Better Sound for Commercial Installations
Part 2: Amplifers and Speakers
02. Disposição de alto-falantes e nível de pressão sonora
A disposição do alto-falante ara qualquer espaço precisa ser planejada de acordo com o tamanho, formato e uso do espaço para fornecer nível de pressão sonora de forma consistente em toda a área de audição. É claro que o desempenho dos sistemas de alto-falantes usados é importante, mas o posicionamento e a disposição são decisivos para a obtenção da qualidade do som.
Posicionamento para som direcional ou não direcional
A primeira etapa ao planejar um sistema de alto-falantes é decidir se ou ouvintes podem ou não localizar a fonte do som. Ou seja, o sistema de alto-falante for direcional ou não direcional.
Instalação não direcional (som distribuído)
Neste caso, os alto-falantes são posicionados ao longo da área de audição para que o nível de pressão sonora uniforme em todas as posições de audição seja obtido. Tais instalações são apropriadamente conhecidas como “sistemas de alto-falantes distribuídos”. Os sistemas distribuídos são projetados com ênfase na garantia de que o mesmo volume e qualidade sonora serão mantidos em todo o espaço de audição e não na obtenção da direcionalidade. Sistemas distribuídos são mais usados para a transmissão de anúncios e música de fundo.
Instalação direcional
Neste tipo de instalação todos os alto-falantes estarão voltados para praticamente a mesma direção, e podem ser agrupados em uma parte do espaço. Os ouvintes irão ouvir claramente que o som vem de uma direção específica. Este tipo de posicionamento é apropriado para eventos ao vivo e outras situações nas quais a direcionalidade é importante, e onde os ouvintes estarão sentados ou permanecerão em uma área limitada.
Algumas instalações combinam ambos os métodos descritos acima. Em um sistema direcional onde os alto-falantes principais não conseguem fornecer nível de pressão ou inteligibilidade suficientes em todo o espaço, por exemplo, alto-falantes suplementares pode ser posicionados para “preencher as lacunas”. Os alto-falantes suplementares normalmente são necessários em espaços muito grandes ou reverberantes para preencher uniformemente todo o espaço com o som, manter um senso de direcionalidade.
A principal diretriz para a disposição de alto-falantes é o SPL
Uma vez que o tipo de disposição tiver sido decidido, a próxima etapa será escolher o tipo e quantidade de sistemas de alto-falante que serão usados. O critério mais importante para estas decisões é o nível de pressão sonora. Sem falar que o principal objetivo de um sistema de som é entregar som aos ouvintes, e ele deve fazê-lo em sobre qualquer ruído ambiente. Portanto é necessário medir o ruído ambiente em diversas condições como, por exemplo, tráfego de clientes e hora do dia, e projetar o sistema de som de forma que ele possa proporcionar constantemente níveis de pressão sonora superiores aos níveis de ruído ambiente em uma determinada quantidade. Para anúncios gerais, o sistema de som precisa ser capaz de fornecer níveis de pressão sonora 6dB superior ao ruído ambiente, e para a música de fundo o SPL deve ser estar pelos menos 3dB acima do ruído.
Munidos com estas informações, nós vamos verificar os níveis médios de ruído de fundo e os níveis de pressão sonora do sistema de som para diversos tipos de instalações.
Agora que sabemos aproximadamente qual o nível de pressão sonora que precisamos, como determinamos quantos sistemas de alto-falante precisaremos empregar para obter esse nível? Aqui é onde realmente precisamos do conhecimento especializado de um profissional para a obtenção de dados precisos, mas abaixo vamos resumir a abordagem básica para instalações distribuídas usando alto-falantes de montagem em superfície e teto.
