라인배열

회선 배열은 일반적으로 동일한 여러 개의 확성기 소자로 이루어져 있으며, 그 소음에 가까운 근선을 만들기 위해 단계적으로 공급되는 확성 확성기 시스템이다. 인접 운전자들 사이의 거리는 경적음이 탑재된 기존의 확성기보다 멀리 음파를 보내기 위해 건설적으로 서로 간섭할 정도로 가깝고, 보다 고르게 분포된 음향 출력 패턴을 가지고 있다.

선 배열은 어떤 방향으로도 방향을 잡을 수 있지만, 그들의 주된 공공 어드레스에서의 사용은 수직 배열로 되어 있어서 천장이나 청중 위의 빈 공기에 출력 에너지를 낭비하지 않고 청중을 향해 소리를 집중시키는 데 유용한 매우 좁은 수직 출력 패턴을 제공한다. 수직선 배열은 대부분의 콘서트 관객들에게 소리를 제공하는 데 유용한 일반적으로 넓은 수평 패턴을 보여준다. 이와는 대조적으로 수평선 배열은 매우 좁은 수평 출력 패턴과 높은 수직 패턴을 가지고 있다. 콘서트 스테이지의 앞쪽 가장자리를 따라 늘어선 서브우퍼는 제공된 신호를 조정(지연, 편광, 균등화)하지 않으면 수평선 배열로 동작할 수 있다. 확성기는 수평 선원으로 동작하지 않고 수평으로 배열되도록 설계할 수 있다.^[1]

현대적인 라인 어레이는 고주파, 중주파 및 저주파 패스밴드에 대해 별도의 드라이버를 사용한다. 회선 소스가 작동하려면 각 패스밴드의 드라이버가 일렬로 있어야 한다. 따라서 각 인클로저는 고주파, 중주파 및 저주파 스피커 드라이버로 구성된 기둥을 형성하도록 밀접하게 연결해야 한다. 각 엔클로저에서 드라이버 수를 증가시키면 주파수 범위와 최대 음압 수준이 증가하는 반면, 어레이에 박스를 추가하면 어레이가 방향 분산 패턴을 달성하는 빈도도 낮아진다.

대형 포맷 라인 어레이는 대형 공연장과 야외 축제의 표준이 되었으며, 구조 빔, 지상 지지 타워^[2] 또는 높은 A-프레임 트러스 타워에서 그러한 시스템들을 비행(장착, 현수)할 수 있다.^[3] 인클로저는 한 지점에서 서로 연결되고 매달리기 때문에 확성기를 배열하는 다른 방법보다 조립과 케이블이 편리하다. 라인 배열의 낮은 부분은 일반적으로 배열의 아래쪽에 산포를 증가시키고 소리가 더 많은 청중에게 전달되도록 하기 위해 뒤로 구부러진다. 일반적으로 라인 배열에서 사용되는 캐비닛은 사다리꼴이며, 전문화된 연결 하드웨어에 의해 연결된다.^[4]

역사

주파수 증가에 따라 빔이 좁아지는 선 배열 효과는 음향학의 선구자인 해리 올슨에 의해 처음 입증되었다.^[5] 그는 그의 연구 결과를 1957년 저서 《음향 공학》에 발표했다.^[6] 올슨은 라인 어레이 개념을 이용해 단일 인클로저에서 수직으로 정렬된 드라이버가 넓은 수평과 좁은 수직 패턴으로 중거리 출력을 내는 칼럼 스피커를 개발했다. 라인 배열은 반세기 이상 존재해 왔지만 최근까지는 대부분 음성 범위였다. 이것들의 적용은 좁은 수직 디자인이 반향장을 흥분시키는 것을 막아주는 고반향 공간을 위한 것이었다.^[7]

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수평방향 인클로저의 멀티밴드 라인 배열 요소는 1983년 Joseph D'Apolito에 의해 제안되었다.^[8] 그러나, 보다 수준 높고 부드러운 주파수 응답은 라인 배열의 더 적은 박스에서 나올 수 있다는 것을 콘서트 세계에 보여주는 것은 1990년대 중반 L-Acoustics의 V-DOSC 라인 배열이었다. 수평면과 파도에 파괴적인 간섭이 없다는 것을 사람들이 깨닫자마자 확성기 제조업체들을 위한 경주가 시작되었다.^[7]

이론

순수선 배열 이론은 소리가 실내 반사나 온도 굴절 같은 환경적 요인으로부터 자유롭게 전파되는 '자유장'의 순수한 기하학과 사고 실험에 바탕을 두고 있다.

