Sociedade de Engenharia de Áudio Artigo de Convenção Apresentado na X Convenção Nacional 8-10 de Maio de 2006, São Paulo, SP

Texto

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Sociedade de Engenharia de Áudio

Artigo de Convenção

Apresentado na X Convenção Nacional

8 - 10 de Maio de 2006, São Paulo, SP

Este artigo foi reproduzido do original entregue pelo autor, sem edições, correções e considerações feitas pelo comitê técnico deste evento.

Outros artigos podem ser adquiridos através da Audio Engineering Society, 60 East 42nd Street, New York, New York 10165-2520, USA, www.aes.org. Informações sobre a seção brasileira podem ser obtidas em www.aesbrasil.org. Todos os direitos reservados. Não é permitida a reprodução total ou parcial deste artigo sem autorização expressa da AES Brasil.

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Revisão 02 - 05 - 2006

Processamento Digital do Line Array Selenium SLA1P

Vitório Felipe Massoni Acir Ozelame Homero Sette Silva suporte@eam.com.br acir@selenium.com.br homero@selenium.com.br

Eletro Acústica Mass Eletrônica Selenium S. A.

15800-003, Catanduva - SP 92.480-000, Nova Santa. Rita, RS eam@eam.com.br www.selenium.com.br

RESUMO

Neste trabalho, a metodologia de alinhamentos de sistemas de som, desenvolvida pela EAM, é aplicada ao Line Array Selenium modelo SLA1P. Todo o procedimento é apresentado em detalhe e serve como sugestão de um alinhamento possível, que produziu uma resposta extremamente plana e auditivamente agradável.

Foram feitos processamentos para operação em quatro e três vias (sem o sub).

(2)

SLA1P – PROCESSAMENTO DIGITAL

O sistema SLA1P, projetado e construído pela Eletrônica Selenium, é composto por dois modelos de caixas acústicas: SLA1P e SLA1P-W1.

Cada um de seus componentes, seja caixa, sejam transdutores, foram desenvolvidos especialmente para a obtenção de um verdadeiro Sistema Line Array de excelente desempenho.

A caixa SLA1P-SW1 é uma Bass Reflex para graves, equipada com dois alto-transdutores 15SW1P e forma a via SW do sistema.

A caixa SLA1P é composta por três vias distintas:

Via Low: Formada por dois alto- transdutores WPU1209, na configuração Band Pass de quarta ordem.

Via Low Mid: Formada por dois alto- transdutores 8MB2P, na configuração Bass Reflex

Via Mid Hig: Formada por dois drives D3305, montados em corneta especialmente desenvolvida, com acoplador duplo.

Mecanicamente, ambos os modelos têm a mesma dimensão de largura, de modo a poderem ser montados na Grade de içamento (Bumper), com duas montagens possíveis: Fly ou Stack (no solo).

Nas fotos de 1 a 3, temos uma visão geral das caixas que compõem o sistema Line Array da Selenium.

Foto 1 – Vista frontal de uma SW1P-SW1 e uma SLA1P.

Foto 2 – Vista lateral

Foto 3 – Vista traseira

A engenhosidade da caixa SLA1P chama a atenção pela solução encontrada para acomodar em um espaço tão pequeno, três vias com dois transdutores cada um.

(3)

O manual completo da SLA1P, está

disponível no site www.selenium.com.br .

Para executar o alinhamento, foi utilizada apenas a configuração das fotos 1 a 3. Serão fornecidas tabelas para outras configurações.

Para obtermos uma resposta plana do Sistema, torna-se necessário equalizarmos cada via e alinhá-las para que cada centro acústico chegue à frente da caixa ao mesmo tempo e em fase, de modo a ocorrer uma soma das pressões acústicas, quando montadas em linha.

É justamente deste procedimento que tratamos no presente trabalho.

Para o processamento e amplificação, foram utilizados os seguintes equipamentos:

Processador: Shure P4800 Amplificadores: Hot Sound Via de Sub Woffer: HS4.0SX Via de Low: HS5.0SX Via Low Mid: HS2.0SX Via Mid Hig: HS1.5SX

Analisador de Espectro, Delay, Impedância: CLIOwin7 Standard

Microfone: MIC 01, ambos da Audiomatica, representados no Brasil pela E.A.M. – Eletro Acústica Mass (comercial@eam.com.br).

UM POUCO DE HISTÓRIA

Desde os primórdios da sonorização com cornetas até os dias de hoje, com os sistemas multi-vias, muito se investiu em periféricos para obtenção de alta fidelidade na resposta dos sistemas.

Equalizadores, crossovers, limiters, compressores, são hoje bastante conhecidos dos técnicos que trabalham com sistemas de PA’s.

