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Perspectiva pessoal de Bob McCarthy sobre a evolução dos alto-falantes

03.01.2017

Vivemos no presente e planejamos o futuro. De vez em quando, pode ser interessante olhar para trás em nossa história e ver como chegamos até aqui. Isso coloca as coisas em perspectiva e nos ajuda a ver o que está por vir.

 

Os desafios essenciais para ajustar um sistema de reforço sonoro, um processo que agora chamamos de otimização, não mudaram em 40 anos, e nem mesmo as leis da física.

Mas as ferramentas e técnicas do comércio mudaram dramaticamente ao longo do tempo. Como uma pessoa que é do áudio profissional por mais de 40 anos, aqui está a minha perspectiva de como era e da viagem para o presente.

 

Vamos dar um passeio no FOH e conhecer o nosso sistema de som moderno. Vemos um sistema de alto-falantes projetado e um processador de sinal digital multicanal carregado com todos os tipos de filtros, atrasos e muito mais (talvez muito mais). Há um analisador acústico pronto para orientar o processo de otimização e um operador experiente com um plano passo a passo para o ajuste do sistema.

 

Não muito tempo no passado, nenhuma dessas coisas seriam encontradas lá. Há apenas 35 anos, provavelmente encontraríamos uma coleção de vários gabinetes de alto-falantes personalizados construídos na loja da empresa de locação. A extensão do "processamento de sinal" seria um crossover analógico com slopes de filtro fixos e um equalizador gráfico.

 

Na melhor das hipóteses, encontraríamos um analisador bem antigo que ninguém confiava e com pouca ou alguma metodologia ou processo científico. Todos estes aspectos do nosso sistema de som evoluíram no período desde então, cada um em sua própria maneira e juntos como um todo.

 

Eu fui uma testemunha ocular da evolução dessas ferramentas e técnicas em suas formas atuais mainstream, assim como inúmeros outros engenheiros. Podemos explorar essa história juntos seguindo cinco tópicos principais:

 

-a evolução dos sistemas de alto-falantes

-processamento de sinais

-analisadores acústicos

-sistemas de análise

-metodologia de otimização.

 

Esta é uma perspectiva pessoal, não uma história oficial (que seria um livro inteiro em si). Todo veterano da indústria de áudio profissional tem desempenhado algum papel em nosso progresso coletivo, pelo qual sou grato. Encorajo todos a partilhar as suas experiencias conosco e enriquecer o nosso conhecimento e respeito pelo nosso passado.

 

O ponto central na minha história é um relacionamento de 32 anos com a Meyer Sound Source Independent Measurement (SIM). Este foi o primeiro sistema de análise capaz de medir a resposta acústica dos sistemas de som durante um show usando a música como sinal de teste. A abordagem do sistema de análise originada no SIM ajudou a levar a criação de programas de análise que são agora tão comuns que a maioria dos sistemas de som ao vivo usam alguma versão do mesmo hoje.


Pode ser difícil para o engenheiro moderno  visualizar as ferramentas brutas da década de 1970. Os únicos sistemas de alto-falantes profissionais comercialmente disponíveis na época foram direcionados para instalações fixas, como cinemas e sistemas de "P.A", e não estavam nem um pouco prontos para caminhões, empilhamentos ou aéreos. Os gabinetes não foram reforçados com estrutura de aço interna (ou externa) ou rigging integral.

 

Uma coluna de  alto-falante  "old school", o Shure Vocalmaster, que foi introduzido em 1967 como o primeiro sistema completo (mixer, amplificador e alto-falante). A lenda diz que os Beatles usaram isso no concerto do Shea Stadium (1965). Não usaram , mas o sistema no campo não era muito mais poderoso do que o Vocalmaster mostrado aqui. Nós estamos usando-o para nosso show "Let It be" no telhado de um dormitório na universidade de Indiana em 1975.

 

 

 

Concertos de música popular precisavam de energia portátil em uma escala além da imaginação dos fabricantes de alto-falantes. Empresas de locação inovaram no desenvolvimento de caixas portáteis para turnês, enquanto vários fabricantes transitaram para o papel de fornecer os componentes do driver dentro deles.

