Line array

Sebuah **line array** adalah sistem loudspeaker yang terdiri dari sejumlah elemen loudspeaker yang biasanya identik, dipasang dalam satu garis dan diberi sinyal dalam fase, untuk menciptakan sumber suara yang hampir seperti line source. Jarak antara driver yang berdekatan cukup dekat sehingga mereka saling menginterferensi secara konstruktif untuk mengirimkan gelombang suara lebih jauh dibandingkan dengan loudspeaker yang dimuat corong tradisional, dan dengan pola output suara yang lebih merata.

Line array dapat diorientasikan dalam arah mana pun, tetapi penggunaan utamanya dalam public address adalah dalam array vertikal yang memberikan pola output vertikal yang sangat sempit, berguna untuk memfokuskan suara kepada audiens tanpa membuang energi output pada langit-langit atau udara kosong di atas audiens. Sebuah line array vertikal menampilkan pola horizontal yang biasanya lebar, berguna untuk menyediakan suara kepada sebagian besar audiens konser. Sebaliknya, line array horizontal memiliki pola output yang sangat sempit secara horizontal tetapi pola yang tinggi secara vertikal. Sebuah barisan subwoofer di sepanjang tepi depan panggung konser dapat berfungsi sebagai line array horizontal kecuali sinyal yang diberikan kepada mereka disesuaikan (ditunda, dipolarisasi, disetarakan) untuk membentuk pola yang berbeda. Loudspeaker dapat dirancang untuk disusun secara horizontal tanpa berperilaku sebagai sumber garis horizontal.

Line array modern menggunakan driver terpisah untuk frekuensi tinggi, mid, dan rendah passband. Agar sumber garis berfungsi, driver dalam setiap passband perlu berada dalam satu garis. Oleh karena itu, setiap kotak harus dirancang untuk dipasang bersama dengan rapat untuk membentuk kolom yang terdiri dari driver frekuensi tinggi, mid, dan rendah. Meningkatkan jumlah driver dalam setiap kotak meningkatkan rentang frekuensi dan tingkat tekanan suara maksimum, sementara menambahkan kotak tambahan ke array juga akan menurunkan frekuensi di mana array mencapai pola dispersi arah.

Line array format besar telah menjadi standar untuk venue konser besar dan festival luar ruangan, di mana sistem semacam itu dapat digantung (rigged, suspended) dari balok struktural, menara dukungan tanah,atau dari truss A-frame yang tinggi. Karena kotak-kotak tersebut dipasang bersama dan digantung dari satu titik, mereka lebih mudah dirakit dan dihubungkan kabel dibandingkan dengan metode lain dalam menyusun loudspeaker. Bagian bawah line array umumnya melengkung ke belakang untuk meningkatkan dispersi di bagian bawah array dan memungkinkan suara menjangkau lebih banyak anggota audiens. Biasanya, kabinet yang digunakan dalam line array berbentuk trapezoidal, dihubungkan oleh perangkat rigging khusus.

## Sejarah

Efek line array dari penyempitan sinar dengan meningkatnya frekuensi pertama kali ditunjukkan oleh pelopor akustik Harry Olson. Ia menerbitkan temuan-temuannya dalam teksnya tahun 1957, *Acoustical Engineering*. Olson menggunakan konsep line array untuk mengembangkan loudspeaker kolom di mana driver yang disusun secara vertikal dalam satu kotak menghasilkan output mid-range dalam pola horizontal yang lebar dan vertikal yang sempit. Line array telah ada selama lebih dari setengah abad tetapi hingga baru-baru ini, sebagian besar hanya untuk rentang suara. Aplikasi untuk ini adalah untuk ruang yang sangat reverberan di mana desain vertikal yang sempit mencegah penggugahan medan reverberan.

Elemen line array multi-band dalam kotak yang diorientasikan secara horizontal diusulkan oleh Joseph D'Appolito pada tahun 1983. Namun, produk ini dipopulerkan secara besar-besaran oleh line array V-DOSC dari L-Acoustics yang diperkenalkan pada tahun 1992. Ini mengarah pada penemuan bahwa respons frekuensi yang lebih rata dan halus dapat diperoleh dari lebih sedikit kotak dalam sebuah line array. Industri juga segera menemukan bahwa tidak ada interferensi destruktif di bidang horizontal dan gelombang bergabung sebagian besar dalam fase di bidang vertikal, menyebabkan banyak produsen loudspeaker dengan cepat mengembangkan produk serupa mereka sendiri.

