Bose RoomMatch - Progressive Directivity Array

2011-09-04

Prace nad założeniami technologii Progressive Directivity Array trwały parę lat. Jest ona dziełem zespołu inżynierów i konstruktorów z działu systemów profesjonalnych firmy Bose, czyli Professional Systems Division, którego dyrektorem jest wspomniany w artykule o istambulskiej prezentacji Japończyk Akira Mochimaru.

Bezpośrednią i oczywistą konsekwencją opracowania nowej technologii było zaprojektowanie systemu nagłośnieniowego RoomMatch, który to system stanowi temat niniejszego artykułu.

PROGRESSIVE DIRECTIVITY ARRAY


Wiemy wszyscy, że nie istnieją idealne systemy nagłośnieniowe. Skoro wiemy o tym my, to tym bardziej zdają sobie z tego sprawę specjaliści z Bose, firmy mającej na swoim koncie szereg zaawansowanych rozwiązań w dziedzinie reprodukcji dźwięku. Postanowili więc zmienić ten stan rzeczy i opracować taki system, który łączyłby to, co najlepsze w systemach wyrównanych liniowo oraz w technologii źródła punktowego, jednocześnie omijając ich wady. W rezultacie narodziło się pojęcie Progressive Directivity Array, co w wolnym tłumaczeniu można wyrazić jako "klaster o postępującej kierunkowości".

Kluczowym słowem jest tu, rzecz jasna, "postępująca". Cóż to oznacza w praktyce? Pewnie się domyślacie, ale jeśli ktoś nie jest na tyle błyskotliwy, to mogę mu podpowiedzieć, iż chodzi o zróżnicowanie kierunkowości kolejnych modułów głośnikowych w klastrze, a zatem także obszaru, jaki pokrywają one dźwiękiem. W zasadzie założenie jest tak proste, że aż genialne w swej prostocie, jakkolwiek z pewnością nie ułatwia procesu produkcyjnego. Dlaczego? O tym za chwilę.

Krótko mówiąc, chodzi o takie ukształtowanie wylotu fal dźwiękowych z modułów, by na krawędzi klastra powstawała jednolita fala. No tak, oczywiście - to nic nowego. Wszak systemy line array również tak właśnie mają działać. Problem polega na tym, że nie do końca im się to udaje. Uzyskanie dobrych rezultatów brzmieniowych wymaga pieczołowitego ich strojenia, które nie zawsze przynosi spodziewane wyniki. Poza tym mierzyć się trzeba z wieloma czynnikami "pobocznymi", jak choćby wilgotność i temperatura powietrza.

Konstruktorzy z Bose postanowili wziąć byka za rogi i okiełznać go, ale własnymi metodami. Jak już pisałem w artykule "Nowość z… Istambułu", udało im się to znakomicie. Czy więc powinniśmy się szykować na rewolucję? W pewnym stopniu chyba tak.

ROOMMATCH

Wspomniane utrudnienia produkcyjne polegają w przypadku systemu RoomMatch na tym, że cały system obejmuje aż piętnaście różnych modeli modułów głośnikowych. To nie jest tak, jak w systemach liniowych, np. Meyera, gdzie każda sztuka M’elodie czy Milo ma dokładnie taką samą konstrukcję. Każdy model RoomMatch cechuje się inną kierunkowością.

Wynika to jednak z pewnego, podstawowego faktu. O ile bowiem system liniowy, dajmy na to Flex Array Turbosounda, z założenia przeznaczony jest do pracy w różnych warunkach przestrzennych - także, a może przede wszystkim, na wolnym powietrzu - o tyle RoomMatch zaprojektowany został do wykorzystania WYŁĄCZNIE w pomieszczeniach, i to w instalacjach stałych, które wiesza się raz i już przy nich nie "gmera".

Stąd "Room" w jego nazwie. Dlatego też wspomniałem o rewolucji, ale w ograniczonej skali. A co to za "Match"? Oczywiście, nie chodzi tu o zapałkę, a o dopasowanie. Inaczej mówiąc RoomMatch oznacza "dopasowanie systemu do pomieszczenia" albo "system dopasowany do pomieszczenia, w którym został zainstalowany". I w zasadzie jest to cała filozofia.

