DE10310033A1

DE10310033A1 - Linear loudspeaker array producing pulsed cylindrical waves, comprises row of high frequency speakers in front of row of bass- and mid-range loudspeakers

Info

Publication number: DE10310033A1
Application number: DE2003110033
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Kuntze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-16

Abstract

A row of high frequency loudspeakers is placed in coaxial arrangement in front of a row of bass- and mid-range loudspeakers.

Description

Schallwandler in Form eines Linienstrahlers zur Erzeugung und Abgabe von pulsierenden Zylinderwellen.Sound transducer in the form of a line radiator for the generation and delivery of pulsating cylinder waves.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schallwandler in Form eines Linienstrahlers zur Erzeugung und Abgabe pulsierender Zylinderwellen.The present invention relates to a sound transducer in the form of a line radiator for generation and Delivery of pulsating cylinder waves.

Allgemein breitet sich Schall kugelförmig aus und verliert pro Entfernungsverdopplung 6 dB an Schalldruck. Für große Entfernungen reicht im Normalfall ein Lautsprecher nicht aus. Daher werden sogenannte „ Cluster" mehrerer Lautsprecher gebildet, um größere Entfernungen zu überbrücken. Damit wird zwar eine effektive Erhöhung der Lautstärke erreicht, aber der Schalldruck nimmt immer noch um 6 dB pro Entfernungsverdoppelung ab. Interferenzen der einzelnen Schallquellen untereinander sind dabei nicht zu vermeiden. Mehrere übereinander oder nebeneinander „gestackte" Lautsprecher werden also nicht als ein Lautsprecher wahrgenommen. Um das jedoch zu erreichen, müssen die einzelnen Schallwandler akustisch gekoppelt werden, nach Möglichkeit über den gesamten Frequenzbereich.Generally, sound propagates in a spherical shape and loses 6 dB of sound pressure per doubling the distance. For long distances A loudspeaker is usually not sufficient. Therefore, so-called "clusters" of several speakers formed to larger distances to bridge. In order to will be an effective increase the volume reached, but the sound pressure still increases by 6 dB per distance doubling from. There are interferences between the individual sound sources unavoidable. Several loudspeakers "stacked" one above the other or next to one another not perceived as a loudspeaker. However, to achieve that have to the individual sound transducers are acoustically coupled, if possible via the entire frequency range.

Die akustische Kopplung von Schallwandlern ist jedoch abhängig von der Entfernung der Wandler zueinander und von der Frequenz. Der Abstand der Schallwandler zueinander (von Mittelpunkt zu Mittelpunkt ) entspricht einer bestimmten Wellenlänge (λ). Unterhalb dieser Frequenz ist die Kopplung möglich, oberhalb dieser Frequenz nicht mehr.The acoustic coupling of sound transducers is dependent, however on the distance between the transducers and on the frequency. The distance of the transducers from one another (from center to center ) corresponds to a certain wavelength (λ). Below this frequency the coupling is possible no longer above this frequency.

In dem Bereich, in dem die Kopplung erfolgt, breiten sich die Schallwellen nicht mehr kugelförmig (sphärisch), sondern als kohärente Schallwellen, zylinderförmig aus. (s. 1). Bildlich liegt ein pulsierender Zylinder vor der „Schallzeile" vor.In the area in which the coupling takes place, the sound waves no longer propagate spherically (spherically), but as cylindrical sound waves. (S. 1 ). Figuratively, there is a pulsating cylinder in front of the "sound line".

Die mathematischen Grundlagen hierfür finden sich bei M. Urban et al., „Sound Fields Radiated by Multiple Sound Source Arrays", 1992, 92. AES – Convention, Wien.Find the mathematical basis for this M. Urban et al., “Sound Fields Radiated by Multiple Sound Source Arrays ", 1992, 92nd AES - Convention, Vienna.

Frequenz und die Länge der Schallzeile bestimmen, wie weit der Schallzylinder in den Raum reicht. Danach bricht der Zylinder auf und der Schall breitet sich wieder kugelförmig aus. Diese beiden Bereiche werden von den vorgenannten Autoren „ Fresnel-Region" (für die Region der Zylinderwelle) bzw. „ Fraunhofer-Region" (für die Region der Kugelwelle) genannt. In der Fachliteratur haben sich jedoch hierfür die Begriffe „ Nahfeld" bzw. „Fernfeld" eingebürgert.Frequency and the length of the Sound line determine how far the sound cylinder extends into the room. After that the cylinder breaks open and the sound spreads again spherically. These two areas are described by the aforementioned authors "Fresnel Region" (for the region the cylinder shaft) or "Fraunhofer region" (for the region the spherical shaft). However, in the specialist literature therefor the terms "near field" or "far field" are naturalized.