A grande revolução que finalmente proporcionou a possibilidade de obter um correto alinhamento de um sistema de reforço sonoro, veio com a utilização de sistemas digitais.

Com o emprego desta técnica foi possível criar um dispositivo que faz o papel de crossover e todos os demais periféricos necessários para obtenção uma resposta plana no PA, alem de protegê-lo com limiters e compressores.

Um processador digital converte o sinal analógico em digital, onde sofre o processamento necessário sendo, então, reconvertido em analógico.

A total possibilidade de manipulação do sinal, separando-o em bandas de frequência, aplicando atrasos, equalizações, limites, compressão, eliminadores de microfonia e muitas outras funções, fez com que um sistema sonoro pudesse funcionar a contento, mesmo que um ou mais de seus componentes não apresentassem uma resposta ideal.

No entanto, os processadores digitais levam um certo tempo para atuar, denominado latência. Neste intervalo, o sinal de entrada pode ser corrigido e manipulado antes de chegar à saída, onde poderia provocar danos ou inconvenientes diversos.

Veremos, durante o processo de alinhamento da SLA1P, o quanto estas funções de um Processador Digital de Áudio são importantes.

Começamos nossa análise pelas respostas acústicas das vias do Line Selenium. São elas:

SW – Via de Sub Woofer LOW – Via de Graves

LOW MID – Via de Graves Médios MID HIG – Via de Médios Altos

(4)

Todas as quatro vias do sistema tem impedância de 4 ohms.

Para a medida, adotamos o método Plano Terra, ao ar livre, com o microfone de teste rente ao piso, a 2 metros do centro da caixa. Veja mais sobre este método, no site www.eam.com.br, downloads, Processamento de PA’s II.

Foram alinhadas uma caixa SLA1P rente ao solo e uma SLA1P-SW1 sobre ela, no modo Stack, como vemos nas fotos 1 a 3.

A VIA SW:

Composta por dois transdutores de 15 polegadas, 15SW1P, em gabinete Bass Reflex, apresenta excelente resposta acústica.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 10-4-2006 09.53.52

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 1 – Resposta em freqüência da via SW.

A Fig. 1 representa a resposta em freqüência da caixa SLA1P-SW1, que apresenta excelente desempenho entre 50 Hz e 1000 Hz, com eficiência média de 105dBSPL.

Ax: 27.3300 Hz Ay: 38.6094 Ohm Bx: 140.7576 Hz By: 4.2795 Ohm Dx: 113.4276 Hz Dy: -34.3299 Ohm

10 100 1k 10k 20k

10 Hz

50.0

Ohm

180.0

Deg

40.0 108.0

30.0 36.0

20.0 -36.0

10.0 -108.0

-180.0 CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass Sinusoidal 9-3-2006 11.37.08

CH B Ohm Resolution 1/24 Octave 1/3 Octave Delay [ms] 0.000 Dist Rise [dB] 30.00 0.0

Fig. 2 – Curva de impedância da via SW.

A Fig. 2 mostra a curva de impedância da caixa SLA1P-SW1. Uma das ressonâncias está em 27Hz com 38 Ohms, sendo a menor impedância igual a 4,27 Ohms, localizada em 140 Hz.

A VIA LOW:

Composta por dois transdutores de 12 polegadas, WPU1209, em gabinete do tipo Band Pass de quarta ordem.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 3 – Resposta em freqüência da via Low.

O gráfico da Fig. 3 mostra a resposta em freqüência obtida da via Low.

É uma curva característica das caixas do tipo Band Pass. A resposta útil se estende desde 60Hz até 200Hz, com eficiência ao redor de 98dBSPL.

(5)

Ax: 138.3991 Hz Ay: 18.8340 Ohm Bx: 254.2838 Hz By: 4.4243 Ohm Dx: 115.8846 Hz Dy: -14.4097 Ohm

10 100 1k 10k 20k

10 Hz

50.0

Ohm

180.0

Deg

40.0 108.0

30.0 36.0

20.0 -36.0

10.0 -108.0

0.0 -180.0

CLIO

EAM - Eletro Acústica Mass Sinusoidal

CH B Ohm Resolution 1/24 Octave 1/3 Octave Delay [ms] 0.000 Dist Rise [dB] 30.00

Fig. 4 – Curva de impedância da via Low.

Na Fig. 4, a curva de impedância da via low, com dois picos característicos das caixas bass reflex e Band Pass de quarta ordem. O maior pico de impedância ficou em 138Hz com 18,8 Ohms, acontecendo a menor impedância em 254Hz, com 4,4 Ohms.

