أساسيات تصميم الصوت في الملاعب والصالات الرياضية

تُعد أنظمة الخطوط الطويلة العمود الفقري للصوت في الملاعب الحديثة. على عكس مكبرات الصوت النقطية التقليدية التي تفقد مستوى الصوت بسرعة مع المسافة، تستخدم أنظمة الخطوط الطويلة التداخل البناء بين عدة محركات مرتبة عموديًا لإنشاء جبهة موجية أسطوانية. هذا يقلل من خسارة قانون التربيع العكسي إلى 3 ديسيبل لكل مضاعفة للمسافة (بدلاً من 6 ديسيبل)، مما يسمح للصوت بالانتقال لمسافات أطول بكثير مع تغطية متسقة. بالنسبة لملعب يتسع لـ 70,000 متفرج، هذا يعني أن المدرجات العلوية يمكن أن تستقبل مستويات مماثلة لمستوى أرضية الملعب.

ومع ذلك، ليست كل أنظمة الخطوط الطويلة متساوية. تتطلب القدرة الحقيقية على الإسقاط الطويل محركات كبيرة الحجم (عادةً مكبرات صوت 12 أو 15 بوصة) في حاوية مخصصة للترددات المنخفضة والمتوسطة، مقترنة بموجهات عالية التردد تحافظ على التحكم في نمط الإشعاع حتى نقطة التقاطع. تستخدم أنظمة SSOUNDS للخطوط الطويلة أغطية طور خاصة ومسارات متساوية الطور لضمان تجميع متماسك لجبهة الموجة، مما يقلل من التموج والتداخل. النتيجة هي نظام يحافظ على الوضوح حتى على مسافات تتجاوز 100 متر.

لا يمكن لنظام خطي واحد أن يغطي ملعبًا كاملاً دون تباين غير مقبول في المستوى. هنا تأتي أهمية حلقات التأخير. حلقة التأخير هي مجموعة ثانوية من مكبرات الصوت، عادةً أنظمة خطوط أصغر أو مكبرات نقطية، موضوعة في الجزء الخلفي من المكان (على سبيل المثال، تحت الشرفات أو في الجزء الخلفي من المدرجات العلوية) ومزامنة زمنيًا مع النظام الرئيسي. من خلال إدخال تأخير رقمي يطابق زمن وصول الصوت من المصفوفة الرئيسية، تعزز حلقة التأخير الصوت دون خلق صدى أو إلغاء طور.

يتطلب التصميم السليم لحلقة التأخير قياسًا ونمذجة دقيقة. يجب حساب زمن التأخير لكل حلقة بناءً على المسافة الفعلية من المصفوفة الرئيسية، ويجب تقسيم النظام إلى مناطق بحيث يسمع الصوت فقط المستمعون في منطقة تغطية حلقة التأخير. تدمج أنظمة SSOUNDS مع برامج التنبؤ المتقدمة (مثل EASE Focus أو أدوات خاصة) لتحسين موضع حلقات التأخير وضمان انتقال سلس بين المناطق. عمليًا، يمكن لحلقة تأخير مصممة جيدًا أن توسع التغطية بمقدار 30-50 مترًا مع الحفاظ على وضوح كامل.

الوضوح، أي قدرة المستمعين على فهم الكلام وكلمات الأغاني، هو المقياس الأسمى لنظام الصوت في الملاعب. يُقاس بمؤشر نقل الكلام (STI)، حيث تعتبر القيم فوق 0.5 مقبولة وفوق 0.7 ممتازة. في الأماكن الكبيرة، يؤدي الصدى والضوضاء الخلفية والتداخل إلى تدهور مؤشر STI. لمكافحة ذلك، يجب على المصممين إعطاء الأولوية لنسبة الصوت المباشر إلى الصدى باستخدام مكبرات صوت عالية الاتجاهية وتقليل التداخل بين المصفوفات المتجاورة.

يتعامل مهندسو SSOUNDS مع الوضوح من خلال ثلاث استراتيجيات رئيسية: أولاً، تتميز أنظمة الخطوط الطويلة لدينا بتشتت رأسي ضيق (يصل إلى 5 درجات) لتقليل الانعكاسات غير المرغوب فيها من السقف والجدران العلوية. ثانيًا، نستخدم معالجة إشارات رقمية قائمة على FIR لتسوية استجابة الطور والقضاء على تشويش المجال الزمني. ثالثًا، نحدد محركات عالية الحساسية (عادةً 100 ديسيبل SPL 1W/1m أو أعلى) لتحقيق المستويات المستهدفة دون طاقة مضخم مفرطة، مما يقلل من الضغط الحراري. في عمليات النشر الأخيرة، حققت أنظمة SSOUNDS قيم STI أعلى من 0.7 في أماكن تتجاوز 50,000 مقعد.