Stellt man sich also die Zylinderwelle als pulsierenden Zylinder vor der Schallzeile vor, (s. 2) so unterscheidet sich dieser in zwei wesentlichen Punkten von der sphärischen Ausbreitung:

1.) Die gesamte Fläche schwingt in vertikaler Richtung als eine Einheit und strahlt somit eine kohärente Schallwelle ab.
2.) Im Unterschied zu einer Kugelwelle, die pro Entfernungsverdoppelung 6 dB an Schalldruck verliert, nimmt die Zylinderwelle lediglich um 3 dB pro Entfernungsverdoppelung ab, was besonders bei der Überbrückung großer Distanzen ins Gewicht fällt.

If you imagine the cylinder shaft as a pulsating cylinder in front of the sound line, (see 2 ) this differs from the spherical spread in two main points:

1.) The entire surface vibrates in the vertical direction as a unit and thus emits a coherent sound wave.
2.) In contrast to a spherical wave, which loses 6 dB of sound pressure per doubling of distance, the cylinder wave only decreases by 3 dB per doubling of distance, which is particularly important when bridging long distances.

Da eine akustische Kopplung von Schallwandlern nur dann stattfindet, wenn der Abstand zwischen den Wandlern ( von Mittelpunkt zu Mittelpunkt ) kleiner ist als die Wellenlänge, ist dies unproblematisch, sofern die Frequenzen bis zu 1,5 kHz ( λ = 22,66 cm ) betragen. Eine Menge von 8" – Treibern (⌀ ca. 21 cm ) koppelt also unterhalb von 1,5 kHz zu einem Linienstrahler. Für den Mittelhochtonbereich werden heutzutage üblicherweise 1,5'' oder 2''- Druckkammertreiber eingesetzt, deren Durchmesser auch bis zu 18 cm ( z. B.: 2'' -Treiber BMS 4590, 18 cm ⌀ oder 1,5" – Treiber ND1480 von Eighteen-Sound, ⌀ = 13 cm ) sein können. Durch diese physischen Größen der Treiber werden die Grenzen gesetzt, oberhalb derer eine Kopplung auf diesem Weg nicht mehr möglich ist.Because an acoustic coupling of sound transducers only takes place if the distance between the transducers (from Center to center) is smaller than the wavelength this is not a problem if the frequencies are up to 1.5 kHz (λ = 22.66 cm). A lot of 8 "drivers (⌀ approx. 21 cm) couples to a line source below 1.5 kHz. For the Midrange tones are typically 1.5 '' or 2 '' these days Pressure chamber drivers are used, the diameter of which can also be up to 18 cm (e.g. 2 '' driver BMS 4590, 18 cm ⌀ or 1.5 "driver ND1480 from Eighteen-Sound, ⌀ = 13 cm). Through these physical sizes of Drivers are set the limits above which a coupling no longer possible in this way is.

Um dennoch in diesen Frequenzbereichen eine Kopplung zu ermöglichen, werden sogenannte „Waveguides" , eine Art Wellenformer, verwendet, beispielsweise von JBL ( s. 3 ) ( JBL Professional, 8400 Balboa Blvd., Northridge. CA 91329, USA.) Diese waveguides formen die ursprünglich sphärischen Wellen eines oder mehrerer Treiber in eine ebene Welle um. Siehe hierzu: A. Goertz, „ Theoretische Grundlagen zur Anwendung von Line Arrays in der modernen Beschallungstechnik" , www.anselmgoertz.de.In order to enable coupling in these frequency ranges, so-called "waveguides", a type of wave shaper, are used, for example from JBL (see 3 ) (JBL Professional, 8400 Balboa Blvd., Northridge. CA 91329, USA.) These waveguides transform the originally spherical waves of one or more drivers into a plane wave. See also: A. Goertz, "Theoretical foundations for the use of line arrays in modern PA technology", www.anselmgoertz.de.