A VIA LOW MID:

Composta por dois alto-transdutores 8MB2P, em gabinete Bass Reflex.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 5 – Resposta em freqüência da via Low Mid.

A Fig. 5 mostra a resposta em freqüência da via Low Mid, útil desde 100Hz até quase 2 kHz. A eficiência desta via está ao redor de 105 dBSPL na faixa útil.

Ax: 137.2348 Hz Ay: 11.7151 Ohm Bx: 344.6761 Hz By: 3.6977 Ohm Dx: 207.4414 Hz Dy: -8.0173 Ohm

10 100 1k 10k 20k

10 Hz

25.0

Ohm

180.0

Deg

20.0 108.0

15.0 36.0

10.0 -36.0

5.0 -108.0

0.0 -180.0

CLIO

EAM - Eletro Acústica Mass Sinusoidal

CH B Ohm Resolution 1/24 Octave 1/3 Octave Delay [ms] 0.000 Dist Rise [dB] 30.00

Fig. 6 – Curva de Impedância da via Low Mid.

A Fig. 6 mostra a curva de impedância da via Low Mid. Temos um pico em 137 Hz com 11,7 Ohms e a menor impedância em 344 Hz com 3,69 Ohms.

A VIA MID HIG:

Esta via possui dois drives de alta freqüência, D3305Ti, acoplados em uma corneta especialmente desenvolvida pela Selenium para uso como Line Array. Para o acoplamento dos drives na corneta, foram desenvolvidos também os guias de onda, em alumínio, de modo que os drives, desalinhados na vertical, chegam em fase e se somam na garganta da corneta.

100 1k 10k 20k

20 Hz

130.0

dBSPL

180.0

Deg

120.0 108.0

110.0 36.0

100.0 -36.0

90.0 -108.0

80.0 -180.0

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 7– Resposta em freqüência da via Mid Hig.

Na Fig. 7 mostra a resposta em freqüência da via Mid Hig, com uma eficiência ao redor de 108 dBSPL e uma resposta útil desde 800Hz.

(6)

Ax: 873.0265 Hz Ay: 5.4048 Ohm Bx: 3579.2360 Hz By: 3.5445 Ohm Dx: 2706.2100 Hz Dy: -1.8603 Ohm

10 100 1k 10k 20k

10 Hz

25.0

Ohm

180.0

Deg

20.0 108.0

15.0 36.0

10.0 -36.0

5.0 -108.0

0.0 -180.0

CLIO

EAM - Eletro Acústica Mass Sinusoidal

CH B Ohm Resolution 1/24 Octave 1/3 Octave Delay [ms] 0.000 Dist Rise [dB] 30.00

Fig. 8 – Curva de Impedância da via Mid Hig.

A Fig. 8 representa a curva de impedância dos drives ligados em paralelo. A freqüência de ressonância está em 873 Hz com 5.4 Ohms e a menor impedância está em 357,9 Hz, com 3,54 Ohms.

O Centro Acústico

Um parâmetro indispensável para o alinhamento de qualquer sistema, é o Centro Acústico de cada via.

Ele é obtido pela medição do tempo em que o som, emitido pelo transdutor instalado na caixa, demora a chegar no microfone de teste.

Obviamente, todas as vias são medidas com o mesmo sinal e com o microfone na mesma posição.

Ao final, saberemos em quanto tempo o centro acústico de cada via está separado da outra. Estes valores em geral são da ordem de mili ou micro segundos.

Como se sabe, os Processadores Digitais alteram o centro acústico das vias, dependendo da quantidade de funções aplicadas, o que altera o tempo de latência. Por este motivo, somente mediremos os centros acústicos serão medidos somente quando os processamentos das vias estiverem concluídos.

Devemos ressaltar que o tempo de retardo que nos interessa é aquele existente na freqüência de transição de uma via adjacente com outra.

Primeiro Passo Para Criar o Processamento Digital da SLA1P e SLA1P-SW1:

Analisar as faixas úteis de cada via e a escolha de um modelo para as freqüências de corte.

Conforme o comportamento observado nos gráficos de resposta em freqüência anteriores, definimos as faixas de passagem, conforme abaixo, o que nos permite obter as freqüências de corte entres as vias adjacentes.

VIA FREQ. DE CORTE (Hz)

Sub 50 a 100

Low 100 a 200

Low Mid 200 a 1000 Mid Hig 1000 a 16000

Estas escolhas obedecem ao critério de procurar a melhor faixa útil de cada via.

Idealmente, deveríamos escolher uma oitava acima e uma abaixo do ponto em que o alto-falante ou drive começa e termina de reproduzir com eficiência média. Embora isto seja válido para as caixas do tipo Bass Reflex ou Seladas, nas Band Pass e Cornetadas isto fica mais difícil, pois o gabinete restringe a faixa útil.

