X4L - wzmacniacz z DSP z serii X
Biznes „nagłośnieniowy” – w porównaniu z innymi dziedzinami techniki (np. przemysłem samochodowym, czy ...
Cel mojej wizyty był zgoła inny. A że jesteśmy pismem o ściśle ukierunkowanym profilu, to domyślacie się pewnie, że musiał on być z tymże profilem związany. Tak też i w istocie było. Tematem niniejszego artykułu będzie instalacja nagłośnieniowa, którą wykonała firma Konsbud-Audio w Wodnym Centrum Rekreacyjno-Sportowym Aquasfera, zbudowanym pod auspicjami i ze środków dostarczonych przez Urząd Województwa Warmińsko-Mazurskiego. Projekt był współfinansowany ze środków Unii Europejskiej.
Budynek ma łącznie 20.207 metrów kwadratowych powierzchni użytkowej, w tym 1.814 zajmuje woda, licząc lustro głównego basenu sportowego, jak i rekreacyjnego ze sztuczną rzeką i kaskadą wodną. Kubatura obiektu wynosi łącznie 116.280 metrów sześciennych. Omawiana w niniejszym artykule instalacja nagłośnieniowa pracuje wyłącznie w głównej hali obiektu, jednak dzięki zintegrowaniu jej z dźwiękowym systemem ostrzegawczym (o czym powiem nieco szerzej kilka akapitów dalej) istnieje możliwość transmisji dźwięku także do innych stref. W hali głównej mieści się basen pływacki o wymiarach olimpijskich, a także trybuna dla ponad 1.500 widzów, w tym 8 niepełnosprawnych. Dodatkową trybunę na 146 miejsc zajmują zawodnicy.
REALIZACJA
Podstawowym założeniem, jakie postawiono wykonawcom, było zapewnienie jak najlepszej zrozumiałości mowy oraz jakości emitowanych sygnałów dźwiękowych podczas odbywających się na terenie Hali Głównej imprez masowych, takich jak zawody pływackie, a także imprez o innym charakterze. Pracownikom firmy Konsbud-Audio przyszło zmierzyć się z obiektem dość trudnym pod względem akustycznym. Trudności nastręczał bowiem nie tylko fakt, że główna hala pływacka ma formę i wymiary sporej hali sportowej, z czego wynika bardzo duży – sięgający ponad 5 sekund – czas pogłosu, ale też panuje w niej atmosfera „tropikalna”. Powietrze ma bowiem bardzo wysoką wilgotność, a na dodatek w słoneczne dni, jak ten, gdy składałem opisywaną wizytę, mocno się nagrzewa od blaszanego dachu, a także przez dużą, przeszkloną ścianę południową.
Te czynniki oczywiście mają znaczący wpływ na propagację dźwięku. No, ale cóż, nie było innego wyjścia, jak sobie z tym wszystkim poradzić. Problem akustyki rozwiązano poprzez zastosowanie odpowiednich opóźnień i korekcji na poszczególnych liniach głośnikowych, programując je w procesorach wzmacniaczy. Użyto filtrów półkowych Coupling CPL, redukujących częstotliwości niskie i niskiego środka, odpowiedzialne za powstawanie wrażenia pogłosowości. Wartość filtru Coupling CPL została dobrana dla każdej z trzech stref niezależnie, z racji różnych odległości zestawów głośnikowych od widowni. Sam na własne uszy słyszałem, że przekaz słowny jest w pełni zrozumiały, zaś jakość brzmienia odtwarzanej muzyki nienaganna. Jednym słowem wymagania zostały całkowicie spełnione.
Jednak nie był to jedyny problem do rozwiązania. Strop hali głównej hali podparty jest na dźwigarach połączonych szkieletem ze stalowych rur. I całe szczęście, że rury te istnieją, albowiem w czasie, gdy wykonywano prace instalacyjne basen był już wypełniony wodą. Wspomniane rury umożliwiły działanie ekipie alpinistycznej, której zlecono zamontowanie głośników i okablowania.