Ein zusätzlicher Bestandteil heutiger Line-Arrays ist die Möglichkeit, abweichend vom Ideal des geraden Linienstrahlers, die Schallzeilen zu „ biegen" , was allgemein als „ curving" bezeichnet wird. Line-Arrays werden meist dazu benutzt, um größere Entfernungen zu überbrücken. Um dies ungehindert machen zu können, werden sie nach Möglichkeit hoch gehängt ins freie Schallfeld. Das kann dazu führen, daß die unmittelbar davor oder darunter liegenden zu beschallenden Bereiche nicht von der Zylinderwelle erfasst werden. deswegen werden die Line-Arrays nach unten hin zunehmend gebogen. Mit diesem „curving" geht jedoch zum Teil ein Leistungsabfall einher.An additional part of today Line arrays is the way deviating from the ideal of the straight line emitter, the sound lines to "bend" what is general is referred to as "curving". Line arrays are mostly used to bridge larger distances. Around to be able to do this unhindered if possible hung up into the free sound field. This can lead to the fact that immediately before or areas to be sonicated underneath not from the cylinder shaft be recorded. therefore the line arrays are increasing downwards bent. With this "curving" however goes to Part of a drop in performance.

Die Waveformer sind in ihrer Konstruktion sehr aufwendig. Die dazugehörigen Kompressionstreiber können sehr schwer werden. Konventionelle 2''- Treiber, wie z.B. der o.g. BMS 4590 wiegen bis zu 9 kg, während neuere Treiber mit Neodym Magneten immer noch ein Gewicht von 3 kg/Stck. wiegen. Einige Line-Arrays werden zudem mit mehreren dieser Treiber bestückt, um den gewünschten Effekt zu bekommen. Zu dem Gewichtsfaktor kommt dann noch der Kostenfaktor hinzu, denn gerade die Kompressionstreiber sind relativ teuer. Diese Kompressionstreiber werden unterhalb ihrer Grenzfrequenz durch Membranlautsprecher (z.B. die oben bereits angeführten 8''er) ergänzt. Diese wiederum sind im Normalfall erheblich leiser als die Druckkammertreiber, so daß der relativ hohe Schalldruck der Treiber aktiv oder passiv an das Pegelniveau der Membranlautsprecher nach unten angepasst werden muß. Es müssen also sehr viel Gewicht und hohe Kosten eingesetzt werden, um den erreichten Pegel wieder abzusenken.The construction of the waveformers is very complex. The associated compression drivers can be very difficult. Conventional 2 '' drivers, such as the above-mentioned BMS 4590, weigh up to 9 kg, while newer drivers with neodymium magnets still weigh 3 kg / each. to weigh. Some line arrays are also equipped with several of these drivers to achieve the desired effect. To the Ge weight factor then comes the cost factor, because the compression drivers are relatively expensive. These compression drivers are supplemented below their cut-off frequency by membrane loudspeakers (e.g. the 8 '' already mentioned above). These, in turn, are usually considerably quieter than the pressure chamber drivers, so that the relatively high sound pressure of the drivers has to be adjusted actively or passively to the level of the diaphragm loudspeakers. So a lot of weight and high costs have to be used to lower the level reached again.

Gewöhnlich erreicht ein einziges Modul solcher Line-Array – Systeme ein Gewicht von ca. 90 kg oder mehr. (z.B.: EAW KF 760). Da Line-Arrays im Normalfall nicht mehr aufgestellt, sondern aufgehängt werden müssen, ergibt sich durch die berechtigt hohen Sicherheitsanforderungen ein immens hoher technischer, organisatorischer und finanzieller Aufwand an den Gehäusen und an der entsprechenden „ Flying-Hardware" .Usually one reaches Module of such line array systems a weight of about 90 kg or more. (e.g .: EAW KF 760). Because line arrays normally no longer has to be set up, but must be hung up the immense due to the justified high security requirements high technical, organizational and financial expenditure the housings and on the corresponding "flying hardware".

Durch den hohen Materialeinsatz wird auch die optische Erscheinung geprägt. So sind die Abmessungen z.B. des X-Line- Moduls von Electro-Voice: ca: 49,4 × 124 × 74 cm, (N × B × T) bei einem Gewicht von ca. 116 kg. (s. 4). (EVI Audio, Buchanan, Michigan, USA).The high appearance of material also shapes the visual appearance. For example, the dimensions of the X-Line module from Electro-Voice are: approx. 49.4 × 124 × 74 cm, (N × W × D) with a weight of approx. 116 kg. (S. 4 ). (EVI Audio, Buchanan, Michigan, USA).

Bei einer Schallzeilenlänge von ca. 5m ( entspricht etwa 10 Module) ergibt sich immerhin eine Fläche von ca. 6m² bei einem handzuhabenden Gewicht von 1.160 kg.With a sound line length of approx. 5m (corresponds to approx. 10 modules) there is at least an area of approx. 6m ² with a manageable weight of 1,160 kg.

