Cardioide SUB ARRAY’s : De END FIRED LINE (in dit geval 4 subs)   Leave a comment

Download dit artikel word 2007

Download dit artikel word 2003

Cardioide Sub Array’s

Er wordt de laatste tijd steeds meer met Cardioide Sub Array’s (=CSA) gewerkt . Het idee is dat er aan de voorkant (publiekskant) van de laag kasten optelling van level in db’s plaats vind terwijl tegelijker tijd aan de achterkant (podium kant) cancelling (uitdoving) plaats vind . Ik heb dit soort set-up sinds 2006 gebouwd en afgeregeld door truckjes toe te passen. Opzicht niks mis mee maar als er ergens iets fout zit is een gedegen kennis van fase wel nodig om het probleem te kunnen vinden .

Ik gebruik allereerst een 2 tal simulatie programma’s te weten MAP on Line van Meyersound en specifiek de virtual sim module die hier in te vinden is . Binnen virtual sim kun je een impuls response simuleren van een speaker en een microfoon . De data van die impuls response kan ik daarna importeren naar een ander programma te weten RBV2_9 . Dit programma is geschreven door een SIM technicus in Spanje . Vanuit de impuls response data van virtual sim wordt een fase grafiek gegenereerd . Binnen dit programma kan ik 4 x een impuls response importeren en van daar uit een result genereren (het uiteindelijke resultaat de optel som zeg maar van de fase response).

Allereerst een END FIRED LINE

Dit is een lijn van 2 , 3 of 4 subs achter elkaar gezet waarbij de 2de 3de en 4de sub elektronisch vertraagt worden naar de 1ste (achterste sub) .

clip_image002

Voor deze opstelling heb je dus 4 versterker kanalen nodig en 4 delay’s . Als ik niks delay binnen deze opstelling krijg ik door de afstand tussen de kasten op een aantal plaatsen binnen de frequentie response kamfilters daar elke sub ergens 180° uit fase staat t.o.v. sub 1 .

In onderstaande grafieken zie je in de bovenste grafiek de frequentie response en in de onderste de fase response . In beide gevallen kan ik kiezen voor de 4 geladen impuls responses onafhankelijk van elkaar , de som van alle geselecteerde impuls responses + de onafhankelijke responses of alleen de som van de impuls respons data .

clip_image004

In de bovenstaande grafiek zie je dat door de optellen van de fase response van alle 4 de speakers (zonder delay) er op een aantal plaatsen uitdoving ontstaat . Op 60Hz 89Hz en op 178Hz ontstaat dus een 180° fase verschil doordat sub 2 , 3 en 4 niet gedelayed zijn . (Het kamfilter op 60 Hz wordt niet weer gegeven door RBV als ik 4 responses combineer maar het is er wel) .

clip_image006

Als sub 1 en 2 gecombineerd worden krijg je de volgende grafiek . Op 178 Hz staat sub 2 t.o.v. sub 1 180° uit fase . Hoe zie je dit ? De blauwe grafiek is sub 1 de rode is sub 2 de zwarte grafiek is de opgetelde response van beide . In de bovenste grafiek zie je de frequentie respons van beide subs tegelijk . Voorbij de 125 Hz zie op eens dat de frequentie respons een dip heeft (op 178Hz in dit geval) .

Hoe kom ik aan 178Hz ? Een kam filter ontstaat daar waar 2 gecombineerde signalen van gelijke amplitude (beide even hard) en frequentie 180° uit fase staan . 1 van de 2 golven is dus pas halverwege zijn periode terwijl de ander op het beginpunt zit of al een volledige cyclus (of meer cycli) heeft doorlopen . In de bovenstaande afbeelding zie je rechts onder een blok genaamd delay finder . In het 2 witte boxje zie je -2,8 ms staan . Als ik nu het frequentie punt van het kam filter wil berekenen gebruik ik dus de formule

Frequentie = 1000ms/periode Het kamfilter ontstaat daar waar 1 van de 2 signalen pas op de helft van zijn golf zit t.o.v. de ander (180° fase verschil!!!) . Dus als ik dit toepas m.b.v. de formule krijg ik 178Hz(freq) = 1000ms/(2 x 2,8ms) . Als ik dus 2,8 ms delay toe pas op de 2de sub staan beide weer in fase en gaat de amplitude dus omhoog (grafiek freq. resp. !).

clip_image008

Je ziet nu wat er gebeurt als ik 2,8ms delay toe pas op de 2de sub . Beide fase displays liggen nu over elkaar heen en tellen dus bij elkaar op qua amplitude (level) .

Dit kan ik dus ook met sub 3 gaan doen . Als ik sub 1 en 3 tegelijk een signaal aanbiedt (sub 2 en 4 staan uit) krijg ik de volgende weergave .

clip_image010

Je ziet hier dat het kamfilter ontstaat op 89Hz daar waar de groene grafiek 180° verschilt t.o.v. de blauwe grafiek (exact op de plek van het kam filter)

In de delay finder krijg ik als tijd 5,58 ms . Als ik dus sub 3 delay met 5,58 ms komt de groene grafiek netjes op de blauwe te liggen en tellen beide weer bij elkaar op .

clip_image012

Als ik sub 1 en 4 tegelijk een signaal aanbiedt (sub 2 en 3 staan uit) krijg ik de volgende weergave .