Na época em que entrei no mercado de turnês profissionais, os sistemas foram desenhados por que as empresas de locação faziam as caixas e fabricavam os drivers, ou seja, "um sistema Showco com JBLs." Ninguém (pelo menos que eu saiba) estava viajando arenas com caixas fabricadas em série de um fabricante. Isso era para escolas secundárias, cinemas e "Hair" na Broadway.

 

Os alto-falantes não voavam. Saíam do caminhão e empilhavam no palco. Os únicos que voavam foram projetados por firmas de consultoria, geralmente composta por uma grande pilha de cornetas e alguns woofers que nós chamamos de "flying junkyards ." Você ainda pode ver alguns destes recolhendo poeira nos tetos de arenas antigas.

Ficaram barulhentos frente aos nossos sistemas empilhados no chão. Não era "hi-fi", era rock'n'roll. Eram tidos como ásperos e nervosos. Todos nós sabíamos que você poderia ter alta potência ou alta fidelidade, mas não tanto. A troca em favor da potencia foi simplesmente aceita como normal desde que ele ficou alto. Realmente alto.

 

Os equipamentos das arena que visitei nos anos 70, enquanto na Showco e FM Productions tinham sistemas de 4 vias com woofers de 15 polegadas, woofers de 12 polegadas, cornetas e tweeters, todos em caixas separadas. Nós empilhavamos no palco e apontavamos na direção geral da platéia.

Para shows maiores, as pilhas eram mais altas e mais largas. Frankly, um dos principais sound designers se certificava de que não cairia. Outras empresas, principalmente Clair Brothers, fizeram caixas únicas que eram sistemas completos de 4 vias, mas, novamente, aplicaram os mesmos princípios de quantidade e empilhamento.

Lembro-me da primeira vez que içamos um sistema de arena. Nós empilhamos os alto-falantes em uma cesta de aço grande com um piso de madeira compensada e subíamos.

 

Foi Sério!!!  Mais "sistemas de som em um elevador de carga" em seguida "sistemas aéreos", o progresso em direção a uniformidade de nível evoluiu e foi incrível. Não tem que ser insanamente alto na frente para ser estupidamente alto em volta.

Um show em 1979 com produções da FM no teatro grego em Berkeley. Estavamos lutando com uma caixa de 3-vias custom que tem uma corneta HF colocada em cima dele (uma tentativa antiga de alinhamento de tempo). A caixa tinha alças com cortes minimos e uma "L-track" aparafusada no lado para o emparelhamento. (Crédito: Clayton Call)

 

 

 

 

O processamento de tempo do sinal era composto de um crossover de 4 vias que comandava todo o sistema, limiters e compressores simples. Alinhamento de fase foi apenas para fala, uma vez que não tínhamos ferramentas para o controlar (sem linhas de delay) ou quantificá-lo (sem analisador).

 

Isso nos deixou com a versão visual: alinhando fisicamente as caixas da melhor maneira possível. Novamente, o princípio "não deixe os falantes caírem " vieram primeiro.

Os ajustes de nível foram feitos no crossover e nos amplificadores, sendo este último um método notoriamente difícil para obter resultados consistentes. Os ajustes de nível padrões para os amplificadores de potência naquela época eram "2 cliques para baixo" ou "3 horas".

Nós tínhamos pouca idéia de quais eram os valores reais de ganho ou como dois modelos diferentes se relacionavam entre si. (Em contraste, o amplificador moderno pode ser controlado por software em configurações precisas lidas em dB.)

 

Jorma Kaukonen na rua 1980 de Berkeley Fair. Esta epoca marca o início da transição dos alto-falantes personalizados e configuráveis ​​pelo usuário para sistemas (processados). Eu estava mixando os monitores e tive a chance de comparar o novo sistema "processado", o Meyer Sound Ultramonitor (à esquerda) a um par de "do it yourself" alto-falantes convencionais. O único UM-1 era muito mais claro e mais poderoso do que o par old school. Não havia volta. (Crédito: Clayton Call)

 

Fazendo Progresso


O conceito do sistema mal projetado existia na década de 1970. Falantes custom eram reis e os usuários estavam esperando para ser capazes de adicionar seus toques preferidos para as configurações do crossover e outros componentes. Os sistemas de engenharia, por outro lado, fixaram esses parâmetros para configurações precisas selecionadas para a combinação específica de drivers, cornetas e gabinetes.