INSTALACJA
Instalację nagłośnieniową oparto na produktach dwóch marek – głośnikach i wzmacniaczach d&b audiotechnik oraz procesorach DSP firmy BIAMP Systems, która – przypomnijmy – również jest reprezentowana w Polsce przez Konsbud-Audio. Zacznijmy więc od wyposażenia stricte nagłośnieniowego. Głośniki zawieszone zostały na wspomnianym wcześniej szkielecie z rur. Posłużyły do tego dedykowane uchwyty, mające stosowne atesty bezpieczeństwa. Dodatkowym zabezpieczeniem są stalowe linki asekuracyjne o średnicy 4 milimetrów, również atestowane. Z uwagi na wysoką wilgotność w miejscu pracy użyto tu głośników odpornych na działanie tejże wilgotności – d&b audiotechnik 12S-D w wersji WR (o klasie odporności na wilgoć IP34). Zastosowano przy tym dwie metody łączenia przewodów – bezpośrednie lutowanie, z użyciem zabezpieczenia w postaci podwójnej koszulki termokurczliwej, oraz złącza typu Speakon NLT4.
Przy okazji kilka słów o samych głośnikach 12S-D, bo, o ile dobrze pamiętam, nie były one jeszcze opisywane na naszych łamach. 12S-D to pasywne zestawy dwudrożne, należące do „białej” rodziny produktów d&b, a zbudowane na bazie 12-calowego woofera neodymowego oraz drivera ciśnieniowego o średnicy wylotu 1,4”. Głośniki zamknięte są w obudowie ze sklejki szkutniczej, pokrytej odpornym na uderzenia lakierem w „domyślnym” kolorze – wbrew przynależności zestawów do grupy „białych” – czarnym. Co ciekawe, jako zestawy przeznaczone do zastosowania m.in. w obiektach sportowych legitymują się certyfikatem odporności na uderzenia piłką, zgodnym z normą DIN 18032-3. Moc pojedynczego zestawu 12S-D to 300 W RMS i 1.600 W szczytowej. Pozwala ona wytworzyć ciśnienie akustyczne na poziomie 130 lub 133 dB SPL, w zależności od tego czy zestaw zasilany jest przez wzmacniacz D6, czy też D12. Zakres przetwarzanych częstotliwości zamyka się w granicach 48 Hz-18 kHz, przy spadku -5 dB. Driver wysokotonowy tworzy tandem wraz z obrotową tubą – poprzez jej obrócenie można zmienić obszar dyspersji dźwięku. Jednak, co interesujące, wraz z owym obróceniem nie następuje tu po prostu zamiana wartości wskaźników poziomego z pionowym. W jednym ustawieniu horna uzyskujemy bowiem pokrycie 75 × 50 stopni, podczas gdy w drugim jest to aż 110 × 55. Na logikę biorąc może to świadczyć o tym, że punkt podziału pasma pomiędzy przetworniki leży stosunkowo wysoko i woofer ma znaczący wpływ na ukształtowanie kątów dyspersji. Łącznie w głównej hali Centrum zawieszonych zostało 18 sztuk 12S-D. Do ich napędzania zastosowano pięć wzmacniaczy D12. Ponieważ wzmacniacze te są naszym Czytelnikom już doskonale znane, toteż oszczędzę sobie trudu ich opisywania.
Sercem całego systemu nagłośnieniowego są dwa procesory DSP Audia- FLEX CM produkcji BIAMP Systems. To w nich krzyżują się drogi sygnałów, które można poddać wszechstronnej obróbce. Procesory Audia charakteryzują się bowiem w pełni otwartą architekturą, i to zarówno na warstwie sprzętowej, jak i programowej. Wyposażenie ich w dwanaście slotów, które można wykorzystać do montażu dowolnego zestawu kart podwójnych wejść/wyjść, a także w redundantny port CobraNet czyni je jednymi z najbardziej elastycznych rozwiązań tego typu, jakie są obecnie dostępne na rynku. Oprócz kart we/ wy dostępne dla tego modelu są także opcjonalne karty AEC. Dzięki procesorom AudiaFLEX CM można było też zrezygnować z wszelkich urządzeń analogowych, które byłyby odpowiedzialne za obróbkę sygnałów – użyte DSP realizują wszelkie procesy związane z przetwarzaniem sygnałów, czyli korekcję, regulację dynamiki, a także opóźnienia itd. Ponadto odpowiadają one za komutację wszystkich sygnałów, jakie „krążą” w systemie.