clip_image014

Je ziet hier dat het kamfilter ontstaat op 60Hz daar waar de oranje grafiek 180° verschilt t.o.v. de blauwe grafiek (exact op de plek van het kam filter). Verder op ontstaat ook een kam filter maar dit ligt ver buiten het werkgebied van sub speakers bij professionele toepassingen . In de delay finder krijg ik als tijd 8,38 ms . Als ik dus sub 4 delay met 8,38 ms komt de oranje grafiek netjes op de blauwe te liggen en tellen beide weer bij elkaar op .

clip_image016

Door sub 2 , 3 en 4 dus te vertragen naar sub 1 heb ik ze in fase gelijk gezet waar door er een optel som plaats vindt van amplitude zonder kamfilters in het werk gebied van de subs . De blauwe lijn is sub 1 alleen en de zwarte lijn is een optel som van sub 1 t/m 4 .

clip_image018

Dit is dus een verschil van om en nabij de 12 db tussen 1 sub en alle 4 in fase gezet m.b.v. delay .

Dit is de respons van uit MAP on LINE van sub 1 op 40 Hz .

clip_image020

Maar nu de respons van alle 4 de subs in tijd gelijk gezet .

clip_image022  clip_image024

40 Hz                                                                                                                               50Hz

clip_image026  clip_image028

63 Hz                                                                                                                               80 Hz

Je ziet dus dat er aan de voorkant op de plaats van de microfoon een behoorlijke optelling plaats vindt . Maar de respons aan de achterkant is nog veel opvallender . De blauwe kleuren geven aan dat er aan de achterkant van de 4 subs een beduidend lager SPL level ontstaat dan aan de voorkant . Om dit te verklaren moet ik weer terug naar RBV en daar de impuls responses van de subs per sub gemeten aan de achterkant van de “array” .

clip_image030

Sub 1 en 2 (sub 2 met 2,8ms delay) combineren aan de voorkant van deze set up met resultaat optelling . Maar aan de achterkant cancelled er een gedeelte van het frequentie gebied nm. 93 hz doordat sub 2 op deze frequentie 180° uit fase staat .

clip_image032

Sub 1 en 3 (sub 3 met 5,58ms delay) combineren aan de voorkant van deze set up met resultaat optelling . Maar aan de achterkant cancelled er een gedeelte van het frequentie gebied nm. 46 hz doordat sub 2 op deze frequentie 180° uit fase staat . Hogerop in het frequentie gebied gebeurt dit nog 2 keer maar dit ligt meestal buiten het werk gebied van het sub .

clip_image034

Sub 1 en 4 (sub 4 met 8,38ms delay) combineren aan de voorkant van deze set up met resultaat optelling . Maar aan de achterkant cancelled er een gedeelte van het frequentie gebied nm. 31 hz doordat sub 2 op deze frequentie 180° uit fase staat . Hogerop in het frequentie gebied gebeurt dit nog 4 keer maar op de 2de keer na liggen deze kam filters meestal buiten het werk gebied van het sub .

Doordat er door de combinatie van 4 subs en delay aan de voorkant optelling plaats vindt, vindt er aan de achterkant het tegenovergestelde plaats nm. uitdoving . Doordat de fase daar op een aantal frequenties 180° bedraagt vindt er dus een vermindering in SPL plaats van tussen de 20 en 30 db . Let wel als er muren betrokken worden in de predicties kan dit de level vermindering behoorlijk reduceren . Dit komt door reflecties . De echte wereld is dus meestal niet zo netjes als het hier weer gegeven wordt .

En dan nu een real life meeting . Ik heb hiervoor een 4-tal 15” subs van sound projects gebruikt , sim3 , 2 dpa 4007sim microfoons en een BSS BLU 80 systeem processor . De data van sim wordt ingeladen op de set up en data viewer daar sim een Linux systeem is en de data alleen via een ander programma op een lab top bekeken kan worden .

Aller eerst een meeting van alle 4 de subs . Alle 4 naast elkaar gelegd en nog geen delay .

end fired all 4 subs no sinq

De zwarte grafiek is sub 1 (de achterste dus) , oranje is sub 2 , blauw is sub 3 en groen is sub 4 .

 

end fired all 4 subs sinq result

En hier het resultaat van alle 4 de subs (oranje) t.o.v. de eerste sub (zwart) . Je ziet dat het level aan de voorkant om en nabij de 16 db is toegenomen t.o.v. de eerste meeting op sub 1 .

Ik gebruik hier de smoothing functie binnen sim daar de 4 subs tegelijkertijd zonder smoothing een kleuren spektakel veroorzaakt waar je niet meer wijs uit wordt .

end fired all 4 subs sinq back mic.

En hier dus alle 4 de subs met delay aan de achterkant van de set-up gemeten . Je ziet nu dat t.o.v. sub 1 (de zwarte lijn) alles uit fase staat . Dit zorgt dat de uiteindelijke optel som van het geheel om en nabij het zelfde level geeft als sub 1 aan de achterkant gemeten terwijl hij aan de voorkant om en nabij 16 db optelt .

end fired all 4 subs sinq back mic. result

Dit is dus het resultaat van alle vier de subs (oranje) aan de achterkant gemeten . Het level is ongeveer gelijk aan sub 1 alleen .

Mijn excuses voor de beeld kwaliteit van de afbeeldingen maar duidelijker krijg ik ze momenteel niet .

 

Met vriendelijke groeten Timo Beckman 

Posted 09/04/2010 by timobeckmangeluid in Dutch

Tagged with

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers liken dit: