Fliegen Oder Nicht Fliegen

Fliegen Oder Nicht Fliegen That Is The Question
Guenter J. Krauss TELEX Communications Inc., EVI Audio GmbH
Copyright: EVI Audio GmbH 2002, V18032002
Bei der Beschallung mittlerer und großer Zelte, Mehrzweckhallen und Open-Air Events
tritt häufig die Frage auf, ob die Boxensysteme „geflogen“ werden müssen oder ob eine
einfache Aufstellung auf oder neben der Bühne nicht ausreichend sei.
Als Faustregel gilt, daß auf die Hörebene der am weitest entfernten Zuhörer mindestens
ein Einfallswinkel von etwa 5° einzuhalten ist um eine übermäßige Absorption durch
streifenden Schalleinfall über dem Publikum zu vermeiden.
Für Reichweiten von 20m - 30m sollten die Mittel-Hochtonteile deshalb mindestens etwa
3m über dem Boden der Zuhörerfläche angeordnet werden. Das läßt sich
normalerweise noch als Stack problemlos auf die Bühne stellen. Die Mittel-Hochtonteile
sollten in der Neigung auf das letzte Drittel der Zuhörerfläche ausgerichtet werden.
Für Reichweiten von etwa 30m - 60m müssen die Mittel-Hochtonteile aus einer Höhe
von 4m – 6m abstrahlen damit auch bei den am weitest entfernten Zuhörern noch ein
Einfallswinkel von etwa 5° gewährleistet ist. Für Reichweiten größer als 30m ist also
zum Beschallen eines horizontalen Zuhörerbereichs das „Fliegen“ der MittelHochtonteile häufig unumgänglich.
Werden die Mittel-Hochtonteile zu niedrig angeordnet bricht die Lautstärke und
Verständlichkeit ab einer gewissen Distanz schlagartig zusammen weil durch
streifenden Schalleinfall über dem Publikum zusätzlich Absorptionseffekte und
Interferenzen auftreten die eine abstandsunabhängige Zusatzdämpfung des
Direktschalls bis zu etwa 14dB(!) verursachen.
Können die Mittel-Hochtonteile aus irgendwelchen Gründen nicht ausreichend hoch
montiert werden, dann muss auf ein verteiltes Lautsprechersystem ausgewichen
werden. Die Lautsprecher des Hilfssystems werden in etwa 20m – 30m Entfernung von
der Bühne abgehängt oder aufgestellt und beschallen dann den Teil des Publikums der
vom Frontsystem nicht mehr erreicht werden kann. In halligen oder geräuscherfüllten
Räumen ist es gelegentlich günstiger das Hilfssystem ohne Laufzeitverzögerung zu
betreiben, weil dann für die entfernt sitzenden Zuhörer die erste Wellenfront des
Hilfssystems dominiert. Der Restschall des Hauptsystems wird dadurch subjektiv
verringert. Eine Entscheidung ob mit oder ohne Verzögerung gearbeitet werden sollte
läßt sich aber letztlich nur bei Anwesenheit des Publikums treffen.
Für Räume mit relativ niedrigen Deckenhöhen oder „under balcony“ Situationen läßt
sich das 5° Kriterium für größere Beschallungsentfernungen praktisch nie einhalten.
Derartige Räume oder Raumteile können allein von der Bühne aus generell nicht
befriedigend beschallt werden sondern müssen in den Bereichen mit niedriger
Deckenhöhe bevorzugt mit verteilten, hochwertigen Deckenlautsprechersystemen
ausgerüstet werden. Auch hier liefert gelegentlich das System ohne Laufzeitverzögerung
subjektiv deutlich bessere Ergebnisse als ein verzögertes System, eine Entscheidung ist
aber in jedem Einzelfall unter Praxisbedingungen zu treffen.
1
Zusätzliche Dämpfung durch streifenden Schalleinfall über der
Publikumsfläche
Bei der Beschallung von Zelten, Mehrzweckhallen und Open Air Veranstaltungen kann man häufig beobachten,
daß die Beschallung auf eine Entfernung bis etwa 20m von der Bühne brauchbar funktioniert, in größerem
Abstand aber nahezu schlagartig zusammenbricht. Besonders kritisch sind dabei Lautsprecheranordnungen die
nur knapp oberhalb des Publikums montiert sind. Dies ist besonders auffällig in halligen Räumen oder einer
geräuscherfüllten Umgebung.
Einer der Gründe hierfür ist, daß Schall der sich streifend über einer Publikumsfläche ausbreitet durch
Interferenzen und Absorptionseffekte erheblich stärker abgeschwächt wird als bei der Ausbreitung im freien
Schallfeld [1]. Die in [1] angegebenen Zusammenhänge werden hier stark verkürzt und vereinfacht dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine extreme Situation. Die Beschallung ist auf Kopfhöhe oder etwas darüber angeordnet. Vorne ist
es dadurch extrem laut. Der von den Boxen abgestrahlte Schall wird an Köpfen und Schultern der Zuhörer
reflektiert und teilweise absorbiert und interferiert mit dem Direktschall der sich oberhalb der Zuhörerfläche
ausbreitet [1]. Daraus resultiert in der Ausbreitungsrichtung eine zusätzliche Dämpfung von maximal etwa 14
dB [1]. In größerem Abstand von der Bühne ist also der Schalldruck und die Verständlichkeit erheblich niedriger
als bei der Ausbreitung im freien Schallfeld zu erwarten wäre.
Fig. 1
Beschallung auf Kopfhöhe des Publikums
2
In [1] ist eine Abschätzung angegeben mit der die zusätzliche Dämpfung durch streifenden Schalleinfall über
Publikum berechnet werden kann. (Aus Gründen der Einfachheit wird hier der vertikale Einfallswinkel auf die
Kopfebene des Publikums benutzt und nicht der in [1] angegebene Glanzwinkel).
15
dB Dämpfung
12
9
6
3
0
Fig. 2
0
1
2
3
4
5
6
Einfallswinkel auf Publikum in °
7
8
Dämpfung des Direktschalles in Abhängigkeit vom Einfallswinkel auf das Publikum
Wie Fig. 2 zeigt ist die zusätzliche Dämpfung bei 0° Einfallswinkel am größten, etwa 14dB, man beschallt ja
direkt „durch und entlang der Köpfe“.
Oberhalb eines Einfallswinkels von etwa 7° ist die zusätzliche Dämpfung vernachlässigbar, es herrschen nahezu
Bedingungen wie im freien Schallfeld.
Bei 5° Einfallswinkel beträgt die zusätzliche Dämpfung durch die streifende Schallausbreitung etwa 3dB,
das betrifft natürlich nur die entferntesten Zuhörer und erscheint als brauchbarer Kompromiß.
Zu kleinen Einfallswinkeln hin steigt die Dämpfungskurve steiler an als bei größeren Einfallswinkeln. Bei
einer Anordnung „knapp über Kopf“ läßt sich deshalb durch eine vergleichsweise geringe Verschiebung
der Boxen nach oben, beispielsweise durch Unterstellen einer weiteren Bassbox, ein deutlicher Gewinn an
Lautstärke, Reichweite und Verständlichkeit für die entfernteren Zuhörer erzielen. Gleichzeitig wird
dadurch die Lautstärke unmittelbar vor der Bühne erheblich geringer.
2
“Ground Stack” oder “Geflogenes” System
Fig. 3 zeigt einen typischen 2m hohen Stack auf einer Bühne mit etwa 1,5m Höhe. Das 5° Kriterium wird etwa
bis zu einer Entfernung von 20m – 30m eingehalten, bei größeren Entfernungen tritt eine starke zusätzliche
Dämpfung durch streifenden Schalleinfall über dem Publikum auf.
Fig. 3
Beschallung „über Kopf“ mit Ground Stack
3
Um einen Einfallswinkel von etwa 5° auf die entferntesten Zuhörer bei größerer Enfernung von 40m – 60m zu
realisieren, müssen die Mittel-Hochtonteile im Stack auf einer Höhe von etwa 4m – 6m angeordnet werden. Mit
einem ungesicherten Ground Stack ist das fast nicht machbar. Die Mittel-Hochtonteile müssen „geflogen“
werden. Fig. 4 veranschaulicht diesen Sachverhalt.
Fig. 4
3
Beschallung mit „geflogenem“ System
Beschallung des Nahbereichs
Aufgrund der vertikalen Abstrahlcharakteristik wird der Mitten- und Hochtonbereich eines in 4m – 6m Höhe
„geflogenen“ Systems erst etwa 10m von der Bühne entfernt wahrnehmbar. Zur Beschallung des Nahbereichs
um die Bühne muß deshalb ein Front-Fill System mit extrem breiter Horizontalabstrahlung von etwa
120°eingesetzt werden .
Fig. 5
Beschallung mit „geflogenem“ System und Rampenbox
Klassische horngeladene Zweiwegboxen sind dafür nicht sonderlich geeignet weil die Abstrahlcharakteristik zu
eng ist und die Schallpegelzunahme bei Halbierung der Entfernung mit 6dB wesentlich zu groß ist.
Ideal hierfür sind „kurze“ LineArray Systeme. Diese haben horizontale Abstrahlwinkel >120° und ein
deutlich ausgeprägtes Nahfeld in dem sich der Schallpegel nur um 3dB bei Halbierung der Entfernung
vergrößert. Durch die starke Abschwächung der Schallausbreitung direkt über dem Publikum ist die
Reichweite derartiger Rampenbeschallungen etwa 10m und es treten im Nahbereich der Bühne keine
unangenehmen Lautstärken auf.
4
Zusammenfassung
Bei der Beschallung mittlerer und großer Zelte, Mehrzweckhallen und Open-Air Events
tritt häufig die Frage auf, ob die Boxensysteme „geflogen“ werden müssen oder ob eine
einfache Aufstellung auf oder neben der Bühne nicht ausreichend sei.
Als Faustregel gilt, daß auf die Hörebene der am weitest entfernten Zuhörer mindestens
ein Einfallswinkel von etwa 5° einzuhalten ist um eine übermäßige Absorption durch
streifenden Schalleinfall über dem Publikum zu vermeiden.
4
Für Reichweiten von 20m - 30m sollten die Mittel-Hochtonteile deshalb mindestens etwa
3m über dem Boden der Zuhörerfläche angeordnet werden. Das läßt sich
normalerweise noch als Stack problemlos auf die Bühne stellen. Die Mittel-Hochtonteile
sollten in der Neigung auf das letzte Drittel der Zuhörerfläche ausgerichtet werden.
Für Reichweiten von etwa 30m - 60m müssen die Mittel-Hochtonteile aus einer Höhe
von 4m – 6m abstrahlen damit auch bei den am weitest entfernten Zuhörern noch ein
Einfallswinkel von etwa 5° gewährleistet ist. Für Reichweiten größer als 30m ist also,
zum Beschallen eines horizontalen Zuhörerbereichs, das „Fliegen“ der MittelHochtonteile häufig unumgänglich.
Zur Beschallung des Nahbereichs um die Bühne müssen bei „geflogenen“ Stacks FrontFills eingesetzt werden. Hierfür eignen sich besonders „kurze“ Line Arrays aufgrund
ihrer breiten horizontalen Abstrahlcharakteristik, ihrer genau definierten
Vertikalcharakteristik und ihres vergleichsweise geringen Schallpegelanstiegs im
Nahfeld.
5
Literatur
[1] Mommertz, Eckard, “Untersuchung Akustischer Wandeigenschaften und Modellierung der Schallrückwürfe
in der binauralen Raumsimulation”, Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 1995
1
Zusätzliche Dämpfung durch streifenden Schalleinfall über der
Publikumsfläche................................................................................................... 2
2
“Ground Stack” oder “Geflogenes” System ..................................................... 3
3
Beschallung des Nahbereichs ............................................................................ 4
4
Zusammenfassung .............................................................................................. 4
5
Literatur................................................................................................................. 5
5
6
To Fly Or Not To Fly
- That Is The Question Guenter J. Krauss TELEX Communications Inc., EVI Audio GmbH
Copyright: EVI Audio GmbH 2002, V15072002
During the planning phase of portable or fixed install sound reinforcement systems the question often
arises whether it is necessary to “fly” the loudspeaker cabinets or whether it would be sufficient just to
use a simple “ground stack”.
As a rule of thumb, the angle of incidence of the projected sound should be approximately 5° for the
most distant part of the audience in order to prevent excessive additional attenuation due to “grazing
sound incidence” on the audience area.
Therefore, for distances up to 30m the Mid-Hi cabinets should be placed approximately 3m high
above the floor. This can normally be achieved quite simply as a “ground-stack-on-stage”. The main
axis and the angle of inclination of the Mid-Hi cabinets should be orientated to the most-distant third
of the audience.
For projection distances up to 60m, the Mid-Hi cabinets should be mounted 4m-6m high above the
floor in order to have a sufficient angle of incidence for the most-distant part of the audience. This is
extremely difficult to achieve with a normal “ground stack”. Flying of the Mid-Hi cabinets in such
medium-throw or long-throw applications is therefore mandatory for large, almost plain audience
areas.
If the Mid-Hi cabinets are not mounted high enough in medium-throw or long-throw applications, the
maximum SPL and the intelligibility will collapse for the more distant part of the audience. This is
due to the “grazing sound incidence” on the audience area and that can result in an additional 14dB
attenuation over the inverse square law free-field attenuation. [1]
7
In situations where it is not possible to mount the cabinets in a sufficiently high position it may
be necessary to use a distributed sound system. The auxiliary cabinets should be placed 20m30m out from the stage and cover the more distant audience areas that cannot be reached
satisfactorily by the main system.
In reverberant rooms and noisy environments it is sometimes better to feed the auxiliary systems
without any delay. The more distant patrons then listen to the first wavefront from the auxiliary
system thereby allowing any large amount of leakage from the main system to be subjectively
suppressed. A decision whether to use a delay unit or not can only be done with the presence of
the audience and not in an empty room.
For rooms with very low ceiling heights and for “under balcony” situations it is normally not
possible to fulfill the “minimum 5° criterion” for every seat. It is therefore not possible to have
satisfactory sound reinforcement in all audience areas with just a main loudspeaker system
positioned near the stage. Using high-quality distributed ceiling speakers in the more distant
parts of the audience is the easiest way to overcome these problems.
Again, in some real-world situations the distributed system without delay performs subjectively
better than a delayed system and one has to make that decision in each and every case.
1
Additional attenuation due to the “grazing sound incidence”
In many small to medium sized sound reinforcement systems one can often notice that the sound quality and
intelligibility is quite good up to approximately 20m from the stage but then collapses immediately after for the
more distant audience areas. “Speakers-on-sticks” in noisy or reverberant environments are a typical example of
where sufficient sound quality is achieved near the loudspeakers, however the more distant parts of the audience
tend to receive unsatisfactory SPL and as a result suffer from a lack of intelligibility.
In many situations this is due to the “grazing sound incidence” on the audience area that creates additional
attenuation over the normal “inverse-square-law” attenuation. “Grazing sound incidence” on the audience area
leads to interferences and absorption effects from heads, shoulders and other parts of the audience and creates up
to 14dB of additional attenuation compared to a free-field situation. [1]
Fig.1 shows an extreme situation where the cabinets are mounted approximately at the “ear-height” of the
audience causing the sound pressure level to be extremely loud in the vicinity of the cabinets. The sound is
reflected and absorbed at the heads and shoulders of the audience and creates destructive interferences with the
direct sound that propagates above the heads to the more distant listeners. [1] The destructive interferences in
such extreme cases can introduce an additional attenuation of approximately 14dB [1] so the sound pressure
level and the intelligibility are significantly lower than one would expect in a free-field situation or in an empty
room.
Fig. 1 Loudspeakers mounted at “Ear-Height”
8
As an example, with a distance of 20m the attenuation would be 26dB due to the inverse square law but could be
up to 40dB due to the additional attenuation created by the “grazing sound incidence” on the audience. In a realworld situation the 26dB would be acceptable whereas the 40dB attenuation would make the sound
reinforcement system useless for the more distant listeners. This is especially true in reverberant or noisy
environments.
In [1] a formula for the calculation of the additional attenuation as a function of the elevation angle of the source
is given. For reasons of simplicity we just use the elevation angle seen from the plane of the listeners heads to
the source.
dB additional attenuation
13.979
15
12
9
D( e)
6
3
0.915
0
0
0
Fig. 2
1
2
3
4
5
6
e
Angle of incidence on the audience
7
8
7
Additional attenuation as a function of the elevation angle (=angle of incidence) of the source
With 0° elevation angle the additional attenuation reaches its maximum of approximately 14dB. This is the case
when the loudspeakers are mounted at ear-height or slightly above their heads.
