Что такое акустическая система для громкой связи?

Акустическая система преобразует электрический аудиосигнал в чистый слышимый звук. Любая система оповещения — от небольшой портативной установки на выставке до крупной многокорпусной системы на заводе или в кампусе — зависит от акустических систем для передачи объявлений, предупреждений, музыки или экстренных сообщений слушателям. В коммерческих и промышленных условиях акустические системы обычно оцениваются по трем основным факторам: Зона покрытия — это площадь, которую говорящий должен охватить чистым и разборчивым звуком. Окружающая среда — независимо от того, находится ли установка в помещении или на открытом воздухе, в тишине или шуме, а также подвержена эху и реверберации. Интеграция — это способ взаимодействия динамика с остальной частью системы связи, включая усилители, VoIP-телефоны, пожарную сигнализацию, системы контроля доступа и IP-сети.

 

В большинстве B2B-проектов разборчивость речи важнее максимальной громкости: говорящий громко, но неразборчиво, не сможет эффективно доносить информацию. Во многих коммерческих помещениях целевым показателем является поддержание уровня звука как минимум на 10–15 дБ выше уровня фонового шума в зоне прослушивания. Акустические системы для систем звукоусиления отличаются от домашних Hi-Fi колонок или студийных мониторов: они предназначены для непрерывной работы, широкого охвата территории, долговечности и надежной работы в сложных условиях. Современные IP-акустические системы для систем звукоусиления также могут напрямую интегрироваться с сетевой инфраструктурой, обеспечивая централизованное управление, удаленное управление и многозонное распределение звука на больших площадях.

6 типов акустических систем для систем звукоусиления

В каждой B2B-системе звукового оборудования используется одна или несколько из этих шести категорий динамиков. Выбор зависит от акустической среды, требуемой зоны покрытия и архитектуры интеграции.

 

Тип динамика	Источник питания	Лучший пример использования в B2B-секторе	Ключевая техническая характеристика
Пассивный динамик	Требуется внешний усилитель	Оборудованные площадки, большие комплексы с центральными усилительными помещениями.	Импеданс 8 Ом / 16 Ом; мощность усилителя должна быть в 2 раза больше номинального значения RMS для обеспечения запаса по мощности
Активный динамик	Встроенный усилитель класса D	Мероприятия, портативные установки, конференц-залы, розничная торговля	Автономная конструкция; подобранный усилитель обеспечивает оптимальную работу динамика
IP PoE-динамик	PoE через один кабель Ethernet	«Умные» здания, кампусы, больницы, многозонные сети	SIP + RTP/многоадресная рассылка; индивидуальная адресация; удаленное управление
Линия 70 В / 100 В	Усилитель постоянного напряжения	Крупномасштабные проекты: аэропорты, заводы, торговые центры.	Несколько колонок, соединенных последовательно; проводка не зависит от импеданса
IP-рупорный динамик	Питание по PoE или от локальной сети; степень защиты IP66.	На открытом воздухе: детские площадки, автостоянки, промышленные зоны, спортивные поля.	Высокий уровень звукового давления (110–121 дБ); широкая дисперсия; защита от атмосферных воздействий
Колонный/массивный динамик	Внешний усилитель	Аудитории, лекционные залы, транспортные узлы, реверберационные пространства	Узкое вертикальное рассеивание уменьшает реверберацию; большая дальность действия

 

Пассивные акустические системы

Пассивные акустические системы не имеют встроенного усилителя, а получают предварительно усиленный сигнал от внешнего усилителя мощности и преобразуют его в звук. В контексте B2B пассивные акустические системы широко используются в крупных стационарных инсталляциях — аудиториях, транспортных узлах, промышленных предприятиях — где центральный усилитель управляет несколькими акустическими системами от одного установленного в стойке блока. Усилитель может располагаться в помещении с контролируемым климатом, что значительно увеличивает срок его службы по сравнению со встроенной электроникой, подверженной воздействию сценических или окружающих условий. Ключевым инженерным принципом при работе с пассивными акустическими системами является согласование импедансов. Суммарное сопротивление нагрузки, создаваемое массивом динамиков, должно находиться в пределах номинального диапазона усилителя.