No tak, łatwo powiedzieć, ale jak owo dopasowanie jest realizowane w praktyce? W dość prosty - na pozór - sposób. Mógłbym ograniczyć się do stwierdzenia, że chodzi o eliminację fal odbitych od ścian i sufitu i jednoczesne skierowanie całej energii akustycznej dokładnie tam, dokąd powinna trafiać, czyli w stronę widowni. Ale to znów ogólnik… No, przykro mi bardzo, ale nie spodziewaliście się chyba, że zawrę tu dokładny opis falowodu RoomMatch, który stanowi jeden z podstawowych i najważniejszych elementów układanki. Coś tam jednak mogę Wam opowiedzieć.

Głównym celem i założeniem projektantów systemu było opracowanie takiej konstrukcji, która pozwoli na osiągnięcie koherencji fali akustycznej oraz wyeliminowanie wszelkich problemów fazowo-częstotliwościowych metodą czysto mechaniczną, już u samego źródła, czyli uzyskanie tego, co zwykle osiąga się poprzez użycie procesorów DSP. Każdy moduł systemu RoomMatch zawiera dwa 10-calowe głośniki niskotonowe Bose LF10, o 3-calowych cewkach, których układ magnetyczny został tak zaprojektowany, by zachowywać idealną liniowość pracy w każdym zakresie pasma i przy każdym poziomie sygnału. Każdy woofer zamknięty jest w osobnej komorze.

Pomiędzy tymi komorami znajduje się natomiast specjalny, zespolony falowód Continous-Arc Diffraction-Slot (CADS), w którym łączone są fale dźwiękowe generowane przez zespół sześciu ciśnieniowych przetwoików średnio-wysokotonowych Bose EMB2, z dwucalową cewką. Budowa tego falowodu gwarantuje eliminację zakłóceń rezonansowych, bez konieczności stosowania filtrów FIR czy złożonego przetwarzania sygnału. Niebagatelną rolę odgrywa też brak crossovera dzielącego pasmo na środkowe i wysokie. W rezultacie u wylotu uzyskiwana jest idealnie koherentna fala dźwiękowa.

Jak już rzekłem, cała rodzina modułów RoomMatch składa się z piętnastu modeli. I tak, dla przykładu, moduł RM7060 oferuje 70-stopniowe pokrycie dźwiękiem w poziomie i 60-stopniowe w pionie. W przypadku RM12040 będzie to, odpowiednio, 120 i 40 stopni. A teraz konkurs bez nagród… Proszę określić dyspersję dźwięku dla modułów RM9060, RM5510 i RM7005. Prawda, że proste?

No dobra, to teraz RMS215… I co, zonk? OK, nie męczcie się. To nie moduł szerokopasmowy, a subwoofer, stanowiący nieodzowne dopełnienie systemu.

Teraz garść informacji stricte konstrukcyjno-technicznych na temat systemu RoomMatch. Obudowy wszystkich piętnastu modułów szerokopasmowych mają wymiary i kształty umożliwiające łączenie ich w klastry. Jedynym wymiarem jednakowym dla całej serii jest szerokość - wynosi ona 978,4 mm. Forma bryły każdej z obudów ma natomiast ścisły związek z dyspersją dźwięku, na jaką dany moduł został obliczony.

O wysokości tego czy innego modelu decyduje więc rozwartość pionowa falowodu jego sekcji średnio-wysokotonowej. O ile więc w przypadku modelu RM5505, który - jak już zapewne nauczyliście się rozszyfrowywać - propaguje dźwięk pod kątem zaledwie 5 stopni w pionie, wynosi ona 428,2 mm, o tyle dla modułów o najszerszej, 60-stopniowej dyspersji pionowej jest to aż 699,8 mm. Różnice w masie są niewielkie. Ogólnie można przyjąć, że każdy moduł waży około 55 kilogramów. Materiałami konstrukcyjnymi dla obudów są sklejka z drewna brzozy bałtyckiej, tworzywo sztuczne oraz stal, z której wykonana jest rama. Jak widać, zero kompromisów.