Instalação distribuída de montagem em superfície
A quantidade de sistemas de alto-falante a ser usado precisa ser determinado de forma que o nível de pressão sonora seja obtido em toda a área de audição. Para a montagem em parece, as ferragens de montagem são escolhidas para permitir a instalação na altura ideal com capacidade de ajuste de ângulo adequado. Mesmo dentro da área de cobertura de um único sistema de alto-falante, o nível irá cair com a distância, então haverá uma diferença entre o SPL nos pontos de audição mais próximos e mais distantes. É importante garantir que os níveis não sejam muito elevados ou baixos nesses pontos. Vamos ver com mais detalhes a atenuação ao longo da distância posteriormente.
Instalação distribuída de alto-falantes de teto
Como é possível observar no diagrama, um teto mais baixo, isto é, uma distância menor entre os alto-falantes de teto e o ponto de audição, resulta em menor área de cobertura para cada alto-falante. Os tetos mais baixos, portanto, exigem maior número de alto-falantes para cobertura uniforme. É mais efetivo usar alto-falantes de montagem em superfície onde o teto é baixo em alguns casos. Mas a altura do teto não é o único fator que afeta a cobertura. A altura do ponto de audição, esteja ou ouvinte em pé ou sentado, também precisa ser levada em consideração. E é claro, se o teto for alto, a cobertura de cada alto-falante será maior, mas será necessário maior nível de saída para fornecer SPL suficiente no ponto de audição. Levando todos estes elementos em conta, a quantidade e disposição dos alto-falantes de teto precisam ser especificadas para fornecer nível de pressão sonora suficiente em toda a área de audição.
Atenuação de distância em sistemas direcionais
Os cálculos de nível de pressão sonora para sistemas direcionais no quais os alto-falantes estão todos voltados na mesma direção e/ou agrupados juntos são um pouco diferentes dos sistemas projetados para anúncios ou música de fundo. Um SPL máximo de 100dB geralmente é considerado uma meta razoável para som de alta qualidade nestes sistemas. Mas obter um SPL de 100dB na fileira frontal não é o suficiente. O nível do som que sai dos alto-falantes diminui ao longo da distância. Especificamente, o nível sonoro diminui pelo quadrado da distância em condições “normais”, ignorando o efeito ou reflexões. Isto significa que para o dobro de distância, o SPL será atenuado em aproximadamente 6dB.
Consultando o gráfico podemos observar que mesmo que o SPL nos assentos da fileira frontal, 1 metro dos alto-falantes, seja de 100dB, a atenuação em uma distância de 32 metros será de 30dB, nos deixando com um SPL de apenas 70dB. Poderíamos projetar o sistema para proporcionar 130dB para compensar a diferença, mas isso nos daria um SPL de 100dB a 32 metros, e os ouvintes da frente seriam bombardeados com um nível de 130dB insuportavelmente alto. Conforme aprendemos na “Parte 1 - Princípios básicos do som”, o nível máximo de som que a média das pessoas podem suportar é de cerca de 120dB, portanto 130dB é muito alto e desconfortável, podendo até causar danos auditivos.
Esta atenuação de som ao longo da distância sempre deve ser levada em conta ao projetar um sistema de som direcional, e sistema de alto-falante suplementar no projeto, conforme necessário.
Escolha de sistemas de alto-falante para instalações de múltiplos alto-falantes
As duas considerações mais importantes para combinar vários sistemas de alto-falante em um espaço grande são caráter do som e fase.
Caráter de som consistente
Visto que diferentes tipos de sistemas de alto-falante frequentemente soam diferentes quando eles são usados em conjunto em um único espaço, é provável que existam diferenças no caráter de som entre as áreas de cobertura de cada tipo.