من الأخطاء الشائعة في تصميم الملاعب التركيز فقط على الحد الأقصى لمستوى ضغط الصوت. بينما غالبًا ما تكون المستويات القصوى من 110-120 ديسيبل مطلوبة للحفلات الموسيقية، فإن الاتساق عبر منطقة الجمهور مهم بنفس القدر. يجب ألا يتجاوز التباين في النظام المضبوط جيدًا ±3 ديسيبل من المستوى المتوسط عبر جميع المقاعد. يتطلب هذا توجيهًا دقيقًا لكل عنصر في المصفوفة، وزوايا فتح صحيحة بين الصناديق، واستخدامًا استراتيجيًا لمصفوفات مكبرات الصوت الفرعية لإدارة انتظام الترددات المنخفضة.

تتميز أنظمة SSOUNDS للخطوط الطويلة بزوايا فتح قابلة للتعديل بين الصناديق بزيادات 0.5 درجة، مما يسمح بتشكيل دقيق لنمط التغطية الرأسي. بالنسبة لمكبرات الصوت الفرعية، نوصي بتكوينات قلبية (cardioid) أو نهاية حريق (end-fire) لتقليل الإشعاع الخلفي وتحسين انتظام الترددات المنخفضة في المدرجات. تتضمن إعدادات DSP الخاصة بنا منحنيات EQ خاصة بالمكان تعوض عن تحميل الحدود وامتصاص الهواء عند الترددات العالية، مما يضمن أن المزيج يبدو متشابهًا في الصف الأول والصف 100.

غالبًا ما تستضيف الملاعب الحديثة أنواعًا متعددة من الأحداث، الرياضة، الحفلات الموسيقية، المؤتمرات، كل منها يتطلب مناطق تغطية مختلفة. يجب أن يسمح نظام الصوت المرن بالتحكم المستقل في المصفوفات الرئيسية، وحلقات التأخير، وملء تحت الشرفات، والملء الأمامي. تُبنى أنظمة SSOUNDS على شبكة Dante/AES67، مع إمكانية معالجة جميع مكبرات الصوت ووحدات DSP عبر واجهة تحكم واحدة. هذا يمكن مهندسي الصوت من استدعاء إعدادات مسبقة خاصة بالعرض تعمل على ضبط أوقات التأخير ومعادل الصوت والمستوى لكل منطقة.

على سبيل المثال، خلال مباراة كرة قدم، قد يعطي النظام الأولوية لوضوح الكلام للإعلانات، مما يقلل من محتوى الترددات المنخفضة ويضيق التغطية لتجنب إثارة الصدى. بالنسبة لحفلة موسيقية، يمكن للنظام نفسه التبديل إلى إعداد مسبق كامل النطاق وعالي SPL مع تفعيل مصفوفات مكبرات الصوت الفرعية. هذه القدرة على تقسيم المناطق أمر بالغ الأهمية لتعظيم العائد على الاستثمار، حيث يمكن لنظام واحد أن يخدم أغراضًا متعددة دون المساس بالأداء.

تمثل التركيبات في الملاعب تحديات ميكانيكية فريدة. يجب تعليق أنظمة الخطوط الطويلة التي تزن عدة أطنان من دعامات السقف التي قد تنحني تحت الحمل. تم تصميم أنظمة التعليق في SSOUNDS بعوامل أمان تتجاوز 10:1، باستخدام ألومنيوم بدرجة الطيران ونقاط ربط زائدة. جميع المكونات مصنفة للاستخدام الخارجي (IP55 أو أعلى) لتحمل المطر والغبار ودرجات الحرارة القصوى.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤثر حمل الرياح على انتشار الصوت في الملاعب المفتوحة. على الرغم من أن هذا خارج عن سيطرة نظام الصوت، يمكن للمصممين التخفيف من ذلك باستخدام حاويات مقاومة للطقس وضمان تهوية مناسبة لجميع المكونات الإلكترونية. تتميز مضخمات SSOUNDS بإدارة حرارية نشطة ويمكن أن تعمل في درجات حرارة محيطة تصل إلى 50 درجة مئوية دون تخفيض التصنيف.

لتوضيح هذه المبادئ، فكر في تركيب SSOUNDS الأخير في صالة متعددة الأغراض تتسع لـ 60,000 مقعد. يتكون النظام الرئيسي من معلقين من 24 صندوق خطي كبير الحجم لكل منهما، يغطيان المدرجات السفلية والمتوسطة. تم وضع أربع حلقات تأخير، كل منها يحتوي على 12 صندوقًا متوسط الحجم، تحت بروز المدرج العلوي، بمزامنة زمنية في حدود 1 مللي ثانية. تم توزيع ستة عشر مصفوفة فرعية قلبية حول محيط الملعب.

كانت النتيجة نظامًا يوفر متوسط 110 ديسيبل SPL مع تباين ±2 ديسيبل عبر جميع المقاعد، ومؤشر STI يبلغ 0.72 في المقاعد البعيدة. أبلغ العميل عن صفر شكاوى بشأن جودة الصوت من أي قسم من أقسام الجلوس، ومنذ ذلك الحين تم استخدام النظام للحفلات الموسيقية الدولية والتجمعات السياسية وأحداث الرياضات الإلكترونية. يؤكد هذا النجاح على أهمية التصميم الدقيق والمكونات عالية الجودة والضبط الخبير.