Elektroakustyczne parametry wszystkich RM-ów są takie same, co jest w pełni zrozumiałe, bo przecież bazują dokładnie na tych samych głośnikach. I tak odpowiedź częstotliwościowa (±3 dB) to w każdym przypadku zakres 60 Hz-16 kHz, pasmo użyteczne (-10 dB) zaś jest o 5 Hz szersze u dołu. Moc ciągła sekcji średnio-wysokotonowej, zmierzona testem 100-godzinnym, wynosi 150 watów, natomiast niskotonowej 500. Moce szczytowe są natomiast czterokrotnie wyższe.

Sekcja wooferów ma impedancję 4 omów, a driverów 8. Na uwagę zasługuje natomiast efektywność zestawów, szczególnie przy uwzględnieniu podziału na sekcje. Otóż sekcja wysokotonowa może - tak przynajmniej wynika z obliczeń - wytwarzać SPL o maksymalnym poziomie aż 139 dB! To bardzo dużo, jak na zespół przetwoików o tak stosunkowo niedużej mocy. Te same rachunki mówią o SPL na poziomie 127 dB dla sekcji niskotonowej. A kiedy się złoży klaster z ośmiu sztuk RM, to bateria ta potrafi - przynajmniej teoretycznie - wytworzyć SPL na poziomie wyrywającym z kapci, bo niebagatelnych 146 decybeli! Oczywiście wszystko mierzone i obliczane dla odległości 1 metra. Tak czy owak, lepiej nie stać w pobliżu, gdyby ktoś chciał rozpędzić ten system "na maxa".

Moduły RoomMatch nie mają własnego integralnego crossovera. Dlatego producent zaleca, aby pasmo było dzielone aktywnie, przy użyciu zewnętrznego procesora DSP, w punkcie 550 Hz. Takie zalecenie w odniesieniu do częstotliwości podziału jest dość niezwykłe, jak na moduły dwudrożne, i świadczy o wyjątkowej sprawności przetwoików EMB2 w zakresie przetwarzania średnich częstotliwości. No, ale Bose już od dawna bazuje na rozwiązaniach niekonwencjonalnych. EMB2, to obecnie najmniejszy, ale też najefektywniejszy, grający najbardziej "od dołu" driver na rynku.

Aby dopełnić obrazu całości należy też powiedzieć kilka słów o subwooferze RMS215. W jego przypadku nazwa mówi nam z ilu i jakich przetwoików go zbudowano. Z piętnastu 2-calowych. Brzmi wyjątkowo i nadzwyczaj interesująco, prawda? No tak, wszak to Bose, gdzie wszystko może się zdarzyć. Nie nie, to oczywiście tylko żarcik - RMS215 zawiera dwa woofery Bose LF15 o średnicy membrany 15 cali. Ich cewki mają średnicę 4 cali i dzięki dużej głębokości pozwalają na głębokie wychylenia membran.

Nominalna moc całości, dla trybu ciągłego, zmierzona w 100-godzinnym teście, to równy 1 kilowat. Szczytowa ma, podobnie jak w przypadku modułów RM, wartość czterokrotnie wyższą - po 2 kilowaty na każdy z głośników. Co do maksymalnego SPL, to w odległości 1 metra sięga ono 139 dB. RMS215 ma wszechkierunkową charakterystykę pokrycia, co nie oznacza, że nie da się tych subwooferów zmusić do pracy "w kardioidzie". Wprost przeciwnie - oprogramowanie Bose Modeler zawiera stosowne presety na tę okoliczność.

Zespół głośnikowy przetwarza częstotliwości 40-280 Hz, ale producent zaleca, by dostarczany do RMS215 sygnał ograniczać do góry crossoverem w punkcie z zakresu od 80 do 200 Hz. Impedancja RMS215 wynosi 2 × 8 Ω. Bo - to może być dla Was ciekawostką - oba głośniki pracują równolegle, zasilane poprzez osobne gniazda Neutrik NL4. Dlatego tak bardzo istotne jest, by przypadkiem kable przyłączeniowe nie miały odwrotnej polaryzacji.

Materiałem konstrukcyjnym obudowy RMS215 jest sklejka brzozowa. Skrzynia kolumny ma wymiary 444 × 940 × 544 milimetry, a masę niespełna 50 kilogramów, która - po zainstalowaniu osprzętu do powieszania RMSFLY - wzrasta do około 63 kilosów. W obudowie znajduje się szesnaście punktów montażowych, po cztery w góej i dolnej oraz bocznych ścianach. Podobnie jak u RM-ów, obudowa RMS pokryta jest dwuskładnikowym lakierem poliuretanowym czaego koloru, a z przodu zamknięta grillem z perforowanej płyty stalowej.