Es sind Module bekannt, wobei die waagerechten Flächen der einzelnen Module nicht nach hinten konisch zulaufen, so daß beim sog. „curving" die Gehäuse vorne auseinanderklaffen, die Zylinderwelle aufbricht und in sphärische Wellenfronten übergeht und somit wirkungslos ist.Modules are known, the horizontal surfaces of the individual modules do not taper backwards, so that the housing at the front during "curving" gaping apart, the cylinder shaft breaks open and merges into spherical wave fronts and is therefore ineffective.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Schallwandler in Form eines Linienstrahlers zur Erzeugung und Abgabe von pulsierenden Zylinderwellen zur Verfügung zu stellen, der ein breites Frequenzspektrum umfaßt, beim Hören die akustische Wahrnehmung als aus einer Schallquelle stammend, vermittelt, konstruktiv einfach gestaltet ist, geringes Gewicht und Raumbedarf aufweist und kostengünstig herstellbar ist.It is therefore the task of the present Invention, the aforementioned disadvantages of the prior art avoid and a transducer in the form of a line radiator available for the generation and delivery of pulsating cylinder shafts places that encompass a wide frequency spectrum, the acoustic perception when listening as coming from a sound source, mediated, structurally simple is designed, light weight and space requirements and inexpensive to manufacture is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schallwandler in Form eines Linienstrahlers mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.This object is achieved according to the invention a sound transducer in the form of a line radiator with the features of claims solved.

Das im folgenden geschilderte Schallzeilenmodul dient als Fallbeispiel für die Realisierbarkeit der vorher angeführten Kriterien. (s. 5)The sound line module described below serves as a case study for the feasibility of the previously mentioned criteria. (S. 5 )

Das Grundmodul beinhaltet zwei Bassmittelton Lautsprecher mit einem Durchmesser von je 13,5 cm. (5.1). Sie werden so dicht wie möglich aneinander montiert. Sie werden von hinten gegen die Frontplatte (5.2) montiert, die gerade so groß ist, daß die beiden Lautsprecher darauf Platz finden. (13,5 × 27 cm). Die Schallwandöffnungen der einzelnen Schallwandler werden nach vorne hin als Trichter ausgeführt, (5.3) so daß von den 367 cm² Schallwand ca. 80% (286 cm²) reine Schallabstrahlfläche sind. Der Abstand der beiden Wandler von Mittelpunkt zu Mittelpunkt beträgt 13,5 cm, (5.4) was einer oberen Kopplungsfrequenz von etwas mehr als 2.500 Hz entspricht.The basic module contains two bass midrange speakers, each with a diameter of 13.5 cm. (5.1). They are assembled as close together as possible. They are mounted from behind against the front plate (5.2), which is just large enough to accommodate the two speakers. (13.5 × 27 cm). The baffle openings of the individual sound transducers are designed as funnels at the front, (5.3) so that of the 367 cm ² baffle about 80% (286 cm ² ) are pure sound radiation area. The distance between the two transducers from center to center is 13.5 cm, (5.4) which corresponds to an upper coupling frequency of slightly more than 2,500 Hz.

In der Längsachse der Frontplatte wird eine ca. 34 mm breite und ca. 5mm tiefe Nut mittig über die ganze Höhe der 18 mm dicken Frontplatte gefräst. Sie dient als Aufnahme für eine ebenso große Platine, auf der 8 Hochtöner (5.5) mit einem Durchmesser von je 33,5 mm dicht aneinander in Zeilenform montiert und direkt auf der Platine verkabelt und angeschlossen werden. Vor diese Hochtonzeile wird jetzt noch eine Platine montiert, (5.6) in die für jeden einzelnen Hochtöner noch ein Schalltrichter eingefräst ist. (5.7) Somit ist die Hochtonzeile coaxial zu der Bassmitteltonzeile angebracht und entspricht so dem Ideal der „einen" Schallquelle und zwar für den gesamten Frequenzbereich von 80 – 22.000 Hz, den das System überträgt. (s. 6). Die elektrische Trennung von Bassmitten- und Hochtonlautsprechern geschieht mittels eines passiven.In the longitudinal axis of the front panel, an approx. 34 mm wide and approx. 5 mm deep groove is milled centrally over the entire height of the 18 mm thick front panel. It serves as a receptacle for an equally large circuit board on which 8 tweeters (5.5) with a diameter of 33.5 mm each are mounted close to each other in a row and wired and connected directly to the circuit board. A circuit board is now installed in front of this tweeter line (5.6), into which a horn is milled for each individual tweeter. (5.7) The tweeter line is thus coaxial with the bass midrange line and thus corresponds to the ideal of "one" sound source for the entire frequency range of 80 - 22,000 Hz that the system transmits. 6 ). The electrical separation of mid-range and tweeters is done using a passive.