Ten krótki wykaz funkcji nie wyczerpuje zresztą tematu funkcjonalności omawianych procesorów. Zapanowanie nad tym całym arsenałem umożliwia dedykowane oprogramowanie Audia. Pozwala ono zaprojektować cały system metodą układania i łączenia poszczególnych modułów przetwarzania i komutacji sygnałów oraz dokonywać wszelkich zmian parametrów audio w czasie rzeczywistym. Do kontroli pracy już działającego systemu służy dedykowane oprogramowanie daVinci, które pozwala na stworzenie unikatowego dla każdej instalacji, graficznego panelu sterowania. Dzięki temu oprogramowaniu do dyspozycji użytkownika oddano szereg narzędzi diagnostycznych i pomiarowych. Wraz z procesorami AudiaFLEX CM oprogramowanie to tworzy ekstremalnie wydajny i elastyczny w zarządzaniu zestaw.
Skąd się biorą sygnały, które są najpierw przetwarzane przez DSP, a później odtwarzane przez wzmacniacze i głośniki? Źródeł tych sygnałów jest kilka. Przede wszystkim są to systemy bezprzewodowe Audio-Technica serii 4000. Dzięki zastosowaniu dwóch szerokopasmowych anten kierunkowych LDPA Audio-Technica ATW-A49 nie ma żadnych problemów z zasięgiem – sygnały z nadajników bezprzewodowych docierają do miejsca przeznaczenia bez zaników i zakłóceń. Zestawu dopełniają kolejne dwa mikrofony Audio-Technica, ES915C na gęsiej szyjce, przeznaczone dla komentatorów, których miejscem pracy jest wydzielone pomieszczenie. Drugie źródło stanowi odtwarzacz DVD DENON DN-V310. Oprócz niego w szafie teletechnicznej, która mieści także pozostałe elementy systemu nagłośnieniowego (poza głośnikami, rzecz jasna), zainstalowano cyfrowy rejestrator DENON DN-F650R. Ostatnim, zewnętrznym źródłem sygnałów są dwa 8-kanałowe ekspandery wejściowe BIAMP AUDIA EXPI. Są to urządzenia wyposażone w osiem wejść mikrofonowo-liniowych, 24-bitowe przetworniki A/C, pracujące z częstotliwością próbkowania 48 kHz, a także wyświetlacz LCD i enkoder na przednim panelu, za pomocą których można urządzenie programować i konfigurować.
Tory wejściowe źródeł, które będą podłączane do ekspanderów BIAMP Audia EXPI, zostały wyposażone w niezależną regulację wzmocnienia, filtry górnoprzepustowe, 7-pasmowe korektory parametryczne oraz kompresory, a także niezależną regulację głośności. Ponieważ nie można przewidzieć, jakie źródła i o jakim poziomie sygnału będą podłączane do wejść ekspanderów, użytkownik ma dostęp do wszystkich nastaw, mogąc w każdej chwili przywrócić domyślne ustawienia wszystkich parametrów za pomocą jednego polecenia, dostępnego z poziomu pulpitu sterującego. To, że wszystkie osiem sygnałów cyfrowych, powstałe z przetworzenia analogowych sygnałów wejściowych, przesyłane są do procesorów AudiaFLEX za pośrednictwem łącz CobraNet oznacza, iż ekspandery można podłączać w dowolnych miejscach obiektu, przy wykorzystaniu sieci strukturalnej, obejmującej cały budynek. Podobnie rzecz się ma z czterokanałowymi ekspanderami wyjściowymi, Audia EXPO-4, które obsługują czterokanałową cobranetową transmisję cyfrową, przetwarzając odebrane sygnały na postać analogową i wyprowadzając je poprzez cztery wyjścia mikrofonowo-liniowe. EXPO-4 mają o połowę mniejszą szerokość, niż EXPI i, w odróżnieniu od ekspanderów wejściowych, mogą być zasilane za pomocą zewnętrznego zasilacza bądź przy wykorzystaniu PoE (Power over Ethernet).