Nota: Em função da boa resposta de graves da Via Low, o sistema pode, eventualmente, ser utilizado sem o subwoofer, o que seria muito útil em palestras ou outros eventos onde não exista a necessidade de uma maior pressão sonora na região de sub-graves.

Para obtenção de resposta plana em um determinado sistema, necessita-se que cada via tenha uma resposta acústica segundo um modelo pré-estabelecido.

O modelo que atende esta proposição é

(7)

composto de filtros Passa Baixas (LPF), Passa Faixa (BPF) e Passa Altas (HPF), no formato (shape) Linkwitz Riley a 24dB/oitava.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 2-3-2006 16.24.49

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Estes filtros têm a propriedade de cruzar-se a -6dB, alem de manter uma defasagem nula entre as vias adjacentes, fornecendo uma resultante plana entre as elas. Como já dissemos, as vias adjacentes deverão estar em fase e no mesmo plano acústico.

Se conseguirmos que as vias de um sistema obedeçam ao modelo proposto, teremos uma resposta final plana.

É importante notar três situações bastante distintas:

Os modelos a serem seguidos são elétricos, isto é: são uma função de transferência entre a entrada de um crossover e sua saída correspondente e é medido em dBu.

O resultado esperado é acústico, obtido com o uso de microfone de medição diante da caixa.

Neste caso a medida é um nível de pressão sonora em dB SPL.

Embora os modelos elétricos sejam usualmente medidos em dBu, nos gráficos aparecerão em dB SPL. Isto é necessário para que possamos comparar visualmente a curva acústica com a elétrica, ambas na mesma unidade. Isto é conseguido fazendo a leitura da função de transferência do processador, com o analisador de espectro na escala em dB SPL. Veja o exemplo a seguir:

Fig. 9 – Exemplo de modelo elétrico com a componente acústica sobreposta. Azul:

curva a modelar; Preto: modelo elétrico;

Vermelho: curva acústica modelada.

No gráfico da Fig. 9 temos em preto, a curva modelo sobre a qual desejamos que a resposta acústica, em azul, se sobreponha o mais possível. O resultado é a curva vermelha.

Desde já observamos que os sinais que ficam mais de 20 dB abaixo da resposta média, não têm influência no resultado final. Isto é: eles não interferirão significativamente na resultante entre duas vias adjacentes.

Muitos gráficos conterão sinais que de fato não existem na caixa acústica. Isto é causado por ruídos existentes no ambientes, impossíveis de serem controlados, uma vez que as medições foram feitas ao ar livre.

Também, o valor de 100 dBSPL foi escolhido como referência, para que a pressão sonora mascare o mais possível o ruído ambiente, mas sem incomodar muito o operador. É preciso lembrar que o ajuste de um sistema é algo demorado e são necessárias muitas salvas de ruído rosa ou varredura em freqüência, até chegar-se a um resultado adequado.

(8)

Modelando a Resposta da Via SW

100 1k 10k 20k

20 Hz

110.0

dBSPL

180.0

Deg

100.0 108.0

90.0 36.0

80.0 -36.0

70.0 -108.0

60.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 10-4-2006 09.53.52

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 10 – Vermelho: Curva modelo LPF 100Hz, 24dB/8ª L-R; Preto: Curva de resposta em freqüência da caixa SLA1P-W1 antes do processamento.

Observando no gráfico da Fig. 10, vemos que a curva de resposta da caixa SLA1P-W1 é bastante estendida, possuindo um vale acentuado em 400Hz. A faixa que nos interessa vai somente até 100Hz, conforme o modelo em vermelho e portanto esta irregularidade não vai afetar a resposta desejada.

Vemos também que a freqüência útil inicial está ao redor de 50 Hz.

Então, vamos ajustar a resposta desde os 50 até os 100Hz.

Ax: 60.0390 Hz Ay: 99.1711 dBSPL

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 10-4-2006 12.01.04

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 11 – Vermelho: Curva modelo LPF 100Hz, 24dB/8ª L-R; Preto: Curva de resposta em freqüência da caixa SLA1P-W1 já corrigida com processamento digital.

A Fig. 11 mostra o resultado do processamento da resposta em

freqüência da SLA1P-W1. Com o uso de crossover e filtros paramétricos, a resposta foi ajustada ao modelo.

Compare o gráfico da Fig. 10 com a Fig. 11, para verificar as mudanças ocorridas.

Embora a resposta desta via pudesse ser usada até praticamente 1000Hz, sabemos que o timbre de transdutores de graves não é adequado para esta finalidade. Quem já tentou fazer isso, provavelmente não gostou do resultado.

Ax: 6.0249 ms Ay: 0.0000 Pa Az: 2.0726 m

0.00 2.4 4.7 7.1 9.4 12 14 16 19 ms 21 24

0.0100

0.0080

0.0060

0.0040

0.0020

0.00

-0.0020

-0.0040

-0.0060

-0.0080

-0.0100 Pa

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Impulse Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 12 – Medida do centro acústico da caixa SLA1P-W1, após o processamento digital.

Ax = 6.03ms.

A Fig. 12 identifica o centro acústico da SLA1P-W1. Para esta medida, o microfone foi colocado a um metro da caixa. O tempo em que o som demorou a chegar ao microfone, foi de 6.03ms.

Se considerarmos a distância do microfone e a latência no processador, poderemos determinar o centro acústico absoluto dos transdutores. Mas, para o fim desejado, basta uma medida relativa. Assim sendo, seguiremos exatamente o mesmo procedimento para os demais centros acústicos.

(9)

Modelando a Resposta da via LOW

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 17.35.41

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 13 – Vermelho e Verde: BPF 100 – 200Hz, 24dB/8ª L-R; Preto: Curva de resposta em freqüência da via Low, antes do processamento.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 14 – Vermelho e Verde: Curva modelo BPF 100 – 200 Hz, 24dB/8ª L-R; Preto:

Curva de resposta em freqüência da Via Low, após processamento.

Na Fig. 14, a sobreposição da resposta acústica sobre o modelo elétrico, também após os filtros de crossover e paramétricos.

Ax: 6.3665 ms Ay: -0.0002 Pa Az: 2.1901 m

1.5 4.7 8.0 11 14 18 21 24 27 ms 31 34

0.0100

0.0080

0.0060

0.0040

0.0020

0.00

-0.0020

-0.0040

-0.0060

-0.0080

-0.0100 Pa

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Impulse Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 15 – Medida do centro acústico da via Low, após o processamento digital.

Ax = 6.35ms.

Na Fig. 15, nos mesmos moldes da resposta de graves, a medida do centro acústico da Via Low.

Modelando a Resposta da Via Low Mid

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 16 – Vermelho e Verde: BPF 200 – 1kHz, 24dB/8ª L-R; Preto: Curva de resposta em freqüência da via Low Mid antes do processamento.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 17 – Vermelho e Verde: BPF 200 – 1kHz, 24dB/8ª L-R; Preto: Curva de resposta em freqüência da via Low Mid após o processamento.

As Fig. 16, 17 e 18 mostram as curvas antes e depois da modelagem da via Low Mid e o centro acústico medido após o processamento.

(10)

Ax: 5.5819 ms Ay: 0.0045 Pa Az: 1.9202 m

4.7 5.5 6.3 7.1 8.0 8.8 9.6 10 11 ms 12 13

0.100

0.080

0.060

0.040

0.020

0.00

-0.020

-0.040

-0.060

-0.080

-0.100 Pa

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Impulse Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 18 – Medida do centro acústico da via Low Mid, após o processamento digital.

Ax = 5.58ms.

Modelando a Via Mid Hig

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 16.58.17

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 19 – Vermelho: HPF 1kHz, 24dB/8ª L-R;

Preto: Curva de resposta em freqüência da via Mid Hig antes do processamento.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 15.02.57

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 20 – Vermelho: HPF 1kHz, 24dB/8ª L-R;

Preto: Curva de resposta em freqüência da via Mid Hig após o processamento.

Nas Fig. 19, 20 e 21 a modelagem e o centro acústico da via Mid Hig.

Ax: 6.3123 ms Ay: -0.0030 Pa Az: 2.1714 m

4.7 5.1 5.4 5.8 6.1 6.5 6.9 7.2 7.6 ms 8.0 8.3

2.0

1.6

1.2

0.80

0.40

0.00

-0.40

-0.80

-1.2

-1.6

-2.0 Pa

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Impulse Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 21 – Medida do centro acústico da via Mid Hig, após o processamento digital.

Ax = 6.31ms.

Finalizando o Processamento Digital em quatro vias.

Após termos equalizado todas as vias do sistema e medido os centros acústicos, podemos ver o resultado da superposição acústica delas.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 17.23.11

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 22 – Resposta Full do sistema SLA1P antes da correção dos centros acústicos e fase entre vias.

Na Fig. 22 temos a resposta completa do sistema, antes da correção do atraso e das fases existente entre as vias. Os vales existentes em 200 e 900Hz mostram a ocorrência de desalinhamento físico entre a via Low Mid e Mid Hig e, devido à grande profundidade do vale em 200Hz, uma provável inversão de fase entre as vias Low e Low Mid.