POWERMATCH

Skoro "opędzlowaliśmy" temat modułów głośnikowych RoomMatch, czas przejść do wzmacniaczy, z którymi im się najlepiej pracuje. Nie oznacza to, że PowerMatch są wzmacniaczami ściśle dedykowanymi do napędzania RM-ów, ani też że RM-y są skazane na zasilanie PM-ami. Nie mówię też, że jest to ewenement, bo tak dzieje się przecież w przypadku wielu innych konfiguracji kolumna + wzmacniacz. Jednak w tym przypadku mariaż RM + PM ma swoje określone zalety. O tym jednak za moment.

Wzmacniacze PowerMatch wytwarzane są w dwóch wersjach, PM8500 i 8500N. Obie są w 99 procentach takie same, a jedyną różnicą jest to, iż N-kę dodatkowo wyposażono w interfejs etheetowy, który daje możliwość zdalnego monitorowania jej pracy i sterowania nią. Wersja "bez N" ma tylko port USB, za pomocą którego można wzmacniacz konfigurować i sterować, korzystając z dedykowanego oprogramowania Bose ControlSpace, w wersji 3.0 bądź wyższej.

PowerMatch to zasadniczo wzmacniacze klasy D, ale wzbogacone między innymi o podwójny układ sprzężenia zwrotnego, który wykorzystywany jest do ciągłego monitorowania i sterowania zarówno natężeniem, jak i napięciem sygnału w układach wyjściowych. Wśród najistotniejszych cech wzmacniaczy PM wyliczyć należy to, że można konfigurować je do pracy wielokanałowej (oprócz dwukanałowej).

Jednym z własnych rozwiązań, jakie Bose zastosował w PowerMatchach, jest QuadBridge. Jego działanie polega na tym, że moc generowaną przez wzmacniacz można podzielić wewnętrznie na dwa bądź cztery kanały, a te jeszcze dodatkowo na dwa. W sumie więc możemy ją rozdysponować wśród aż ośmiu kanałów. Aby obliczyć moc na poszczególnych kanałach wystarczy podzielić 4 kW przez ich łączną liczbę.

Jednak to nie wszystko. Możliwe jest także stosowanie konfiguracji mieszanej - np. dwa kanały po 1 kW i cztery po 500 W albo też jeden 2-kilowatowy, jeden 1-kilowatowy i dwa 0,5-kilowatowe. Jak widać, panuje tutaj dość duża dowolność. Przywołane tu wskaźniki dotyczą sytuacji, w której przyłączone zestawy głośnikowe mają impedancję 4 omów. PowerMatche mogą współpracować także z wysokoimpedancyjnymi liniami głośnikowymi, tak 70-, jak i 100-woltowymi.

Co ciekawe, tę całą ich moc 4 kilowatów można "pociągnąć" zasilając wzmacniacz ze zwykłego gniazdka sieciowego. Wynika to z zastosowania kolejnego "patentu", czyli czterokwadrantowego zasilacza PowerBank. Nie wnikając zbyt głęboko w szczegóły można powiedzieć, że szybki układ korekcji współczynnika mocy (ang. Power Factor Correction - PFC), w jaki ów zasilacz został wyposażony, nie tylko zapewnia wysoką wydajność w kwestii przetwarzania mocy wejściowej na wyjściową, ale też - dzięki zdolności do generowania odpowiedniej mocy dla przebiegów o szybko narastających zboczach - wiee przetwarzanie transjentów, przy jednoczesnym zachowaniu zapasu dla wolniejszych, wysokoenergetycznych impulsów niskotonowych. Jak nietrudno się domyślić, przekłada się to bezpośrednio na wieość przekazu audio.

Ponadto Bose’owy PFC umożliwia odzysk pewnej części energii, która w "zwykłych" wzmacniaczach jest tracona. Takimi cechami charakteryzują się wyłącznie najwyższej klasy, doskonale przemyślane i zaprojektowane konstrukcje, oczywiście nie tylko Bose. Ale nie ma ich na rynku zbyt wiele.