Interferência de fase
Quando o mesmo sinal de áudio é produzido por dois sistemas diferentes sistemas de alto-falante ou unidades de alto-falante, a interferência de fase pode ser um problema. Por exemplo, se houver uma diferença na distância a partir do ponto de audição entre dois diferentes sistemas de alto-falantes que fornecem o mesmo sinal, a interferência de fase ocorrerá e determinadas frequências podem ser atenuadas ou canceladas enquanto outras serão aumentadas de forma não natural. Este problema pode ser grave particularmente entre os sistemas de alto-falante que têm características de fase significativamente diferentes. O mesmo problema pode ocorrer entre unidades de alto-falante no mesmo gabinete. Em um sistema de 2 vias, por exemplo, há uma determinada quantidade de sobreposição entre as faixas de frequência controladas pelas unidades de alta e baixa frequência. A interferência de fase nesta região de sobreposição, no “ponto de crossover” do sistema, pode resultar em som não natural.
Além dos problemas de caráter sonoro e interferência de fase, o profissional de som deve considerar as características acústicas do espaço e diversos outros fatores ao instalar e ajustar um sistema de som. Mas antes que isso possa ser iniciado, o profissional de som deve fazer escolhas de equipamento com base na compreensão completa de todas as características acústicas acima.
Os sistemas de alto-falante Installation da Yamaha para instalações de pequeno a médio porte, por exemplo, foram cuidadosamente projetados para que o caráter acústico seja obtido em todo o abrangente arranjo. Ainda mais importante, as características de fase uniforme foram obtidas também em todo o arranjo. Isto significa que diferentes sistemas de alto-falante da Installation Series podem ser combinados para fornecer qualidade de som excepcional com o mínimo esforço em instalação a ajuste.
Nível de pressão sonora de saída indica eficiência de alto-falante
Você quase sempre verá o nível de pressão sonora ou “SPL” de um sistema de alto-falante listado em suas especificações. Neste caso, o SPL é usado para indicar a eficiência do sistema de alto-falante.
O nível de pressão sonora de saída especificado de um sistema de alto-falante o SPL medido a uma distância de 1 metro com sinal de áudio de 1 watt aplicado na entrada do sistema de alto-falante. Já que a saída do amplificador de potência sempre é de 1 watt para esta medição, o SPL medido a um metro indica o quão eficiente determinado sistema de alto-falante converte a entrada elétrica em saída acústica. Quanto maior o valor do SPL, maior a eficiência do sistema de alto-falante. O gráfico abaixo mostra como o aumento na saída do amplificador de potência se relaciona com a saída do alto-falante. Basicamente, para produzir um aumento de 3dB no nível de pressão sonora do alto-falante, a saída de potência do amplificador deve ser dobrada.
Se você comparar os níveis de pressão sonora especificados de um número de alto-falantes, você perceberá que a diferença nos números é bem pequena. Mas se você considerar que a saída do amplificador precisa ser dobrada para produzir um aumento de 3dB no SPL de saída do alto-falante, torna-se claro que a diferença real é significativa.
Por exemplo, se o sistema de alto-falante “A” tiver um SPL de saída específico de 99dB enquanto o sistema de alto-falante “B” tiver um SPL de saída de 96dB, o sistema “A” irá proporcionar o mesmo nível de pressão sonora do sistema “B” com apenas metade da potência! O sistema de alto-falante “A” é muito mais eficiente. Se você considerar a sua conta de energia elétrica e outros custos operacionais de longo prazo, o sistema de alto-falante “A” pode ser a opção mais econômica. É claro que o desempenho de um sistema de alto-falante não pode ser determinado apenas com base nas especificações do SPL, mas está é uma consideração importante.
As duas seções anteriores trataram dos fatores básicos que influenciam a escolha do sistema de alto-falante. Depois que os sistemas de alto-falante a serem usados forem escolhidos, é hora de pensar nos amplificadores de potência. Os amplificadores de potência só podem ser considerados com relação aos sistemas de alto-falante usados. Vamos ver algumas configurações de conexão de amplificador em alto-falante na seção seguinte.
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The sound systems that broadcast the information you're hearing have been carefully designed and installed to suit the needs of each individual facility.
This series offers information aimed at achieving the best possible sound in commercial installations, from the basics to equipment selection and day-to-day operation.