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BASIC GUIDELINES 

FOR THE USE OF HORNS AND DRIVERS WITHIN A SOUND SYSTEM. 

DESIGNING 

FOR INTELLIGIBILITY AND ADEQUATE SPL 

The Basic 

Many sound systems would have better performance 

if 

the following basic 

principles are kept in mind Speakers 

the appropriatecoverage patterns 

should bechosen, aimed and powered to 

uniform direct field in the 

highly absorbtive audience, with no sound aimed at the reflective wall and ceil- 
ing surfaces  Where multiple speakers are required in order to achieve a 
uniformdirect field, their coverage patterns should beonlyslightly overlapped, 
so that each section of the audience is covered by a single speaker  To the 
extent this ideal is achieved  reverberation is minimized and intelligibility is 
maximized 

The following 

explains these concepts in more detail and illustrates 

two design approaches 

What is Reverberation? 

Reverberation is the persistence of sound within an enclosure, such asa room, 
after the original sound has ceased  Reverberation may also be considered 
as aseries of multiple echoes so closely spaced in time that they merge into 
a single continuous sound  These echoes decrease in level with successive 
reflections, and eventually are completely absorbed by the room 

Non-Reverberant Environments 
An open, outdoor space is considered 

to 

be a non-reverberant environment, 

as virtually all sound escapes the area without reflection. 

Variations in Level Due to Distance for Non-Reverberant Environments 
In non-reverberant environments, such as outdoors, sound pressure level will 
be reduced by half 

(6 

every 

the distance form thespeaker is doubled 

(this is called the inverse-square law). Figure 

shows the 

losses 

to 

be 

expected as distance from the speaker  is increased from the one-meter 
(3 28-foot) measuring distance typically used in SPL specifications. 

Reverberant Environments 

Wheresound is reflectedfrom 

other surfaces, thereisapoint beyond 

which the "reverberant field" dominates and the sound pressure level is 

higher and more constant than predicted by using the inverse-square law 

alone 

Variations in Level Due 

to 

Distance for Reverberant Environments 

The reverberant field will begin todominatetypicallyatdistancesof 
feet  This distance is greatest for the least reverberant rooms and speakers 
with narrow beamwidth angles The frequency and beamwidth 

provided by the datasheet are still required 

to 

obtain satisfactory distribution 

of the direct sound (or direct field) from the 

which still follows 

the  inverse square law 

It 

is the  direct signal that  contributes 

to 

speech 

intelligibility This is why the sound system designer should seek a uniform 
directfield, with 

reverberantfieldas possible For example, consider 

a single speaker with awide beamwidth angle used 

to 

cover a long, narrow 

reverberant room  The direct field will be 

so far below the reverberant field at 

the 

the room that speech will probably be unintelligible 

Calculating Variations in Level Due to Changes in Electrical Power 
Each time the power delivered 

to 

the speaker is reduced by one-half, a level 

Thenomographof 

to be expected as the power varies from the one-watt input typically used in 
SPL specifications 

Power Handling 
The power rating of a speaker must be known to determine whethera design 
is capable of meeting the sound pressure level requirements of the system 
The power rating combined with the sensitivity will enable a system designer 
to calculate the maximum sound pressure level attainable at a given distance 

DISTANCE FROM 

CHANGE IN 

FIGURE 

FIGURE 

Level Variation 

Level Variation 

With Distance 

With Power 

Powering to Achieve Both Average and Peak SPL 

The average power that must be delivered to the 

to achieve the 

desired average SPL can be determined from the previously presented 
material on speaker sensitivity, level variation with distance and level varia- 

tion with power. Enough additional power must be available to reproduce 
without distortion the short-term peaks that exist in voice and music program. 
Thisdifference between the 

averagecapability of a sound system, 

when expressed in 

is often called "peak-to-average ratio," "crest factor" 

or "headroom." The peaks can be large, as noted earlier: at least 

times 

the average 

(1 

The better sound 

designed for peaks that are 10 

above the 

average, although 6 

of headroom is sufficient for most general-purpose 

voice paging systems The 

peaks require amplifier power ten 

that 

requiredfor theaveragesound levels The 6-dB peaks require fourtimesthe 
power. 

Utilizing Speaker Beamwidth Information for Maximum Intelligibility 

Knowing the beamwidth angle 

of a loudspeaker can aid in providing a 

direct field in the listening area  After selecting a desired speaker location, the 
beamwidth angle needed 

to 

adequately cover the listeners without spilling 

over 

to the walls or  ceilings must be determined  Once these angles are 

known  the correct speaker can be found by using catalog specifications 

Using Easy-VAMP

TM 

and Floor-Plan Isobars 

In some circumstances  is desirable 

to 

use an approach that is more detailed 

than using the basic horizontal and vertical beamwidth angles  Environments 
which  have excessive reverberation or  high ambient noise levels make 

it 

especially difficult to achieve the desired SPL and intelligibility 

In  recent  years  a  number  of  computer based  techniques  have  been 
developed 

to help sound system designers  Some of  the more complex 

systems use  personal computers  with  relatively sophisticated graphics 
Simpler systems, such as Electro Voice  VAMP

TM 

(Very Accurate Mapping 

Program)  utilize  clear  overlays  and  require  programmable  scientific 
calculators  However, the 

and training investment required 

to 

utilizeeven thesimpler systems are not attractivetosomesound systems 

designers  Because of  this  University Sound  has  developed  a  special 
adaptation of VAMP, called Easy VAMP

TM 

which providesa similar design 

aid without the complexity and cost of the VAMP programs 

More information 

on 

both the Easy VAMP

TM 

and floor plan isobars can be 

found in the University Sound Guide 

Part Number 531291-923 

in 

US 42-02-0261 17 

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