ở công suất cao.

Trong hình minh họa ở trên, thiết kế đầu dò (sense) input để trực tiếp theo dõi mức độ output của amplifier, và thiết bị được lập trình để giới hạn tín hiệu theo công suất và khả năng xử lý tần số của mỗi thiết bị (trong trường hợp này là LF, MF và HF). Những đầu dò input trong trường hợp này được nối dây với hai jack trái chuối tiêu chuẩn (Standard dual banana connector) song song với những output loa của ampli công suất.

Hình 17

Thí dụ về một hệ thống kiểm soát giám sát đối có số lượng bộ ampli công suất rất lớn.

Càng ngày, trong những hệ thống cỡ lớn nhất, đều dùng hệ thống giám sát để theo dõi mức độ tín hiệu và hoạt động của những ampli công suất. Một loại hệ thống kiểm soát này (hiển thị trên màn hình máy Macintosh) cho phép điều chỉnh gain của ampli khi cần, để tăng hay giảm output level của hệ thống, cho những bộ phận khác nhau của một hệ thống cài đặt lớn (hay, nếu cần, biến thiên những khu vực khác nhau đã xác định trước hay bật tắt nó khi cần)