INTEGRACJA Z SYSTEMEM DSO
Budynek Wodnego Centrum Rekreacyjno Sportowego Aquasfera jest budynkiem użyteczności publicznej. Dlatego też został w nim zainstalowany system Dźwiękowy System Ostrzegawczy. Jednym z wymagań stawianych przed firmą Konsbud-Audio było zintegrowanie instalowanego systemu nagłośnieniowego z obecnym już w budynku DSO. Integracja ta miała polegać na umożliwieniu sterowania systemem nagłośnienia z poziomu DSO poprzez zdalne mutowanie wejść i wyjść tegoż systemu w przypadku wystąpienia alarmu. W tym celu zastosowano moduł wejść/wyjść logicznych LOGIC BOX firmy BIAMP Systems. Moduł ten został podłączony do modułu wyjść logicznych systemu DSO, a ten przekazuje do Logic Box’a komunikat o alarmie lub jego braku w postaci różnicy napięć. Następnie Logic Box przetwarza odebrany komunikat do postaci komendy logicznej, zaś ta wywołuje odpowiedni preset mutujący wejścia i wyjś cia systemu nagłośnienia.
STEROWANIE SYSTEMEM
W celu umożliwienia sterowania systemem dźwiękowym przez użytkownika zastosowano dwa elementy sterujące. Pierwszy z nich to sieciowy, w pełni programowalny, naścienny panel sterowania BIAMP RED-1. Jest to urządzenie, które można zaprogramować w dowolny sposób z poziomu oprogramowania AUDIA. Jednocześnie można doń przypisać 32 różne akcje. Dzięki możliwości łączenia presetów oraz mnogości elementów logicznych (bramek) w oprogramowaniu Audia liczba funkcji przypisanych do panelu sterującego jest w zasadzie nieograniczona. RED-1 komunikuje się z procesorami DSP za pomocą protokołu TCP/IP, a zatem do jego podłączenia wykorzystano również sieć strukturalną budynku. Z racji tego, iż dostęp do panelu sterowania RED-1 mają w zasadzie wszyscy pracownicy WCRS, przewidziano dla niego obsługę jedynie podstawowych funkcji systemu, takich jak WŁĄCZ Dźwięk, WYŁĄCZ Dźwięk, regulację głośności wszystkich stref nagłośnienia w Hali Głównej Basenu oraz regulację głośności poszczególnych mikrofonów i odtwarzacza znajdującego się w pomieszczeniu ratowników. System został skonfigurowany tak, aby po włączeniu głównego zasilania dźwięk był wyłączony. W celu jego uruchomienia należy na panelu RED-1 wybrać funkcję WŁĄCZ Dźwięk. Obsługa panelu RED-1 jest intuicyjna i niezmiernie prosta. Przypomina obsługę iPoda, a menu jest konfigurowalne w języku polskim.
Do sterowania bardziej zaawansowanymi funkcjami systemu służy graficzny panel sterowania, przygotowany pod potrzeby instalacji w oprogramowaniu daVinci firmy BIAMP Systems. Panel ten można wgrać do jakiegokolwiek urządzenia pracującego w oparciu o system Windows XP lub nowszy, wyposażonego we wbudowaną kartę sieciową. Komunikacja pomiędzy system nagłośnienia (procesory DSP) a urządzeniem sterującym odbywa się za pomocą protokołu TCP/IP. Dostęp do panelu sterowania jest chroniony pięciopoziomowym hasłem. Tak więc wyznaczone osoby będą miały dostęp do wszystkich funkcji, a inne tylko do niektórych.
PODSUMOWANIE
System nagłośnieniowy głównej hali Wodnego Centrum Rekreacyjno-Sportowego Aquasfera w Olsztynie to kolejny kawał dobrej roboty, będący dziełem specjalistów z działu instalacji w Konsbud-Audio. Całość jest dobrze przemyślana, zarówno pod względem stricte technicznym, jak i estetycznym, a przy tym bez zastosowania jakichkolwiek zbędnych urządzeń. Za przygotowanie tego udanego projektu odpowiadała firma XL Tech z Olsztyna, zaś realizację prac nadzorowali ze strony firmy Konsbud-Audio Piotr Jankiewicz i Michał Zelman. Jak zawsze też w przypadku prac realizowanych przez firmę Konsbud-Audio instalację wykonano solidnie i schludnie. Chciałbym przy okazji podziękować panu Michałowi Zelmanowi za zaprezentowanie mi instalacji na miejscu, a także za przygotowanie i dostarczenie jej wyczerpującego opisu techniczno-funkcjonalnego, którego fragmenty – z pewnymi skrótami i poprawkami – wykorzystałem w niniejszym materiale.
Marek Korbecki
Więcej informacji o firmie Konsbud-Audio na stronie internetowej: www.konsbud-audio.pl.