Para o acerto dos centros acústicos entre as vias, recorremos às medidas dos retardos já efetuadas:

(11)

VIA DELAY ms

DIFERENÇA ms

Sub Woofer 6.03 0.33

Low 6.35 0

Low Mid 5.58 0.77

Mid Hig 6.31 0.04

Tabela 1 – Cálculo do delay entre vias.

Para obter o valor absoluto do delay a ser aplicado em cada via, escolhemos aquela que apresentar o maior atraso como sendo a referência de tempo. Ela será o ponto zero em relação às demais.

No caso, a Via Low .

Na Tabela 1, os delays e suas diferenças já estão calculados, e os valores obtidos serão aplicados no processamento.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 17.24.37

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 23 – Resposta completa do sistema, depois da correção do atraso entre vias.

Após a aplicação dos delays, ainda permanece um vale na resposta, em 200Hz.

Isto se deve claramente a inversão de fase entre as vias Low e Low Mid.

Como os dois alto-transdutores de 12”

da via Low são montados invertidos, tal que a frente deles está direcionada para o fundo da caixa, temos uma rotação de 180 graus em sua fase elétrica, em relação às demais vias.

Após a inversão da fase deles no processador, o problema em 200Hz foi corrigido, mas outra inversão de fase em 100Hz apareceu.

Veja o gráfico abaixo:

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 17.26.12

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 24 – Resposta Full do sistema SLA1P com a inversão de fase na Via Low.

A polaridade elétrica dos transdutores da caixa SLA1P-SW1 está correta. O centro acústico foi novamente medido e também foi confirmado correto.

A conclusão é que existe uma rotação de fase acústica de 180 graus na via Sub.

Foi então invertida a fase da via Sub Woofer no processador e obteve-se a resposta abaixo:

Ax: 51.0888 Hz Ay: 97.2746 dBSPL Bx: 15327.8700 Hz By: 97.3754 dBSPLDx: 15276.7800 Hz Dy: 0.1008 dBSPL

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 15.13.35

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 25 – Resposta completa do sistema SLA1P com a inversão de fase na via Sub Woofer.

Agora a resposta completa do sistema ficou plana desde os 50Hz até os 16kHz a -3dB.

(12)

100 1k 10k 20k

20 Hz

25.0

dB

100.0

%

15.0 50.0

5.0 0.0

-5.0 -50.0

-15.0 -100.0

-25.0 -150.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass FFT - Live Transfer Function 24-4-2006 08.48.57

CH A/B dBSPL 48kHz 16384 2.93Hz Rectangular 1/3 Octave

Fig. 25A – Resposta completa do sistema SLA1P, no modo função de transferência e função de coerência.

O gráfico da Fig. 25A mostra a resultante da função de transferência do sistema completo. A curva laranja é a função de coerência, que mostra o quanto a resposta acústica é coerente com o sinal elétrico enviado pelos amplificadores. O sistema é tão mais ideal quanto mais próximo de 100% a curva se encontra. Observe a escala de 0 a 100% à direita do gráfico.

Uma condição de verificação não absolutamente necessária, mas de confirmação do correto alinhamento do sistema, é inverter duas das quatro vias não adjacentes e fazer nova medida.

O resultado esperado são três vales na resposta, exatamente nas freqüências de corte escolhidas.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 17.18.49

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 26 – Resposta completa do sistema SLA1P em 4 vias, com inversão de fase nas vias Low e Mid Hig.

Estes vales serão tão mais pronunciados, quanto mais coincidentes estiverem as curvas acústicas com os modelos elétricos além, é claro, de os centros acústicos e as fases estarem adequadamente corrigidas.

Fig. 27 – As freqüências de Crossover e os níveis, em 4 vias.

Alinhamento em Três Vias

Para algumas aplicações do sistema SLA1P, onde não há necessidade do uso de sub woofer, preparamos um alinhamento em três vias, aproveitando a boa resposta em baixas freqüências da via Low.

Muito embora a resposta se inicie praticamente em 50Hz, não pode ser utilizada com a mesma potência que seria aplicada na caixa SLA1P-W1, cujos transdutores suportam potências da ordem de 800 Watts cada. Também a excursão do cone do alto-falante de 12 polegadas não toleraria os deslocamentos necessários.

Mas, para um programa de voz e música incidental, não costuma ser necessária uma alta pressão sonora na região de graves profundos. Daí fica interessante contar com um alinhamento para três vias, dispensando a via de Sub Woofer.