По данным отраслевого анализа неисправностей, несоответствие импедансов является причиной примерно 60% отказов пассивных динамиков в коммерческих установках. В системах постоянного напряжения 70 В/100 В — стандарте для коммерческих систем звукоусиления — динамики подключаются параллельно к трансформаторной линии, а согласование импедансов осуществляется путем регулировки отводов трансформатора на каждом динамике.

Активные акустические системы

Активные акустические системы объединяют усилитель мощности и динамики в одном корпусе. Усилитель подбирается на заводе под конкретные динамики, обеспечивая оптимальную подачу мощности и настройку кроссовера без необходимости какой-либо внешней настройки, что значительно ускоряет развертывание активных акустических систем и исключает риск несоответствия усилителя и динамиков — распространенную проблему в пассивных системах.

Для B2B-приложений, предполагающих мобильное развертывание — конференций, выставок, розничных мероприятий, выездных рекламных акций — активные акустические системы практически всегда являются оптимальным выбором. Они поставляются в виде автономных устройств, требуют только источника питания и входного сигнала и могут быть введены в эксплуатацию за считанные минуты. Современные активные акустические системы включают в себя встроенную цифровую обработку сигналов (DSP) для эквализации, ограничения и подавления обратной связи — функции, которые ранее требовали отдельных процессоров, устанавливаемых в стойку.

 

IP PoE-колонки Акустические системы IP PoE представляют собой наиболее значительный сдвиг в технологии B2B-акустических систем за последнее десятилетие: это сетевые акустические системы, которые получают аудиоданные и электропитание по одному стандартному кабелю Ethernet от сетевого коммутатора с поддержкой PoE. Каждому IP-динамику присваивается уникальный IP-адрес, и связь осуществляется с использованием протоколов SIP и RTP — тех же протоколов, которые лежат в основе телефонных систем VoIP. Для передачи аудио используется либо одноадресная (один поток на один динамик), либо многоадресная (один поток на множество динамиков одновременно), при этом многоадресная передача является стандартом для трансляций в масштабах всего кампуса. Многоадресная передача отличается высокой эффективностью использования полосы пропускания — один аудиопоток одновременно обслуживает сотни конечных точек, не увеличивая нагрузку на сеть.

 

Для покупателей B2B IP-аудиосистема с поддержкой PoE меняет общую модель затрат на установку системы звукоусиления: не требуется планировать, прокладывать или обслуживать специальную кабельную инфраструктуру для акустических систем. Акустические системы можно устанавливать в любом месте, где есть доступ к сети — включая мобильные классы, удаленные здания и недавно построенные корпуса — без прокладки новых кабелей. Управление зонами осуществляется исключительно программным обеспечением. Состояние, уровень громкости и рабочий статус каждой акустической системы отображаются на центральной панели управления.

IP PoE-колонки могут интегрироваться со многими современными коммуникационными и охранными платформами, включая SIP-системы VoIP-телефонии. Некоторые продвинутые системы также поддерживают ONVIF-совместимые платформы видеонаблюдения, системы пожарной сигнализации, системы контроля доступа и программное обеспечение для массового оповещения. Такая интеграция позволяет единой IP-сети одновременно обрабатывать голосовую связь, оповещения, видеонаблюдение и экстренные оповещения. В современных интеллектуальных зданиях такой централизованный сетевой подход улучшает управление системой, упрощает расширение и снижает сложность инфраструктуры по сравнению с традиционными автономными системами.

Динамики с постоянным напряжением 70 В / 100 В

Стандарт постоянного напряжения 70 В (Северная Америка) и 100 В (Европа/международный стандарт) десятилетиями является основой коммерческих систем звукоусиления. В этой архитектуре усилитель постоянного напряжения выдает звуковое напряжение стандартизированного высокого уровня (70,7 В или 100 В пикового значения), а каждый динамик включает в себя понижающий трансформатор, который преобразует это напряжение в соответствующий уровень для своего излучателя. Практическое преимущество: динамики можно подключать параллельно к линии передачи без расчета импеданса, а кабель можно прокладывать на сотни метров от усилителя без значительных потерь сигнала, что делает системы 70 В/100 В очень экономически выгодными для крупномасштабных инсталляций с большим количеством распределенных динамиков — аэропорты, торговые центры, больницы, заводы — где прокладка отдельных кабелей к каждому динамику была бы нецелесообразной.