자유장에서는 한 점(점원)에 그 기원을 둔 음이 구로서 모든 방향으로 균등하게 전파될 것이다. 구의 표면적은 4πr²이고, 여기서 r은 반지름이기 때문에 반지름을 두 배로 늘리면 구면적이 4배씩 증가한다. 그 결과 음력은 점원으로부터의 거리가 두 배가 될 때마다 분화된다. 음향 강도는 단위 면적당 음향 파워로, 음향 파워가 더 큰 영역에 분산되기 때문에 표면적이 증가함에 따라 감소한다. deciBels에서 두 음압 사이의 비율은 dB = 20log(p1/p2) 등식으로 표현되므로 점원 p1 = 1 및 p2 = 2로부터의 거리가 두 배가 될 때마다 음압 감소가 약 6dB이다.

선원은 치수가 없는 점원과 반대로 가상의 1차원 음원이다. 선원이 자유장의 모든 방향에서 소리를 균등하게 전파함에 따라 소리는 구형이 아닌 원통 모양으로 전파된다. 실린더의 곡면 표면적은 2㎛ r h이고 여기서 r은 반지름이고 h는 높이이므로 반지름을 2배로 늘리면 표면적이 2배씩 늘어나므로 음강도도 선원으로부터의 거리 2배로 증가할 때마다 반반씩 된다. 모든 거리에 대해 p1 = 1 및 p2 = 4가 두 배로 증가하므로, 이는 약 3dB의 음압을 감소시킨다.^[9][10]

실제로는 차원 없는 점원과 1차원 선원은 존재할 수 없지만 단순성을 위해 이러한 이론적 모델을 바탕으로 계산이 가능하다. 따라서 유한한 길이의 선원이 동일한 큰 점 선원보다 높은 음압을 생성하는 일정한 거리만 있다.

간섭 패턴은 선 배열의 분산 패턴에 적용되는 용어다. 여러 개의 확성기를 수직으로 쌓으면 수직면에서 개별 드라이버가 축을 벗어난 청취 위치에서 서로 상상을 벗어나기 때문에 수직 분산각이 줄어든다는 뜻이다. 스택이 클수록 수직 분산은 좁아지고 감도는 온 축으로 높아진다. 수직으로 배열된 드라이버는 단일 드라이버와 동일한 수평 극성 패턴을 가질 것이다.

좁아지는 수직 커버리지 외에 배열의 길이도 이러한 분산의 축소에 의해 어떤 파장에 영향을 받을 것인가에 대한 역할을 한다. 배열이 길수록 패턴이 제어하는 주파수가 낮아진다.^[7] 100Hz 이하의 주파수(파장 11.3ft)에서 약 3m 미만의 라인 배열이 전방향으로 시작되므로 시스템은 모든 주파수에서 라인 배열 이론에 부합하지 않는다.^[11] 약 400Hz 이상에서는 운전자 자신이 방향성이 되어 다시 이론의 가정을 위반하고, 고주파에서는 많은 실제 시스템이 고전적인 선 배열 이론을 사용하여 동작을 설명할 수 없는 방향 도파관을 사용한다. 요컨대, 공용 어드레스 시스템에서 사용되는 실제 오디오 라인 배열의 기하학은 대략적인 라인 배열 이론에 의해서만 모델링될 수 있으며, 100–400 Hz 범위에서만 모델링할 수 있다.^[11]

고주파수

실제 라인 배열 시스템은 저주파 및 중간 주파수에서만 라인 소스의 역할을 한다. 고주파수의 경우 로우 및 미드웨이와 일치하는 방향 특성을 얻기 위해 다른 방법을 사용해야 한다. 철근 배근 시스템의 가장 실용적인 방법은 압축 드라이버와 결합된 파동 가이드(호른)를 사용하는 것이다. 각 뿔은 수직이 매우 좁고 수평이 매우 넓어야 한다.

경음기는 건설적이고 파괴적인 간섭을 사용하기보다는 소리를 특정 커버리지 패턴에 반영함으로써 방향성을 달성한다. 적절하게 설계된 선로 배열 시스템에서, 그 패턴은 배열의 저주파 방향 특성과 밀접하게 일치해야 한다. 어레이의 수직 산포가 60도이고 상자가 12개라면 각 경음기는 5도 수직 커버리지가 있어야 한다. (수직 커버리지는 다중 도착을 최소화하여 정보성을 해칠 수 있다는 장점이 있다.) 만약 이것이 달성된다면, 파형 가이드 요소를 라인 어레이에 통합할 수 있고, 적절한 균등화 및 크로스오버를 통해 고주파에서 나오는 빔과 저주파의 건설적인 간섭이 정렬되어 결과적으로 배열된 시스템이 일관된 커버리지를 제공할 수 있다.^[12]

구성

거의 사용되지 않는 두 가지 구성은 직선 배열과 곡선 배열이다. 곡선형 배열의 문제는 일반적인 장소와 잘 맞지 않는다는 것이다. 하단의 각도를 낮춰 무대 전면과 가까운 위치에서 추가 커버리지를 제공하는 반면, 상단 절반은 천장에서 위로 각을 세우게 된다. 또한, 직선 배열의 문제는 높은 주파수에서 빔이 너무 좁다는 것이다. 두 어레이의 가장 좋은 기능을 활용하는 솔루션은 곡선형 또는 'J' 어레이를 사용하는 것이다. 이 부분은 직선 부분과 곡선 부분으로 구성되며, 일반적으로 하단에 있다. 이것은 비교적 멀리 떨어진 사람들에게 긴 던지기 직선 구성요소를 제공하는 반면, 하단의 곡선은 그렇지 않으면 무시될 수 있는 배열 아래의 영역에 채워지는 역할을 한다.