With 5° elevation angle the additional attenuation due to the “grazing sound incidence” is approximately 3dB.
This seems to be an acceptable compromise because this additional attenuation only takes place for the most
distant part of the audience.
With 7° elevation angle the additional attenuation becomes negligible, thereby resulting in almost freefield conditions.
The slope of the attenuation curve becomes steeper at small elevation angles. Therefore, lifting the
cabinets a comparably small amount, let us say 1m, results in a significant increase in sound pressure level
and intelligibility for the more distant listeners. At the same time the direct sound pressure level for the
first rows will be reduced and we will have a more even coverage of the audience area without any
additional cost.
2
“Ground Stack” or “Flying” System
Fig. 3 shows a typical loudspeaker stack with a height of 2m on a stage with 1.5m height above the floor. The
“minimum 5° criterion” is fulfilled up to a distance of 20m-30m from the stage. For the more distant listeners
we will have strong additional attenuation due to the “grazing sound incidence” on the audience area.
Fig. 3
Typical on-stage “Ground-Stack” for distances up to 30m-40m
9
In order to fulfill the “minimum 5° criterion” for larger distances, e.g. 40m-60m, the Mid-Hi cabinets have to be
positioned at approximately 4m-6m height. This is nearly impossible to achieve with a “ground-stack” so the
cabinets have to “fly”. Fig. 4 shows this situation.
Fig. 4
3
Typical “Flying“ system for distances up to 40m-60m
Sound reinforcement for the front rows
The mid and high-frequencies of a flying system at 4m-6m height are not very loud up to approximately 10m
from the stage due to the comparably narrow vertical dispersion pattern of typical cabinets. For good coverage
of the front rows one has to use an additional front-fill system with an extremely broad horizontal dispersion for
the mid and high-frequencies.
Fig. 5
Flying system with front-fill cabinet
Classical horn-loaded systems are not the best choice for such applications because of their comparably narrow
horizontal dispersion and their extremely “short” nearfield which can lead to excessive sound pressure levels
near the on-axis positions.
Ideal for front-fill applications are “short” Line Array cabinets. DYNACORD’s COBRA-TOP cabinet
for example has a horizontal dispersion angle of 120° and a comparably deep nearfield in the midfrequencies, so even in the front rows no excessive mid-range levels will be created.
4
Conclusion
During the planning phase of portable or fixed install sound reinforcement systems often the
question arises whether it is necessary to “fly” the loudspeaker cabinets or if it is sufficient just
to use a simple “ground stack”.
As a rule of thumb, the angle of incidence of the projected sound should be approximately 5° for
the most distant part of the audience in order to prevent excessive additional attenuation due to
the “grazing sound incidence” on the audience area.
Therefore, for distances up to 30m the Mid-Hi cabinets should be placed at approximately 3m
height above the floor. This can normally be achieved without too many problems as a simple
“ground-stack-on-stage”. The main axis and the angle of inclination of the Mid-Hi cabinets
should be orientated to the most-distant third of the audience.
10
For projection distances up to 60m, the Mid-Hi cabinets should be mounted at 4m-6m height
above the floor in order to have a sufficient angle of incidence for the most-distant part of the
audience. This is extremely difficult to achieve with a “ground stack” so flying the Mid-Hi
cabinets in such medium to long-throw applications is therefore mandatory for large, almost
plain audience areas.
For front and side-fill applications “short” Line Array cabinets are an excellent choice due to
their extremely wide horizontal dispersion, and their “deep” nearfield that prevents excessive
sound pressure levels in the mid-range arriving at the expensive seats.