Ограничение: регулировка громкости на уровне отдельных динамиков требует использования регулятора громкости, совместимого с определенным импедансом, или отдельной адресной системы ответвлений. Современные гибридные системы IP-70V устраняют это, используя IP-аудиоконтроллер для управления маршрутизацией зон и громкостью в программном обеспечении, сохраняя при этом архитектуру передачи 70 В к самим динамикам.

Рупорные динамики

В рупорных акустических системах используется компрессионный драйвер, соединенный с акустическим трансформатором рупорной формы, который эффективно передает звук на большие расстояния. В системах звукоусиления для бизнеса они являются стандартом для использования на открытом воздухе: школьные площадки, заводские дворы, спортивные сооружения, автостоянки, железнодорожные платформы и строительные площадки. Акустическая эффективность рупорных динамиков значительно выше, чем у обычных конусных динамиков — обычно чувствительность составляет 97–105 дБ по сравнению с 85–92 дБ у стандартного акустического кабинета, что позволяет достигать требуемого уровня звукового давления на больших расстояниях при меньшей мощности усилителя. IP PoE-рупорные динамики сочетают в себе эту акустическую эффективность с сетевым подключением и защитой от атмосферных воздействий IP66, обеспечивая однокабельное наружное аудиоустройство, которым можно удаленно управлять вместе с внутренними IP-динамиками на той же платформе.

 

Колонные и линейные акустические системы Колонные акустические системы используют линейный массив из нескольких излучателей для создания контролируемой, узкой вертикальной диаграммы направленности. В то время как обычная акустическая система направляет звук в широкую сферу, отражаясь от потолка и пола и создавая реверберацию, колонная акустическая система направляет его горизонтально, непосредственно в плоскость слушателя.  В акустически сложных помещениях (высокие потолки, параллельные твердые стены, каменные или кафельные полы) это значительно улучшает разборчивость речи. В сегменте B2B колонки — это оптимальное решение для транспортных терминалов, аэропортов, лекционных залов, храмов и любых больших открытых пространств, где реверберация является постоянной проблемой. Они стоят дороже за единицу, чем обычные потолочные или настенные колонки, но в помещениях, где разборчивость речи имеет решающее значение, они обеспечивают заметно лучшие результаты.

Активные и пассивные акустические системы для систем звукоусиления

Это наиболее распространенный вопрос, который задают покупатели B2B при проектировании системы звукового оповещения. Ответ зависит от сценария развертывания, масштаба установки и технических возможностей команды, занимающейся ее обслуживанием.

 

Фактор	Активный (питаемый) динамик	Пассивный + внешний усилитель
Сложность настройки	Подключите питание и сигнал	Требуется усилитель, акустический кабель, согласование импеданса
Масштабируемость системы	Каждый блок является автономным; его легко добавить	Один усилитель управляет несколькими динамиками — снижение стоимости одного динамика в больших масштабах
Отказ компонента	Необходимо заменить или отремонтировать весь блок целиком	Заменяйте только неисправный компонент — драйвер, усилитель или кабель
Оптимизация звука	Встроенный DSP обеспечивает заводской подбор усилителя и драйвера	Гибкость: возможность независимой модернизации усилителя или акустических систем для достижения наилучшего результата
Постоянная установка	Работает хорошо; немного выше себестоимость единицы продукции	Экономически выгодное решение для крупных стационарных массивов; усилитель в помещении с контролируемым климатом
Портативные / мероприятия	Идеальное решение — автономное, быстрая установка, не требует подключения усилителя	Менее практично — увеличивает вес и время на установку при временных развертываниях
чувствительность бюджета	Более высокая себестоимость единицы продукции; более низкая общая стоимость, связанная со сложностью системы	Более низкая стоимость оборудования; более высокая стоимость установки и услуг специалистов

 

6 наиболее важных характеристик для покупателей в сегменте B2B

В технических характеристиках акустических систем содержится множество цифр. Именно эти шесть показателей определяют, насколько хорошо акустическая система будет работать в реальных коммерческих или институциональных условиях.