Isso não soa radical agora, mas com certeza era naquela época. Meu primeiro encontro com um sistema de engenharia foi o JM-10 da empresa de locação McCune Sound, projetado por um jovem chamado John Meyer. Eu fiquei lá atordoado em pensar como uma das minhas crenças de muito tempo foi quebrada: sim, você poderia ter alta potencia e alta fidelidade ao mesmo tempo em uma arena.

 

Os anos 80 foram uma época de tremenda evolução na tecnologia dos alto-falantes. Por um lado, as caixas ''trambolhos'' com graves, médios, cornetas e tweeters separados foram gradualmente extintas. Basicamente, a indústria estabeleceu-se em direção a dois tipos de caixa: "full range", ou seja, caixas de 2 ou 3 vias que cobriam de 70 Hz para cima e subwoofers de 100 Hz para baixo. Os fabricantes também começaram a fazer gabinetes robustos prontos para turnê. Os sistemas projetados até então tinham sido mantidos como exclusivos e próprios das  empresas de locação. Agora começamos a ver essa abordagem se tornar não-exclusiva, como os fabricantes adotaram.

 

A integração de múltiplos componentes em uma única caixa com características físicas fixas preparou o cenário para o próximo nível: a introdução de sistemas "processados".

Os alto-falantes foram vendidos como um "sistema" com controladores de alto-falantes dedicados que forneciam configurações de crossover fixas, correção de resposta de amplitude , fase e limitadores. Todos esses parâmetros foram pré-otimizados para a combinação de driver / caixa específica.

Foi o início do "plug and play" , paradigma que hoje se tornou o padrão da indústria. Pode ser surpreendente saber que isso era altamente controverso na época. Muitos engenheiros achavam que os fabricantes estavam limitando suas opções de otimização bloqueando parâmetros como frequência de crossover e slopes, etc.

O sistema principal mostrado aqui para o Grateful Dead no Teatro Grego em Berkeley (1984) tinha uma subdivisão mínima, totalmente conduzida por um único canal de equalização sem atrasos ou ajuste de nível relativo. As opções de otimização padrão de um sistema moderno (atraso macro e micro, ajuste de ganho relativo e equalização separada para as partes superiores / baixas / preenchimentos laterais / etc, não eram opções disponíveis naquele momento) (Crédito: Clayton Call)

 

Parte da resistência era o medo do desconhecido, uma vez que o que estava acontecendo dentro dos controladores proprietários era misterioso. Outra parte foi a sensação de que os fabricantes estavam tirando uma parte de seu conjunto de ferramentas. Muitos engenheiros se orgulhavam de suas habilidades pessoais de ajustar o crossover e não queriam entregar esse controle aos outros.

Levou muito tempo para eles perceberem que uma caixa completa com parâmetros fixos e conhecidos é melhor projetada em um laboratório de pesquisa do fabricante do que no local de trabalho. Os benefícios dos sistemas totalmente projetados comparados a receita personalizada da oficina de Joe's tornou-se tão evidente que as caixas personalizadas da época do velho oeste , foram-se embora ao pôr do sol.

O processamento e amplificadores para o sistema em Orchard Hall em Tóquio, Japão em 1988 ou algo assim. Este sistema tinha uma abundância de subdivisão: esquerda / direita, superior / inferior, interior / exterior, e assim por diante. Os processadores dos alto-falantes de canal único estão no rack à esquerda enquanto os amplificadores estão no rack à direita.

 


Sistemas profissionais modernos todos têm pré-otimização fixa. Nós compramos "sistemas", e não apenas os alto-falantes, e esperamos que sejam totalmente projetados com crossovers otimizados, resposta de freqüência pré-alinhada, amplificadores de potência devidamente dimensionados e proteção dinâmica.