5
Literature
[1] Mommertz, Eckard, “Untersuchung Akustischer Wandeigenschaften und Modellierung der Schallrückwürfe
in der binauralen Raumsimulation”, Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 1995
1
Additional attenuation due to the “grazing sound incidence” ........................ 8
2
“Ground Stack” or “Flying” System .................................................................. 9
3
Sound reinforcement for the front rows .......................................................... 10
4
Conclusion............................................................................................................ 9
5
Literature............................................................................................................. 11
11
12
Suspendre ou ne pas suspendre
- Telle est la question Guenter J. Krauss TELEX Communications Inc., EVI Audio GmbH
Copyright: EVI Audio GmbH 2002, V15072002
Au cours de la phase de planification des systèmes de sonorisation amovibles ou fixes la
question de savoir s'il est nécessaire de “suspendre” ou pas les enceintes au lieu de tout
simplement les empiler en “ground stack” est très fréquemment posée.
En principe, l'angle d'incidence du son projeté doit être approximativement de 5° pour
la partie de l'auditoire la plus éloignée, ceci afin d'éviter une atténuation supplémentaire
excessive due à “l'incidence de la dispersion sonore” sur la zone occupée par l'auditoire.
Donc, pour les distances allant jusqu'à 30 m les enceintes Medium-Aigu doivent être
placées approximativement à 3 m au-dessus du sol. Généralement ceci est obtenu tout
simplement en empilant les enceintes sur la scène en “ground-stack-on-stage”. L'axe
principal et l'angle d'inclinaison des enceintes Medium-Aigu doivent être orientés vers le
tiers le plus éloigné de l'auditoire.
Pour des distances de projection dépassant 60 m, les enceintes Medium-Aigu doivent
être installées à 4-6 m au-dessus du sol afin d'obtenir un angle d'incidence suffisant pour
la partie la plus éloignée de l'auditoire. Il est beaucoup plus difficile d'obtenir cela avec
un “ground stack” normal. La suspension des enceintes Medium-Aigu dans les
applications de moyenne ou longue portée est donc obligatoire pour les auditoires
importants dans les lieux pratiquement pleins.
Si les enceintes Medium-Aigu ne sont pas installées assez haut pour les applications de
moyenne et longue portée, le niveau de pression acoustique (SPL) maximum et
l'intelligibilité seront réduits pour la partie la plus éloignée de l'auditoire. Ceci est dû à
“l'incidence de la dispersion sonore” sur la zone occupée par l'auditoire et peut se
traduire par une atténuation supplémentaire de 14 dB en plus de l'atténuation en champ
libre inverse square law free-field attenuation. [1]
13
Dans les situations où il n'est pas possible d'installer les enceintes à une hauteur
suffisante il peut être nécessaire d'utiliser un système de sonorisation réparti. Des
enceintes auxiliaires devront être placées à environ 20 - 30 m de la scène afin de couvrir
les parties les plus éloignées de l'auditoire que le système principal ne peut pas atteindre
de manière satisfaisante. Dans les salles réverbérantes et les environnements bruyants il
est parfois préférable de n'appliquer aucun délai aux systèmes auxiliaires. Les personnes
les plus éloignées entendront alors les premières enceintes du système auxiliaire ce qui a
pour effet de supprimer subjectivement la dispersion du système principal. La décision
d'utiliser une unité de délai ou pas ne peut alors être prise qu'en présence du public et
non dans une salle vide.
Pour les salles ayant un plafond très bas ou des emplacements situés “sous des balcons”
il est normalement impossible de satisfaire au “principe du 5° minimum” pour chaque
siège. Il n'est donc pas possible d'obtenir un système de sonorisation satisfaisant dans
toutes les zones occupées par l'auditoire avec un seul système de haut-parleurs
positionné près de la scène. L'usage de haut-parleurs de qualité répartis sous le plafond
dans les parties les plus éloignées de l'auditoire est le moyen le plus simple de résoudre
ces problèmes.
Là aussi, dans certaines situations un système de haut-parleurs répartis employés sans
ajout de délai donne des résultats subjectivement meilleurs qu'un système employant un
délai, mais la décision doit être prise “au cas par cas”.
1
Atténuation supplémentaire due à “l'incidence de la dispersion sonore”
Dans la plupart des systèmes de sonorisation de taille petite à moyenne on remarque souvent que la qualité et
l'intelligibilité du son restent assez bonnes jusqu'à environ 20 m de la scène puis elles se détériorent brusquement
pour les zones les plus éloignées de l'auditoire. L'emploi de “haut-parleurs sur pieds” dans les environnements
bruyants ou réverbérants est un exemple typique de la façon d'obtenir une qualité sonore satisfaisante près des
haut-parleurs, alors que les zones les plus éloignées de l'auditoire ont tendance à recevoir une pression
acoustique (SPL) insuffisante et donc à souffrir d'un manque d'intelligibilité.