Netzwerkes, das im Inneren des Gehäuses untergebracht ist, bei 3.600 Hz mit 12 dB/Oktave. (Kann wahlweise auch mit aktiven Filtern geregelt werden). Da somit der Schalldruck der Hochtöner unterhalb von 3.600 Hz um mindestens 12 dB/Okt. abfällt, wäre ein nahtloser Übergang zu der oberen Koppelfrequenz der Bassmittenlautsprecher (2.500 Hz) nicht optimal gewährleistet. Durch die jedem Hochtonschallwandler vorgeschalteten Schalltrichter wird der Pegel der Hochtöner jedoch in diesem Bereich akustisch so „hochtransformiert, daß ein nahtloser Übergang der zu koppelnden Frequenzbereiche realisiert wird, ohne die Treiber elektrisch mehr zu belasten. (s. 7). Ein solches Modul wiegt ca. 6 kg.Network, which is housed inside the housing, at 3,600 Hz with 12 dB / octave. (Can optionally also be controlled with active filters). Since the sound pressure of the tweeters below 3,600 Hz by at least 12 dB / oct. drops, a seamless transition to the upper coupling frequency of the bass center speakers (2,500 Hz) would not be optimally guaranteed. However, the level of the tweeters is acoustically “transformed up” in this area by the sound funnels connected upstream of each tweeter transducer, so that a seamless transition of the frequency ranges to be coupled is realized without placing an additional load on the drivers. (S. 7 ). Such a module weighs approx. 6 kg.

Durch die zeilenförmige Anordnung aller Schallwandler beinhaltet jedes dieser Module bereits die charakteristischen Merkmale einesDue to the linear arrangement of all sound transducers each of these modules already contains the characteristic features one

Linienstrahlers. Um daraus ein Line-Array zu konfigurieren, dessen Zylinderwelle weiter in den zu beschallenden Raum reicht, müssen jetzt lediglich – nach den räumlichen Vorgaben – entsprechend viele dieser Module in einer Linie aneinander gereiht werden. Der Bereich der Zylinderwelle, wie bereits vorher erwähnt auch „Nahfeld" genannt, berechnet sich nach der Formel: R = L²/2λ. (L = die Länge der Zeile in Metern und λ = die zu betrachtende Frequenz in Metern). Wie man erkennen kann, ist dies abhängig von der jeweils betrachteten Frequenz. Nimmt man acht der oben beschriebenen Grundmodule als Beispiel, hat man einen Linienstrahler von ca. 2,40 m Länge. (s. 8). Daraus ergibt sich rechnerisch eine Ausdehnung der Zylinderwelle für

Line source. To configure a line array, the cylinder shaft of which extends further into the room to be irradiated, all that is required now is to line up the corresponding number of these modules in a line according to the spatial requirements. The area of the cylinder wave, as already mentioned before also called "near field", is calculated according to the formula: R = L ² / 2λ. (L = the length of the line in meters and λ = the frequency to be considered in meters). How to this depends on the frequency under consideration. If you take eight of the basic modules described above as an example, you have a line array of approx. 2.40 m in length. 8th ). This arithmetically results in an expansion of the cylinder shaft for

Daraus läßt sich u.a. ableiten, daß bereits mit relativ kurzen Linienstrahlern für hohe und mittlere Frequenzen große Entfernungen überbrückt werden können und daß man, will man dieselbe Entfernung auch für tiefe Frequenzen erreichen, den Linienstrahler entsprechend lang machen muß.Among other things, deduce that already with relatively short line sources for high and medium frequencies size Distances are bridged can and that you if you want to reach the same distance for low frequencies, must make the line radiator correspondingly long.

Eine andere Schlussfolgerung daraus ist die, daß ein Linienstrahler, zumal wenn er im ganzen Frequenzbereich arbeitet, unterhalb einer Länge von 1,20 m kaum einen Sinn macht. Deswegen ist es sinnvoll, die Schallwandler aus vier der oben beschriebenen Grundmodule in einem Gehäuse zusammen zu fassen. (s. 9). Auch noch größere Baugruppen sind realisierbar. Bei der geringen Baugröße und dem geringen Gewicht erhält man eine Schallzeile von ca. 1,20 m Länge bei einem Gewicht von ca. 24 kg. Das ist eine Größenordnung, die immer noch leicht von einer Person gehandhabt werden kann und bringt eine nochmalige Reduzierung an Gewicht und Kosten. Die anfangs beschriebenen Grundmodule kann man zwar dafür genau so gut einsetzen, eignen sich aber in diesem Zusammenhang besonders als „Curving-Module". Darauf werde ich an anderer Stelle noch genauer eingehen.Another conclusion is that a line emitter, especially if it works in the entire frequency range, hardly makes sense below a length of 1.20 m. Therefore it makes sense to combine the sound transducers from four of the basic modules described above in one housing. (S. 9 ). Even larger assemblies can be realized. With the small size and low weight, you get a sound line of approx. 1.20 m in length with a weight of approx. 24 kg. This is a size that can still be easily handled by one person and brings yet another reduction in weight and cost. The basic modules described at the beginning can be used just as well for this, but are particularly suitable in this context as "curving modules". I will go into this in more detail later.

Eine weitere Ableitung aus der oben aufgestellten Tabelle ist folgende:
Will man mit einem Linienstrahler eine Zylinderwelle mit einem breiten Frequenzspektrum über eine vorher genau definierte Entfernung bringen, so wird diese Entfernung nie von allen Frequenzen gleichermaßen erreicht. Für ein Line-Array von 2,40 m Länge zum Beispiel hat das „ Nahfeld" für 2.400 Hz eine Ausdehnung von 20,32 m, für 4.800 Hz aber bereits die doppelte. (s. 10). Wenn am Ende dieses angenommenen Schallfeldes von ca. 20 m zum Beispiel eine reflektierende Wand steht, würden die Frequenzen oberhalb 2.400 Hz, deren Zylinderwelle ja zum Teil erheblich weiter reicht, dort reflektieren und sich als Störschall negativ bemerkbar machen. Umgekehrt bedeutet das, wenn man die notwendige Länge der Schallzeile für die Frequenzen um 4.800 Hz berechnet, würde die Zylinderwelle für 2.400 Hz bereits nach der Hälfte der eigentlich zu überbrückenden Distanz zu einer sphärischen Wellenfront aufbrechen, mit den schon geschilderten negativen Eigenschaften – Interferenzerscheinungen und ein Pegelabfall von 6 dB anstatt nur 3 dB pro Entfernungsverdoppelung bei der Zylinderwelle. Durch die coaxiale und weitgehenst modulare Bauweise meiner Linienstrahler kann man jedoch genau vorausberechnen, wie lange zum Beispiel die Hochtonzeile sein muß, um dieselbe Ausdehnung als Zylinderwelle zu erreichen wie z.B die Mitteltonzeile. Dies ist eine weitere Möglichkeit der Klangoptimierung und erheblicher Kostenreduzierung, die sich durch den Aufbau der einzelnen Module mit kleinen und kleinsten Schallwandlern ergibt.Another derivation from the table above is the following:
If you want to use a line radiator to bring a cylindrical wave with a broad frequency spectrum over a previously defined distance, this distance will never be reached equally by all frequencies. For example, for a line array of 2.40 m in length, the "near field" has an extension of 20.32 m for 2,400 Hz, but already doubles for 4,800 Hz. 10 ). If, for example, there is a reflecting wall at the end of this assumed sound field of approx. 20 m, the frequencies above 2,400 Hz, the cylinder wave of which in some cases extends considerably further, would reflect there and have a negative impact as noise. Conversely, this means that if one calculates the necessary length of the sound line for the frequencies around 4,800 Hz, the cylinder wave for 2,400 Hz would break up to a spherical wavefront after half the actual distance to be bridged, with the negative properties already described - interference phenomena and a Level drop of 6 dB instead of only 3 dB per doubling the distance for the cylinder wave. Due to the coaxial and largely modular design of my line emitters, you can calculate exactly how long the tweeter line has to be, for example, in order to achieve the same extension as a cylinder wave, such as the mid-range line. This is another way of sound optimization and considerable cost reduction, which results from the construction of the individual modules with small and very small transducers.

Die Gehäuse der Linienstrahler können grundsätzlich aus jedem Material gefertigt werden. Im vorliegenden Fallbeispiel sind die Gehäuse aus Multiplex-Holz gebaut. Die Frontplatte hat eine Stärke von 18 mm, alle anderen teile sind 12 mm stark. Die Abmessungen der Frontplatte sind durch die Abmessungen der Lautsprecher festgelegt, wie bereits vorher geschildert. Somit sind Breite und Höhe der Gehäuse-Innenabmessungen definiert. Das Netto-Gehäusevolumen wird nun durch die Gehäusetiefe festgelegt. Sie wird so gewählt, daß die eingebauten Bassmittelton-Lautsprecher bis in den Bass hinein arbeiten können, egal, ob das Gehäuse geschlossen oder mittels entsprechend dimensionierter Reflexöffnungen abgestimmt wird. Im Falle des Grundmoduls mit zwei Bassmitteltonlautsprechern ergibt sich so eine Tiefe von ca. 25 cm. Stellt man das Gehäuse so, daß die Lautsprecher auf einer senkrechten Achse stehen und betrachtet nun das Gehäuse von der Seite, sieht man, daß die waagerechten Flächen (Oben und Unten ) nach hinten konisch aufeinander zu laufen und zwar mit einem Winkel von je ca. 5°. Das dient dazu, daß man die einzelnen Gehäuse untereinander abwinkeln („curven") kann, ohne daß die einzelnen Gehäuse dann vorne auseinander klaffen. (s. 11). Dieses würde nämlich bedeuten, daß die Schallzeile unzulässig unterbrochen würde und somit die Ausbreitung einer durchgehenden Zylinderwelle nicht möglich wäre. Die Vorderkanten der Gehäuse bilden beim „curven" die Achse, um die diese Module gedreht werden können.The housings of the line emitters can basically be made from any material. In the present case example, the housings are made of multiplex wood. The front panel has a thickness of 18 mm, all other parts are 12 mm thick. The dimensions of the front panel are determined by the dimensions of the loudspeakers, as previously described. This defines the width and height of the interior dimensions of the housing. The net case volume is now determined by the case depth. It is chosen so that the built-in bass mid-range speakers can work right into the bass, regardless of whether the housing is closed or tuned using appropriately dimensioned reflex openings. In the case of the basic module with two bass mid-range speakers, this results in a depth of approx. 25 cm. If you position the housing so that the loudspeakers are on a vertical axis and now look at the housing from the side, you can see that the horizontal surfaces (top and bottom) run conically towards each other at an angle of approx. 5 °. The purpose of this is that the individual housings can be angled ("curving") without the individual housings then gaping apart at the front. 11 ). This would mean that the sound line would be interrupted inadmissibly and thus the propagation of a continuous cylinder wave would not be possible. When curving, the front edges of the housing form the axis around which these modules can be rotated.

Um die einzelnen Gehäusemodule, gleich ob Grund- oder Mehrfachmodule, untereinander zu verbinden, habe ich eine Metallplatte entwickelt, die an beiden Gehäuseseiten angebracht wird. (s. 12). Sie ist von der Form her auf die Drehachse ausgerichtet und enthält 4 Längslöcher, die auf zwei verschiedenen Radien um die Achse liegen und durch ihre Länge sowohl den minimalsten als auch den maximalsten Drehwinkel bestimmen. Diese Platten werden mit Schrauben fixiert, die ihr Gegenstück als fest montiertes Metallgewinde auf den Innenseiten der Boxen finden. Dadurch ist sowohl eine einwandfreie Verbindung als auch ein stufenloses curving der einzelnen Gehäuse untereinander gewährleistet. Diese Platten, von denen jede einzelne eine Box mit der jeweils nächsten verbindet, können untereinander noch mit Stahlprofilen verbunden werden, so daß alle anfallenden Lasten durch die an den Gehäuseaußenseiten liegenden Verbindungsprofilen abgefangen werden.In order to connect the individual housing modules, whether basic or multiple modules, with each other, I have developed a metal plate that is attached to both sides of the housing. (S. 12 ). Its shape is aligned with the axis of rotation and contains 4 longitudinal holes that lie on two different radii around the axis and determine both the minimum and the maximum angle of rotation due to their length. These plates are fixed with screws, which find their counterpart as a fixed metal thread on the inside of the boxes. This ensures both a perfect connection and a continuous curving of the individual housings with each other. These plates, each of which connects one box to the next, can be connected to each other with steel profiles, so that all loads are absorbed by the connection profiles on the outside of the housing.

Da Line-Arrays sich aufgrund ihrer akustischen Merkmale gerade für die Überbrückung großer Entfernungen anbieten, werden sie nach Möglichkeit weit genug über die Köpfe des Auditoriums „geflogen" , um im freien Schallfeld zu sein. Dieses kann aber bedeuten, daß die Zylinderwelle über die Köpfe der ersten Zuhörerreihen hinweggeht, weil dieser Bereich im toten Winkel des Schallzylinders liegt. Deswegen ist es wichtig, daß die einzelnen Module eines Linienstrahlers die Möglichkeit bieten, die Linie biegen („curven") zu können. (s. 13). Dieses Biegen geht zwar mit einem Leistungsabfall einher, der jedoch im Normalfall erwünscht ist, da der Abstand zu den Zuhörern in diesen Bereichen erheblich geringer ist.Since line arrays are particularly suitable for bridging long distances due to their acoustic characteristics, they are "flown" far enough over the heads of the auditorium as far as possible to be in the free sound field. However, this can mean that the cylinder wave over the heads of the first rows of listeners because this area lies in the blind spot of the sound cylinder. It is therefore important that the individual modules of a line source offer the possibility of being able to "curve" the line. (S. 13 ). This bending is accompanied by a drop in performance, but this is normally desirable since the distance to the listeners is considerably smaller in these areas.

Der Hauptanspruch der Erfindung besteht darin, Linienstrahler zu erstellen, die über den gesamten Bereich des menschlichen Hörvermögens – und darüber hinaus – kohärente Schallwellen erzeugen, die sich im Raum nicht mehr sphärisch, sondern als pulsierende Zylinderwellen ausbreiten. Dazu setze ich Schallwandler in verschiedenen Größen ein bis hin zu kleinen und kleinsten Wandlern für mittlere, hohe und höchste Frequenzen.The main claim of the invention is in creating line emitters that span the entire area of the human hearing - and beyond - coherent sound waves generate that are no longer spherical in space, but as pulsating Spread out cylinder shafts. To do this, I set transducers in different Sizes one to small and very small converters for medium, high and highest frequencies.

Es ist allgemein bekannt, daß Zeilenanordnungen gleich großer Schallwandler unter bestimmten Voraussetzungen zu einer kohärenten Schallwelle koppeln können. Diese Kopplungsfähigkeit ist abhängig von der Größe der Wandler und dem damit kleinst möglichen Abstand zueinander, von Mittelpunkt zu Mittelpunkt gemessen. Dieser Abstand entspricht einer bestimmten Wellenlänge λ(Frequenz). Unterhalb dieser Frequenz kann die Kopplung funktionieren, oberhalb dieser Frequenz nicht mehr.It is well known that row arrangements same size Sound transducers under certain conditions to a coherent sound wave can couple. This coupling ability depends on on the size of the transducers and the smallest possible Distance to each other, measured from center to center. This Distance corresponds to a certain wavelength λ (frequency). Below this Frequency, the coupling can work above this frequency no more.

Dieses Prinzip bildet auch die Grundlage meiner Erfindung. Üblicherweise werden in der professionellen Beschallungstechnik für den Mittelhochtonbereich jedoch Druckkammertreiber eingesetzt, deren – relativ zur Wellenlänge – große Durchmesser eine Kopplung hoher Frequenzen nicht ermöglicht. Aus diesem Grunde werden allgemein für diesen Frequenzbereich sogenannte „waveguides" entwickelt und eingesetzt, in denen die sphärischen Schallwellen der Treiber in eine möglichst kohärente Wellenform gebracht werden.This principle also forms the basis my invention. Usually are used in professional PA technology for the mid-high range however, pressure chamber drivers are used whose - in relation to the wavelength - large diameters a coupling of high frequencies is not possible. For this reason general for this frequency range developed and used so-called "waveguides", in which the spherical Sound waves of the drivers are brought into a coherent wave form as possible.

Das Besondere meiner Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ich auch in diesem Frequenzbereich kleinere und kleinste Schallwandler einsetze. Der kleinste, mir bisher bekannte Schallwandler, der auch in meinem vorher geschilderten Fallbeispiel zum Einsatz kommt, hat einen Durchmesser von 33,5 mm. Die Erfindung schließt jedoch noch kleinere, die es möglicherweise bereits gibt oder in Zukunft noch entwickelt werden, mit in die Erfindung ein. Diese können dann auch noch wegen ihrer geringen Baugröße coaxial vor den jeweils größeren angebracht werden. Daraus ergeben sich extrem kompakte Module, die sich leicht handhaben lassen. Zudem sind sie leicht zu curven und können in Baugruppen verschiedener Größe zusammengefasst werden.What is special about my invention is characterized in that I Smaller and smallest sound transducers also in this frequency range insets. The smallest transducer known to me so far, which also in my previously described case study is used a diameter of 33.5 mm. However, the invention closes even smaller ones that may be already exists or will be developed in the future Invention one. these can then also because of their small size coaxial in front of each larger attached become. This results in extremely compact modules that are lightweight handle. They are also easy to curve and can be used in Assembled assemblies of different sizes become.

Claims

Sound transducer in the form of a line radiator for generating and emitting pulsating cylinder waves, characterized in that a row of tweeters is arranged in a linear arrangement in front of a row of bass mid-range speakers in a linear arrangement.

Sound transducer according to claim 1, characterized in that they can be arranged as multiple modules.