 

Спецификация	Что это значит	На что следует обратить внимание покупателям в сегменте B2B?	Распространенная ошибка
Среднеквадратичная мощность (Вт)	Возможность непрерывной работы от источника питания	Подберите среднеквадратичную мощность в соответствии с размером помещения, высотой потолка и уровнем окружающего шума.	Сравнение пиковых значений мощности вместо среднеквадратичных значений.
Уровень звукового давления (дБ)	Максимальный уровень звукового выхода	Для заводов, открытых площадок и шумных помещений используйте акустические системы с более высоким уровнем звукового давления (SPL).	При расчете покрытия фоновый шум игнорируется.
Частотная характеристика	Диапазон воспроизводимого звука, который может воспроизвести динамик	Диапазон частот 80 Гц–16 кГц хорошо подходит для голоса и фоновой музыки; для систем, работающих только с речью, может потребоваться меньший диапазон.	Выбор узкополосных динамиков для мультимедийных приложений
Импеданс (Ом)	Электрическая нагрузка для пассивных динамиков	Убедитесь, что импеданс усилителя и динамиков должным образом согласован.	Подключение нескольких динамиков без расчета общего импеданса нагрузки.
Степень защиты IP	Защита от пыли и воды	Минимальный уровень защиты IP65 для использования на открытом воздухе; рекомендуемый уровень защиты IP66 для работы в суровых условиях.	Использование акустических систем, предназначенных для использования в помещении, на открытом воздухе.
Угол дисперсии	Как звук распространяется по территории	Широкая дисперсия для освещения потолка; узкая дисперсия для проекции на большие расстояния.	Использование узкополосных динамиков в широких зонах для зрителей.

 

Для покупателей B2B, впервые оценивающих IP-аудиосистемы, эта технология может показаться сложнее, чем есть на самом деле. Здесь представлено понятное объяснение принципа работы этих систем с минимальным использованием специальной терминологии. IP-аудиосистема представляет собой сетевое устройство и подключается к существующей локальной сети (LAN) объекта с помощью стандартного кабеля Ethernet. Если сетевой коммутатор поддерживает PoE (Power over Ethernet, IEEE 802.3af для стандартного PoE, 802.3at для PoE+), то тот же кабель, который обеспечивает сетевое подключение, также подает питание на динамик — отдельная электрическая розетка не требуется. Аудиосигнал передается по сети с использованием двух стандартных интернет-протоколов:

• SIP: обрабатывает сигнализацию вызова — кто вызывает службу оповещения, какие зоны должны получать аудиосигнал и какой приоритет имеет трансляция. SIP — это тот же протокол, что и в VoIP-телефонах, поэтому IP-динамики PA можно зарегистрировать в качестве дополнительных устройств в существующей VoIP-системе. Любой авторизованный телефон в сети может инициировать вызов в любую зону.
• RTP (Real-Time Transport Protocol): передает фактические аудиоданные в небольших цифровых пакетах. В системах с несколькими динамиками аудио обычно передается в режиме многоадресной рассылки — единый поток RTP, который одновременно получают все подключенные динамики, — а не в режиме одноадресной рассылки (отдельные потоки для каждого динамика), что привело бы к увеличению использования полосы пропускания.

На уровне управления IP-динамики PA поддерживают ONVIF (Open Network Video Interface Forum) — тот же стандарт совместимости, что и IP-камеры. Это позволяет управлять IP-динамиками совместно с камерами видеонаблюдения в единой системе управления видео (VMS), запуская звуковые реакции на события, обнаруженные камерами: движение в ограниченной зоне в нерабочее время, обнаруженные акустические аномалии (повышенный голос, разбитое стекло) или автоматические объявления о безопасности при занятости определенных зон.

Акустические системы PA по отраслям: матрица вариантов использования и спецификаций для B2B-сектора

Технические характеристики подходящей акустической системы значительно различаются в зависимости от отрасли. В таблице ниже приведено соответствие рекомендуемого типа акустических систем, требований к интеграции и основных критериев производительности для каждого ключевого сектора B2B.