Dans de nombreuses situations ceci est dû à “l'incidence de la dispersion sonore” sur la zone occupée par
l'auditoire ce qui créé une atténuation supplémentaire en plus de l'atténuation normale due à la “loi en 1/r2”.
“L'incidence de la dispersion sonore” sur la zone occupée par l'auditoire conduit à des effets d'interférences et
d'absorption au niveau des têtes, des épaules et autres parties de l'auditoire et entraîne une atténuation
supplémentaire pouvant atteindre 14 dB s'ajoutant à celle en champ libre. [1]
La Fig.1 illustre une situation extrême où les enceintes sont installées approximativement à la “hauteur des
oreilles” de l'auditoire ce qui produit un niveau de pression sonore extrêmement fort au voisinage des enceintes.
Le son est réfléchi et absorbé à la hauteur des têtes et des épaules de l'auditoire ce qui crée des interférences
destructrices avec le son direct qui se propage au-dessus des têtes jusqu'au auditeurs les plus éloignés. [1] Ces
interférences destructrices peuvent, dans les cas extrêmes, provoquer une atténuation supplémentaire
d'approximativement 14 dB [1] ; le niveau de pression sonore et l'intelligibilité sont alors réduits de manière
beaucoup plus significative que dans un environnement dégagé ou une salle vide.
Fig. 1
Haut-parleurs installés à “hauteur d'oreilles”
14
Par exemple, à une distance de 20 m l'atténuation sera de 26 dB du fait de la “loi en 1/r2” mais peut aller jusqu'à
40 dB à cause de l'atténuation supplémentaire créée par “l'incidence de la dispersion sonore” sur l'auditoire. En
réalité, une atténuation de 26 dB peut être acceptable alors qu'une atténuation de 40 dB rendra le système de
sonorisation complètement inefficace pour les auditeurs les plus éloignés. C'est particulièrement vrai dans les
environnements réverbérants et bruyants.
Dans le cas [1] une formule de calcul de l'atténuation supplémentaire est donnée en fonction de l'angle
d'élévation de la source sonore. Pour des raisons de simplification nous utilisons seulement l'angle d'élévation
allant du plan formé par les têtes des auditeurs jusqu'à la source sonore.
dB additional attenuation
13.979
15
12
9
D( e)
6
3
0.915
0
0
0
Fig. 2
1
2
3
4
5
6
e
Angle of incidence on the audience
7
8
7
Atténuation supplémentaire en fonction de l'angle d'élévation (=angle d'incidence) de la source
Avec un angle d'élévation de 0° l'atténuation supplémentaire atteint son maximum d'approximativement 14 dB.
C'est le cas lorsque les haut-parleurs sont installés à hauteur des oreilles ou légèrement au-dessus des têtes.
Avec un angle d'élévation de 5° l'atténuation supplémentaire due à “l'incidence de la dispersion sonore” est
approximativement de 3 dB. Ce qui semble être un compromis acceptable car cette atténuation supplémentaire
n'intervient que pour la partie la plus éloignée de l'auditoire.
Avec un angle d'élévation de 7° l'atténuation supplémentaire devient négligeable, car elle se produit
généralement dans des milieux dégagés.
La pente de la courbe d'atténuation devient plus abrupte avec des angles d'élévation faibles. Donc, le fait
de surélever les enceintes, même très peu, par exemple à 1 m, donnera une augmentation significative du
niveau de pression acoustique et de l'intelligibilité pour les auditeurs les plus éloignés. Dans le même
temps, le niveau de pression acoustique du son direct pour les premiers rangs sera réduit ce qui permet
d'obtenir une couverture plus uniforme de l'auditoire sans coût supplémentaire.
2
“Empilement” ou système “suspendu”
La Fig. 3 montre un empilement typique de haut-parleurs ayant une hauteur de 2 m sur une scène située à 1,5 m
du sol. Le “principe du 5° minimum” est satisfait jusqu'à une distance de 20 à 30 m de la scène. Pour les
auditeurs les plus éloignés il se produit une forte atténuation supplémentaire due à “l'incidence de la dispersion
sonore” sur la zone occupée par l'auditoire.