Kolejnym, bardzo istotnym elementem wzmacniacza PowerMatch jest pokładowy procesor DSP. Oprócz funkcjonalności matrycy 8x8 daje on możliwość precyzyjnego dostrojenia systemu w zakresie korekcji, punktów podziału pasm i opóźnień, ale też dba o bezpieczeństwo głośników, realizując funkcje limitera szczytowego i RMS. Wedle słów producenta te ostatnie, pieczołowicie skonfigurowane i zapisane w pamięci wzmacniacza jako presety, zapewniają zestawom głośnikowym Bose - przede wszystkim chodzi tu o RoomMatch - ochronę na poziomie odpowiadającym zestawom aktywnym.

Jeśli chodzi o szczegóły wspomnianych funkcji, to na wejściach możemy użyć 5-pasmowej korekcji parametrycznej/półkowej, a na wyjściach 7-pasmowej. DSP udostępnia też filtry Butterwortha, Bessel i Linkwitza-Rileya, o nachyleniu do 48 dB/oktawę, natomiast maksymalny czas opóźnienia sygnału wyjściowego wynosi 2 sekundy.

Teraz garść informacji stricte technicznych. O mocy zostało już cokolwiek powiedziane, ale należy jeszcze dodać, że dla instalacji wysokoimpedancyjnych, w trybie dwukanałowym, PM8500/8500N może oddawać 1.600 W na kanał przy napięciu 70 V lub 2.000 W przy 100 V. Jeśli zaś do wzmacniacza zostaną podłączone cztery linie, wówczas oczywiście wskaźniki te zmniejszają się o połowę.

PM-y przetwarzają pełne pasmo akustyczne, 20 Hz-20 kHz, przy stosunku sygnału do szumu na poziomie przekraczającym 104 dBA. Sygnał dostarczany jest do wzmacniacza dwiema drogami - analogową, za pośrednictwem ośmiu symetrycznych wejść liniowych o impedancji 20 kiloomów i w postaci 3-pinowych złącz Phoenix, oraz cyfrową, poprzez wejścia ESPLink (złącza TOSLINK) lub CobraNet (etheetowe). Czułość wejść analogowych regulować można w zakresie od 0 do 24 dBu, w krokach co 1 dB.

Wzmacniacz PowerMatch zamknięty jest w obudowie o wysokości 2U, bez żadnych ekstrawagancji projektowych. Konfigurowanie bez użycia komputera ułatwia czytelny wyświetlacz LCD, a wszystkie złącza, oprócz USB, ulokowane są na tylnym panelu. No, i to chyba byłoby na tyle.

NA KONIEC

We wstępniaku do poprzedniego wydania LSI użyłem nieco zbyt daleko idącego sformułowania "premiera światowa". Jakkolwiek prezentacja w Istambule rzeczywiście była pierwszym pokazem systemu - nie był on jeszcze prezentowany nawet w Stanach Zjednoczonych - to jednak faktyczna premiera zaplanowana jest na wrzesień, kiedy to będzie miała miejsce podczas londyńskich targów PLASA. I dopiero wówczas system - zarówno moduły głośnikowe RoomMatch, jak i wzmacniacze PowerMatch - stanie się dostępny w handlu, u dystrybutorów Bose.

Przy tym jeszcze jedna uwaga. W tekście wspominałem, że RoomMatch jest przeznaczony wyłącznie do wykorzystania w stałych instalacjach wewnętrznych. Tym samym, póki co, nie znajdzie większego zainteresowania wśród firm rentalowych ani nagłośnieniowych.

Jednak mam niepłonną nadzieję, że w ciągu niedługiego czasu - może roku, może dwóch - powstanie też jego wersja outdoorowa, której będzie można użyć także na imprezach plenerowych. A więc cierpliwości!

Mam nadzieję, że Was nie zanudziłem. Co prawda chętnie opowiedziałbym Wam jeszcze o nowym procesorze Bose, ale nie jestem zwolennikiem zbyt wielu grzybków w barszczu. Zostawmy sobie ten temat na któryś z numerów powakacyjnych.

Marek Korbecki


Więcej informacji o prezentowanym systemie i wzmacniaczach na stronie producenta: www.pro.bose.com.