(13)

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 28– Vermelho LPF 200Hz, 24dB/8ª L-R;

Preto: Curva de resposta em freqüência da via Low, antes do processamento.

Na Fig. 28, temos a resposta da via Low, com seu respectivo modelo, antes do processamento para uma faixa mais estendida de graves.

Podemos utilizá-la desde 50 até 200Hz, com excelente desempenho.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 17.43.27

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 29 – Resposta da via Low ajustada para três vias.

O centro acústico foi novamente medido, para verificar se ocorreu mudança em relação ao sistema em quatro vias. É sabido que o número de blocos digitais implementados no processamento faz variar a latência.

Ax: 6.3871 ms Ay: -0.0001 Pa Az: 2.1972 m

0.00 4.4 8.8 13 18 22 27 31 35 ms 40 44

0.0100

0.0080

0.0060

0.0040

0.0020

0.00

-0.0020

-0.0040

-0.0060

-0.0080

-0.0100 Pa

CLIO EAM - Eletro Acústica Mass LogChirp - Impulse Response

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 30 – Centro acústico da via Low, com crossover em três vias. AX = 6.38ms.

Conforme a Fig. 30, o centro acústico da via Low praticamente não se alterou, continuando próximo de 6.35ms. Após a modelagem, temos a resposta completa:

Ax: 47.6737 Hz Ay: 97.4479 dBSPL Bx: 16680.3500 Hz By: 97.6840 dBSPLDx: 16632.6800 Hz Dy: 0.2362 dBSPL

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 19-4-2006 17.44.02

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 31 – Resposta completa do sistema SLA1P em três vias após o processamento.

A inversão de fase elétrica na via Low permanece, uma vez que as condições físicas dos alto-transdutores não mudaram.

100 1k 10k 20k

20 Hz

120.0

dBSPL

180.0

Deg

110.0 108.0

100.0 36.0

90.0 -36.0

80.0 -108.0

70.0 -180.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass LogChirp - Frequency Response 24-4-2006 08.20.20

CH A dBSPL 1/3 Octave 48kHz 65K Rectangular Start 0.00ms Stop 1365.31ms FreqLO 0.73Hz Length 1365.31ms

Fig. 32 – Resposta completa do sistema SLA1P com inversão de fase na via Mid Hig.

(14)

Para conferir se as curvas individuais estavam corretas, invertemos a via Low Mid, obtendo a Fig. 32. Os vales em 200 e 1000Hz, indicam o acerto do ajuste.

100 1k 10k 20k

20 Hz

25.0

dB

100.0

%

15.0 50.0

5.0 0.0

-5.0 -50.0

-15.0 -100.0

-25.0 -150.0

CLIO

E.A.M-Eletro Acústica Mass FFT - Live Transfer Function 24-4-2006 08.30.59

CH A/B dBSPL 48kHz 16384 2.93Hz Rectangular 1/3 Octave

Fig. 33 – Resposta completa do sistema SLA1P em 3 vias, no modo função de transferência e função de coerência.

Fig. 34 – As freqüências de Crossover e os níveis, em 3 vias.

Limiter

Em quaisquer dos casos é fundamental a correta aplicação e utilização dos limiter.

Isto protege os transdutores contra erros de operação, e da própria dinâmica da música, mantendo a potência máxima

dentro de limites aceitáveis. Também, um maior nível de SPL é conseguido, com segurança, com a mesma potência elétrica instalada.

(15)

Tabela de Cortes, Ganhos e Delay a 4 vias

Programação do Crossover

VIA POLARID. HPF Hz - SHAPE LPF Hz - SHAPE *GANHO DELAY ms

1 – SW - 40 BUT 24 98 L-R24 0.0 0.333

2 – LOW - 112 BUT 24 279 L-R24 9.0 0.0

3 – LMID + 206 L-R 24 861 L-R 24 4.0 0.771

4 – MHIG + 801 L-R24 18k BUT 24 -1.5 0.042

*O ganho depende da quantidade de caixas agrupadas. A tabela acima recomenda o ganho para uma SLA1P-W1 e uma SLA1P. Ver tabela de agrupamento abaixo, para ajuste de ganho por via.

Tabela com o ganho de via, em função da quantidade de caixas agrupadas.