나선 배열은 J-array의 차세대 개발로, 주파수 이동 시 극성 패턴이 비슷해 주파수 응답성이 우수하면서도 J-array가 제공하는 롱 드로잉 및 인필 편익은 그대로 유지한다. 나선형 배열은 배열을 따라 쭉 곡선을 그리지만 곡선은 누진형이라는 개념이다. 이것은 배열의 상단이 상자 사이에 1°의 각도로 거의 일직선이고, 하단에서 6°에서 약 10° 사이로 증가한다는 것을 의미한다. 잘 설계된 나선 배열은 주파수와 함께 거의 일정한 방향성 패턴을 가질 수 있으며, 일부 작은 로브는 낮은 주파수에서 전시된다.^[13]

설계 및 연결

대형 라인 배열은 대형 행사장이나 야외 축제를 위해 설계된다. 이 상자에는 일반적으로 수직으로 정렬된 여러 개의 고주파 압축 드라이버와 여러 개의 미드레인지 및 저주파 드라이버가 압축 드라이버 주위에 대칭적으로 배열되어 있다. 저주파 드라이버는 일반적으로 지름이 15인치 또는 18인치 이다. 중간 형식 선 배열은 일반적으로 2-3방향이며 10 또는 12인치 저주파 드라이버를 사용한다. 수평 적용 범위는 일반적으로 90도 넓지만 일부 시스템에서는 상단 또는 배열대 하단에 더 넓은 박스를 사용한다. 시스템 엔지니어는 전환 프레임을 사용하여(다른 시스템의 연결을 정렬하는) 때때로 가장 가까운 청중을 커버하기 위해 대형 형식 상자 아래에 중간 형식 상자를 걸 수 있다. 각 시스템은 단일 제조업체에서 공통적으로 사용할 수 있는 특정한 '음향'을 가지고 있기 때문에 서로 다른 제조업체의 스피커 박스는 혼합되지 않는다.

제조업체는 일반적으로 배열 설계를 위한 스프레드시트 또는 사용자 지정 프로그램을 제공한다. L-Acoustics SUNDVISION,^[14] 아담슨 슈터,^[15] Electro-Voice RAMP(Line Array Prediction Software),^[16] D&B Audiotechnik ArrayCalcal, JBL SEstecc Line Array Calculator 등이 대표적이다.^[17] 렌쿠스 하인즈는 이지포커스라는 프로그램을 제공한다. EASY와 유사하지만 라인 어레이 특유의 특징과 계산만 가지고 있다. EasyFocus는 다수의 제조업체에 대한 데이터를 가지고 있어 여러 개의 확성기 시스템을 비교할 수 있다. EasyFocus를 사용하는 다른 라인 어레이 브랜드로는 Bose Professional, Community Professional Spirialaker, Electro-Voice, QSC, RCF, VUE Audiotechnik 등이 있다. 마이어 사운드는 MAPP 온라인 프로라는 온라인 시스템을 제공함으로써 다른 솔루션을 제공한다.^[18] Nexo는 3D 모델링 소프트웨어인 NS1을 제공한다.

설계 과정은 방의 치수와 필요한 음압 수준을 입력하는 것으로 시작한다. 그 후 프로그램은 박스의 수와 배치를 제안한다. 또는 일부 프로그램은 입력된 박스 수를 요구하며, 그것은 방의 다른 부분에서 발생하는 음압 수준을 예측한다.

일단 설계되면, 연결 지점이 구조물에 걸려 있고, 체인 모터(또는 블록), 비행 프레임, 그리고 스피커가 그 뒤를 잇는다. 개별 상자는 한 번에 하나씩 연결하거나 지면에 함께 설치한 후 끌어올릴 수 있다. 배열을 들어올리면 배열 예측 프로그램과 일치하도록 개별 박스 각도가 조정된다. 상단 프레임에는 배열의 상단 조준점을 나타내는 프레임 또는 레이저의 각도를 확인할 수 있는 경사계가 있을 수 있다.

높이 또는 연결 지점의 부족으로 스피커가 날릴 수 없는 경우 스피커는 일반적으로 사용자 지정 스택 프레임을 사용하여 무대 또는 서브우퍼에^[19] 쌓인다. 라인 배열의 쌓기는 소규모 장소와 임시 설비에서 흔히 볼 수 있다. 비행한 스피커에 비해 앞뒤를 덮기 위해 수직 분산이 적게 필요하며, 그 결과 배열은 곡률성이 거의 없다.

참조