Fig. 3
Empilement “ground-stack” typique sur scène pour des distances allant jusqu'à 30-40 m
15
Afin de satisfaire au “principe du 5° minimum” pour des distances plus grandes, ex. 40 à 60 m, les enceintes
Medium-Aigu doivent être positionnées à une hauteur d'approximativement 4 à 6 m. Ce qui est pratiquement
impossible à obtenir avec un “ground-stack” il faut donc “suspendre” les enceintes. La Fig. 4 illustre cette
situation.
Fig. 4
3
Système “suspendu” typique pour des distances allant jusqu'à 40 à 60 m
Sonorisation des premiers rangs
Les fréquences medium et aiguës d'un système suspendu à une hauteur de 4 à 6 m ne sont pas très fortes jusqu'à
une distance d'approximativement 10 m de la scène du fait du schéma de dispersion verticale très étroit propre
aux enceintes. Pour obtenir une bonne couverture des premiers rangs il faudra utiliser un système de façade
supplémentaire ayant une dispersion horizontale extrêmement large dans les fréquences medium et aiguës.
Fig. 5
Système “suspendu” avec enceinte de façade
Les systèmes classiques à “charge avant” (horn-loaded) ne sont pas le meilleur choix pour de telles applications
à cause de leur dispersion horizontale trop étroite et de leur champ de proximité extrêmement “court” pouvant
conduire à des niveaux de pression sonore excessifs près des positions axiales.
L'idéal pour les applications de façade sont les enceintes Line Array “courtes”. Les enceintes COBRATOP de DYNACORD par exemple disposent d'un angle de dispersion horizontale de 120° et d'un champ
de proximité plus étendu dans les fréquences moyennes, ainsi, même dans les premiers rangs les niveaux
des medium ne seront pas excessifs.
4
Conclusion
Au cours de la phase de planification des systèmes de sonorisation amovibles ou fixes la
question de savoir s'il est nécessaire de “suspendre” ou pas les enceintes au lieu de tout
simplement les empiler en “ground stack” est très fréquemment posée.
En principe, l'angle d'incidence du son projeté doit être approximativement de 5° pour
la partie de l'auditoire la plus éloignée, ceci afin d'éviter une atténuation supplémentaire
excessive due à “l'incidence de la dispersion sonore” sur la zone occupée par l'auditoire.
16
Donc, pour les distances allant jusqu'à 30 m les enceintes Medium-Aigu doivent être
placées approximativement à 3 m au-dessus du sol. Généralement ceci est obtenu tout
simplement en empilant les enceintes sur la scène en “ground-stack-on-stage”. L'axe
principal et l'angle d'inclinaison des enceintes Medium-Aigu doivent être orientés vers le
tiers le plus éloigné de l'auditoire.
Pour des distances de projection dépassant 60 m, les enceintes Medium-Aigu doivent
être installées à 4-6 m au-dessus du sol afin d'obtenir un angle d'incidence suffisant pour
la partie la plus éloignée de l'auditoire. Il est beaucoup plus difficile d'obtenir cela avec
un “ground stack” normal. La suspension des enceintes Medium-Aigu dans les
applications de moyenne ou longue portée est donc obligatoire pour les auditoires
importants dans les lieux pratiquement pleins.
Pour les applications de façade et latérales (side-fill) des enceintes Line Array “courtes”
sont un excellent choix du fait de leur dispersion horizontale extrêmement large, et de
leur champ de proximité (nearfield) “étendu” qui évite des niveaux de pression sonore
excessifs dans les medium atteignant les premières places (qui sont aussi les plus chères).
5
Littérature
[1] Mommertz, Eckard, “Untersuchung Akustischer Wandeigenschaften und Modellierung der Schallrückwürfe
in der binauralen Raumsimulation”, Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 1995
1
Atténuation supplémentaire due à “l'incidence de la dispersion sonore” .. 14
2
“Empilement” ou système “suspendu”........................................................... 15
3
Sonorisation des premiers rangs ..................................................................... 16
4
Conclusion.......................................................................................................... 14
5
Littérature............................................................................................................ 17
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Notizen / Notes
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Notizen / Notes
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