VIA 1 SLAIP-W1 + 1 SLA1P

NÍVEL EM dB

1 SLAIP-W1 + 2 SLA1P NÍVEL EM dB

2 SLAIP-W1 + 4SLA1P NÍVEL EM dB

4 SLAIP-W1+ 8 SLA1P NÍVEL EM dB

SW 0.0 0.0 -3.0 -3.0

LOW 9.0 3.0 0.0 0.0

LOW MID 4.0 -2.0 -5.0 -5.0

MID HIGH -1.5 -4.5 -7.5 -7.5

Tabela de Cortes, Ganhos e Delay a 3 vias

Programação do Crossover

VIA POLARID. HPF Hz - SHAPE LPF Hz - SHAPE GANHO DELAY ms

1 – SW NC NC NC NC NC

2 – LOW - 50 BUT 24 254 L-R24 9.0 0.0

3 – LMID + 206 L-R 24 861 L-R 24 4.0 0.771

4 – MHIG + 801 L-R24 18k BUT 24 -1.5 0.042

*O ganho depende da quantidade de caixas agrupadas. A tabela acima recomenda o ganho para uma SLA1P. Ver tabela de agrupamento abaixo, para ajuste de ganho por via.

NC – Não conectado

Tabela com o ganho de via, em função da quantidade de caixas agrupadas.

VIA 1 SLA1P NÍVEL EM dB

2 SLA1P NÍVEL EM dB

4SLA1P NÍVEL EM dB

8 SLA1P NÍVEL EM dB

LOW 9.0 3.0 0.0 0.0

LOW MID 4.0 -2.0 -5.0 -5.0

MID HIGH -1.5 -4.5 -7.5 -7.5

(16)

Engº Acir (Selenium) em visita à E.A.M.

O Line sendo preparado para elevação.

O Line ainda no piso, antes da elevação.

Agora, instalado no modo Bumper

Durante Show Orquestra de Violas

Durante Show Almir Satter

Stand da Selenium na Expo Music 2005.

Vitorio F. Massoni (E.A.M) e Prof. Homero Sette Silva (Selenium), apresentando palestra durante a Expo Music 2005.

(17)

APÊNDICE A

Neste apêndice, colocamos algumas ações práticas, às vezes necessárias, quando fazendo medições no método plano terra ao ar livre, e outras informações.

Durante o processo de leitura dos centros acústicos, é bastante difícil determinar com exatidão o valor procurado.

Uma dica prática, é que, após as curvas terem sido alinhadas segundo os modelos, mudar o microfone de 2 para 1 metro mais próximo da caixa. Isto costuma dar resultados mais corretos.

Não está descartada a necessidade de pequenos ajustes no delay de cada via, para obter a melhor resposta possível.

Isto ocorre porque o ambiente do teste influi muito no resultado. Temperatura, umidade, pressão atmosférica, são grandezas que interferem em diferentes proporções nos resultados. É possível que uma resposta obtida pela manhã não se confirme à tarde.

Em geral, as variações não são importantes, salvo se os procedimentos não foram corretos. Uma curva de sistema não plana, mal ajustada em relação aos modelos individuais das vias, que se corrige com o uso de equalizador, leva a resultados incoerentes quando o sistema for usado ao vivo. Deve-se ser o mais preciso possível durante os testes.

A questão de qual nível de sinal se deve utilizar em cada via durante os testes:

Como já comentado, uma boa pressão sonora para a leitura ser mais “limpa”

em relação aos ruídos ambientes, fica em torno de 100dB SPL. O sinal do gerador é então ajustado para obter esta pressão em uma via que tenha um valor médio em relação às demais.

O programa que utilizamos, o CLIOwin7, permite que o nível do sinal enviado pelo gerador interno seja preciso. Algo em torno de -20 a -15dBu tem sido suficiente para excitar amplificadores com sensibilidade de +4dBu.

Com o mesmo valor de sinal, fazemos as leituras das demais vias, atenuando ou ampliando o ganho no processador, em cada via, mantendo o nível do gerador, até que se equiparem a 100dBSPL. Os valores de níveis não serão muito coerentes, como o que vimos no ajuste da SLA1P, cuja via Low ficou com +9dB em relação à via Sub Woofer.

Como estes primeiros valores serão normalizados, isto é, serão proporcionalmente corrigidos para algo mais adequado, não há uma maior preocupação em relação aos valores iniciais.

Deixamos propositalmente a diferença de 9dB entre as vias Sub Woofer e Low, para ilustrar esta afirmação. É necessário, nesta etapa, apenas observar se o processador não está recebendo níveis que provoquem saturação em seus estágios, isto é: que não estejam sinalizando “clip”. Isto levaria a um resultado desastroso, uma vez que, como é sabido, um equipamento digital não tem led de +3dB. Depois do zero, já é distorção.

Veja que nas tabelas de ajustes de sensibilidade para agrupamentos de caixas, corrigimos os valores proporcionalmente.

Enfim, o que se deseja é que nosso console, ao enviar um sinal de zero dBVU do programa musical ao vivo, consiga excitar os amplificadores

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