Line array

Panggung utama festival musik Jerman Rock am Ring dengan dua line array setinggi 6 meter (20 ft) masing-masing

Line array L-Acoustics V-DOSC/dV-DOSC di sebuah konser

Line array NEXO STM M28 di Festival EXPO.

Sebuah line array adalah sistem loudspeaker yang terdiri dari sejumlah elemen loudspeaker yang biasanya identik, dipasang dalam satu garis dan diberi sinyal dalam fase, untuk menciptakan sumber suara yang hampir seperti line source. Jarak antara driver yang berdekatan cukup dekat sehingga mereka saling menginterferensi secara konstruktif untuk mengirimkan gelombang suara lebih jauh dibandingkan dengan loudspeaker yang dimuat corong tradisional, dan dengan pola output suara yang lebih merata.

Line array dapat diorientasikan dalam arah mana pun, tetapi penggunaan utamanya dalam public address adalah dalam array vertikal yang memberikan pola output vertikal yang sangat sempit, berguna untuk memfokuskan suara kepada audiens tanpa membuang energi output pada langit-langit atau udara kosong di atas audiens. Sebuah line array vertikal menampilkan pola horizontal yang biasanya lebar, berguna untuk menyediakan suara kepada sebagian besar audiens konser. Sebaliknya, line array horizontal memiliki pola output yang sangat sempit secara horizontal tetapi pola yang tinggi secara vertikal. Sebuah barisan subwoofer di sepanjang tepi depan panggung konser dapat berfungsi sebagai line array horizontal kecuali sinyal yang diberikan kepada mereka disesuaikan (ditunda, dipolarisasi, disetarakan) untuk membentuk pola yang berbeda. Loudspeaker dapat dirancang untuk disusun secara horizontal tanpa berperilaku sebagai sumber garis horizontal.

Line array modern menggunakan driver terpisah untuk frekuensi tinggi, mid, dan rendah passband. Agar sumber garis berfungsi, driver dalam setiap passband perlu berada dalam satu garis. Oleh karena itu, setiap kotak harus dirancang untuk dipasang bersama dengan rapat untuk membentuk kolom yang terdiri dari driver frekuensi tinggi, mid, dan rendah. Meningkatkan jumlah driver dalam setiap kotak meningkatkan rentang frekuensi dan tingkat tekanan suara maksimum, sementara menambahkan kotak tambahan ke array juga akan menurunkan frekuensi di mana array mencapai pola dispersi arah.

Line array format besar telah menjadi standar untuk venue konser besar dan festival luar ruangan, di mana sistem semacam itu dapat digantung (rigged, suspended) dari balok struktural, menara dukungan tanah, atau dari truss A-frame yang tinggi. Karena kotak-kotak tersebut dipasang bersama dan digantung dari satu titik, mereka lebih mudah dirakit dan dihubungkan kabel dibandingkan dengan metode lain dalam menyusun loudspeaker. Bagian bawah line array umumnya melengkung ke belakang untuk meningkatkan dispersi di bagian bawah array dan memungkinkan suara menjangkau lebih banyak anggota audiens. Biasanya, kabinet yang digunakan dalam line array berbentuk trapezoidal, dihubungkan oleh perangkat rigging khusus.

Sejarah

Pola polar loudspeaker kolom dengan empat driver, diambil pada enam frekuensi

Efek line array dari penyempitan sinar dengan meningkatnya frekuensi pertama kali ditunjukkan oleh pelopor akustik Harry Olson. Ia menerbitkan temuan-temuannya dalam teksnya tahun 1957, Acoustical Engineering. Olson menggunakan konsep line array untuk mengembangkan loudspeaker kolom di mana driver yang disusun secara vertikal dalam satu kotak menghasilkan output mid-range dalam pola horizontal yang lebar dan vertikal yang sempit. Line array telah ada selama lebih dari setengah abad tetapi hingga baru-baru ini, sebagian besar hanya untuk rentang suara. Aplikasi untuk ini adalah untuk ruang yang sangat reverberan di mana desain vertikal yang sempit mencegah penggugahan medan reverberan.

Elemen line array multi-band dalam kotak yang diorientasikan secara horizontal diusulkan oleh Joseph D'Appolito pada tahun 1983. Namun, produk ini dipopulerkan secara besar-besaran oleh line array V-DOSC dari L-Acoustics yang diperkenalkan pada tahun 1992. Ini mengarah pada penemuan bahwa respons frekuensi yang lebih rata dan halus dapat diperoleh dari lebih sedikit kotak dalam sebuah line array. Industri juga segera menemukan bahwa tidak ada interferensi destruktif di bidang horizontal dan gelombang bergabung sebagian besar dalam fase di bidang vertikal, menyebabkan banyak produsen loudspeaker dengan cepat mengembangkan produk serupa mereka sendiri.

Teori

Teori line array murni didasarkan pada geometri murni dan thought experiment dari "free field" di mana suara bebas untuk menyebar tanpa faktor lingkungan seperti pantulan ruangan atau pembiasan suhu.

Dalam free field, suara yang berasal dari titik (sumber point source) akan menyebar secara merata ke segala arah sebagai bola. Karena luas permukaan bola = 4π r² di mana r adalah jari-jari, setiap penggandaan jari-jari menghasilkan peningkatan luas permukaan bola empat kali lipat. Hasilnya adalah bahwa sound intensity berkurang seperempat untuk setiap penggandaan jarak dari sumber titik. Intensitas suara adalah daya akustik per unit area, dan berkurang seiring dengan meningkatnya luas permukaan karena daya akustik tersebar di area yang lebih besar. Rasio antara dua tekanan akustik dalam desibel dinyatakan dengan persamaan dB = 20log(p1/p2), jadi untuk setiap penggandaan jarak dari sumber titik p1 = 1 dan p2 = 2, sehingga ada penurunan tekanan suara sekitar 6 dB.

Sebuah line source adalah sumber suara satu dimensi hipotetis, berbeda dengan sumber titik yang tidak berdimensi. Ketika sumber garis menyebarkan suara secara merata ke segala arah di free field, suara menyebar dalam bentuk silinder daripada bola. Karena luas permukaan dari permukaan melengkung silinder = 2π r h, di mana r adalah jari-jari dan h adalah tinggi, setiap penggandaan jari-jari menghasilkan penggandaan luas permukaan, sehingga intensitas suara berkurang setengahnya dengan setiap penggandaan jarak dari sumber garis. Karena p1 = 1 dan p2 = 4 untuk setiap jarak yang digandakan, ini menghasilkan penurunan tekanan suara sekitar 3 dB.

Dalam kenyataannya, sumber titik yang tidak berdimensi dan sumber garis satu dimensi tidak dapat ada; namun, perhitungan dapat dilakukan berdasarkan model teoretis ini untuk kesederhanaan. Oleh karena itu, hanya ada jarak tertentu di mana sumber garis dengan panjang terbatas akan menghasilkan tekanan suara yang lebih tinggi daripada sumber titik yang sama kerasnya.

Pola interferensi adalah istilah yang diterapkan pada pola dispersi dari line array. Ini berarti bahwa ketika Anda menumpuk beberapa loudspeaker secara vertikal, sudut dispersi vertikal menyusut karena driver individu berada di luar fase satu sama lain pada posisi mendengarkan yang tidak sejajar di bidang vertikal. Semakin tinggi tumpukan, semakin sempit dispersi vertikal dan semakin tinggi sensitivitas pada sumbu. Array vertikal dari driver akan memiliki pola polar horizontal yang sama seperti satu driver.

Selain penyempitan cakupan vertikal, panjang array juga berperan dalam panjang gelombang mana yang akan dipengaruhi oleh penyempitan dispersi ini. Semakin panjang array, semakin rendah frekuensi pola yang akan dikontrol. Pada frekuensi di bawah 100 Hz (panjang gelombang sekitar 113 kaki (34 m)), line array yang kurang dari sekitar 3 meter panjangnya akan mulai menjadi omnidirectional, sehingga sistem tidak akan mematuhi teori line array di semua frekuensi. Di atas sekitar 400 Hz, cone driver itu sendiri menjadi directional, sekali lagi melanggar asumsi teori, dan pada frekuensi tinggi, banyak sistem praktis menggunakan panduan gelombang directional yang perilakunya tidak dapat dijelaskan menggunakan teori line array klasik. Singkatnya, geometri dari line array audio dunia nyata yang digunakan dalam sistem public address hanya dapat dimodelkan secara mendekati oleh teori line array, dan hanya dalam rentang 100–400 Hz.

Sejarah

Pola polar loudspeaker kolom dengan empat driver, diambil pada enam frekuensi

Efek line array dari penyempitan sinar dengan meningkatnya frekuensi pertama kali ditunjukkan oleh pelopor akustik Harry F. Olson. Ia menerbitkan temuan-temuannya dalam teksnya tahun 1957, Acoustical Engineering. Olson menggunakan konsep line array untuk mengembangkan loudspeaker kolom di mana driver yang disusun secara vertikal dalam satu kotak menghasilkan output mid-range dalam pola horizontal yang lebar dan vertikal yang sempit. Line array telah ada selama lebih dari setengah abad, tetapi hingga baru-baru ini, sebagian besar hanya untuk rentang suara. Aplikasi untuk ini adalah untuk ruang yang sangat reverberan di mana desain vertikal yang sempit mencegah penggugahan medan reverberan.

Elemen line array multi-band dalam kotak yang diorientasikan secara horizontal diusulkan oleh Joseph D'Appolito pada tahun 1983. Namun, produk ini dipopulerkan secara besar-besaran oleh line array V-DOSC dari L-Acoustics yang diperkenalkan pada tahun 1992. Ini mengarah pada penemuan bahwa respons frekuensi yang lebih rata dan halus dapat diperoleh dari lebih sedikit kotak dalam sebuah line array. Industri juga segera menemukan bahwa tidak ada interferensi destruktif di bidang horizontal dan gelombang bergabung sebagian besar dalam fase di bidang vertikal, menyebabkan banyak produsen loudspeaker dengan cepat mengembangkan produk serupa mereka sendiri.