 

Промышленность	Рекомендуемый динамик	Ключевая интеграция	Основное требование
Школы	IP PoE потолочный + IP-рупор (для наружного применения)	Пожарная сигнализация, тревожная кнопка, VoIP	Многозонная система звонков, аварийное отключение
Больницы и клиники	IP PoE потолочный + дисплейный динамик	вызов медсестры, пожарная сигнализация, контроль доступа	Низкочастотная система оповещения, сигнализация о необходимости вмешательства, визуальное оповещение для слабослышащих
Розничная торговля и покупки	Потолочный (внутри помещения) + звуковой сигнал (снаружи)	Система фоновой музыки, POS-мероприятия, видеонаблюдение.	Фоновая музыка в зоне, рекламные объявления, аудиосообщения для экстренной эвакуации
Заводы и склады	IP-звуковой сигнал + настенный динамик 70 В	Сигнализация оборудования, ERP-система, пожарная сигнализация	Высокий уровень звукового давления для преодоления окружающего шума 80–100 дБ; трансляция для обеспечения безопасности
Отели и гостиничный бизнес	Потолок + Встроенный в потолок (стилизованный)	PMS, пожарная сигнализация, зоны BGM	Сдержанный дизайн, многозонная система мониторинга уровня глюкозы, соответствие требованиям безопасности в чрезвычайных ситуациях
Аэропорты и транзит	Колоночная система + рупор (для наружных зон)	SCADA, информация о рейсах, чрезвычайная ситуация	Высокая разборчивость речи в шумных, реверберирующих помещениях вестибюля
Корпоративные офисы	IP PoE потолочный	UCaaS (Teams/Zoom), VoIP-АТС	SIP/многоадресная пейджинговая связь с существующей телефонной платформы, оповещения из конференц-залов

 

Приобретение акустических систем: контрольный список для покупателя в сегменте B2B

• 1. Каков уровень окружающего шума в каждой зоне покрытия? Измерьте его или используйте опубликованные эталонные значения для вашего сектора. Эта единственная цифра определяет минимальное требуемое значение SPL и исключает целые категории акустических систем для помещений с высоким уровнем шума.
• 2. Требование к зоне покрытия относится к помещениям, наружным помещениям или и тем, и другим? В помещениях можно использовать стандартные динамики без класса защиты IP65. Любые наружные динамики должны иметь класс защиты IP65 или выше. Уточните, требуется ли в каких-либо местах класс защиты IP66.
• 3. Какова существующая сетевая инфраструктура? Подтвердите наличие кабелей Ethernet Cat5e или Cat6, а также доступность PoE или PoE+ на сетевых коммутаторах.
• 4. Какие интеграции необходимы? Перечислите все системы, к которым должны подключаться громкоговорители: VoIP-АТС или платформа UCaaS, панель пожарной сигнализации, система контроля доступа, система видеонаблюдения/видеомониторинга, платформа тревожного оповещения, система фоновой музыки или программное обеспечение для массового оповещения. Каждое требование к интеграции может повлиять на поддержку протоколов (SIP, многоадресная рассылка, ONVIF, релейный контакт) и может исключить определенные категории продуктов.
• 5. Какова архитектура зон покрытия? Составьте карту всех помещений, требующих звукового покрытия. Определите высоту потолков, акустические материалы поверхностей, размеры помещений и любые неровности геометрии. Рассчитайте необходимое количество и расположение динамиков в каждой зоне, прежде чем указывать мощность и количество.
• 6. Кто управляет системой и обслуживает её после установки? Для IP-систем требуется доступ к ИТ-сети и навыки управления программным обеспечением. Для аналоговых систем 70 В требуются знания в области аудиотехники.

Выбор оптимального решения для акустической системы зависит от акустической обстановки, размера системы и требований к интеграции. Для современных «умных» зданий такие решения обеспечивают гибкое управление, зональное управление на основе программного обеспечения и простую интеграцию с системами VoIP и аварийного оповещения.