Eles vêm em duas variedades: auto-alimentado e aqueles com amplificadores externos contendo presets dedicados. Os usuários finais esperam entregar um sinal de nível de linha (ou digital) ao sistema que, por sua vez resulta em saída previsível.

 

Cada nível de evolução do sistema permite uma evolução na otimização. 

 

Como poderíamos otimizar um crossover na velha abordagem onde cornetas e woofers estavam empilhados próximos uns dos outros?

 

Mesmo com o melhor analisador e processamento digital não há solução sensata para esse desafio (exceto um dumpster).

 

Os sistemas de altofalantes com padrão linear abrem as portas para otimização. A sensibilidade do ponto de crossover têm uma solução fixa, que cria um elemento conhecido que pode ser utilizado para criar arranjos.

Podemos aprender lições sobre o padrão de cobertura, direcionalidade, abertura de ângulos , compatibilidade com outros modelos e muito mais. Os resultados podem ser preditos com antecedência porque a resposta do alto-falante é padronizada.

É pessoalmente embaraçoso pensar em quão pouco eu sabia sobre o comportamento de arranjos de alto-falantes naquela época , mas, novamente, é um assunto bastante complicado para um livro inteiro. Mesmo um conjunto simples e pequeno de elementos idênticos é muito complexo, mas os resultados são previsíveis.

 

Elementos conhecidos com espaçamento conhecido e orientação angular produzirão resultados previsíveis. Isto só acontece com sistemas de altofalantes padronizados, mas boa sorte com um sistema construído na garagem e com parâmetros duvidosos .

 

Um grande cluster central subdividido em um salão de sinfonia com cadeiras  em 360 ​​graus (e apenas um ponto para pendurar). A frente principal tem subsistemas superior / médio / inferior com interior / exterior. Existem três subsistemas para os lados e outros para a traseira. Foram necessários nove canais de processamento de sinal (EQ, nível e atraso). Cada gabinete tem pan e tilt independentes para ajudar a facilitar a orientação vertical e horizontal  e splay.

 

 

Existem sistemas de alto-falantes modernos em todas as escalas de potencia, indo de Bambi para Godzilla . Vemos padrões de cobertura semelhantes de sistemas de 2 vias que incorporam drivers de 15 ou 5 polegadas. Eles cobrem quase a mesma faixa de freqüência, com os grandes atingindo talvez uma oitava menor (9 versus 8 oitavas).

 

A diferença na escala de potencia é gigantesca , o que nos permite usar uma abordagem de tamanho proporcional para obter resultados semelhantes. Lembre-se do princípio de design da escola antiga: locais maiores usam pilhas maiores do mesmo material. O novo paradigma é a escala proporcional: a mesma quantidade de caixas pode ser usada para um local pequeno ou grande, mas na nossa escala proporcional os elementos são maiores em tamanho / potencia.

 

Definimos aqui os sistemas de altofalantes conforme a cobertura e escalas de potência. Podemos obter dispersão de 80 graus por 50 graus em todos os tamanhos, isto faz cada bloco escalável para ambos arranjos acoplados e desacoplados. O arranjo de lines moderno é projetado para acoplar em grandes quantidades no plano vertical, mas novamente o paradigma escalar se aplica.

Isso fornece um retrato da evolução dos sistemas de alto-falantes. Da próxima vez vou me concentrar no processamento de sinal que os impulsiona.

Um sistema line array moderno (e o autor) na sala Appel, no Lincoln center em New York. O sistema principal é subdividido em quatro canais de processamento de sinal (sub +3), e os vários sistemas de preenchimento têm processamento independente também.


Bob McCarthy é engenheiro e designer de sistemas de som por mais de 30 anos. A terceira edição do seu livro, Sistemas de Som: projeto e otimização, está disponível no Focal Press ( www.focalpress.com ). Ele mora em Nova York e é o diretor de otimização dos sistemas Meyer Sound.

 

traduzido na íntegra por Douglas Barba

FONTE:  www.prosoundweb.com

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