## Teori
Teori line array murni didasarkan pada geometri murni dan thought experiment dari "free field" di mana suara bebas untuk menyebar tanpa faktor lingkungan seperti pantulan ruangan atau pembiasan suhu.

Dalam free field, suara yang berasal dari titik (sumber point source) akan menyebar secara merata ke segala arah sebagai bola. Karena luas permukaan bola = 4π r2 di mana r adalah jari-jari, setiap penggandaan jari-jari menghasilkan peningkatan luas permukaan bola empat kali lipat. Hasilnya adalah bahwa sound intensity berkurang seperempat untuk setiap penggandaan jarak dari sumber titik. Intensitas suara adalah daya akustik per unit area, dan berkurang seiring dengan meningkatnya luas permukaan karena daya akustik tersebar di area yang lebih besar. Rasio antara dua tekanan akustik dalam desibel dinyatakan dengan persamaan dB = 20log(p1/p2), jadi untuk setiap penggandaan jarak dari sumber titik p1 = 1 dan p2 = 2, sehingga ada penurunan tekanan suara sekitar 6&nbsp;dB.

Sebuah line source adalah sumber suara satu dimensi hipotetis, berbeda dengan sumber titik yang tidak berdimensi. Ketika sumber garis menyebarkan suara secara merata ke segala arah di free field, suara menyebar dalam bentuk silinder daripada bola. Karena luas permukaan dari permukaan melengkung silinder = 2π r h, di mana r adalah jari-jari dan h adalah tinggi, setiap penggandaan jari-jari menghasilkan penggandaan luas permukaan, sehingga intensitas suara berkurang setengahnya dengan setiap penggandaan jarak dari sumber garis. Karena p1 = 1 dan p2 = 4 untuk setiap jarak yang digandakan, ini menghasilkan penurunan tekanan suara sekitar 3&nbsp;dB.

Dalam kenyataannya, sumber titik yang tidak berdimensi dan sumber garis satu dimensi tidak dapat ada; namun, perhitungan dapat dilakukan berdasarkan model teoretis ini untuk kesederhanaan. Oleh karena itu, hanya ada jarak tertentu di mana sumber garis dengan panjang terbatas akan menghasilkan tekanan suara yang lebih tinggi daripada sumber titik yang sama kerasnya.

Pola interferensi adalah istilah yang diterapkan pada pola dispersi dari line array. Ini berarti bahwa ketika Anda menumpuk beberapa loudspeaker secara vertikal, sudut dispersi vertikal menyusut karena driver individu berada di luar fase satu sama lain pada posisi mendengarkan yang tidak sejajar di bidang vertikal. Semakin tinggi tumpukan, semakin sempit dispersi vertikal dan semakin tinggi sensitivitas pada sumbu. Array vertikal dari driver akan memiliki pola polar horizontal yang sama seperti satu driver.

Selain penyempitan cakupan vertikal, panjang array juga berperan dalam panjang gelombang mana yang akan dipengaruhi oleh penyempitan dispersi ini. Semakin panjang array, semakin rendah frekuensi pola yang akan dikontrol. Pada frekuensi di bawah 100&nbsp;Hz (panjang gelombang sekitar ), line array yang kurang dari sekitar 3 meter panjangnya akan mulai menjadi omnidirectional, sehingga sistem tidak akan mematuhi teori line array di semua frekuensi. Di atas sekitar 400&nbsp;Hz, cone driver itu sendiri menjadi directional, sekali lagi melanggar asumsi teori, dan pada frekuensi tinggi, banyak sistem praktis menggunakan panduan gelombang directional yang perilakunya tidak dapat dijelaskan menggunakan teori line array klasik. Singkatnya, geometri dari line array audio dunia nyata yang digunakan dalam sistem public address hanya dapat dimodelkan secara mendekati oleh teori line array, dan hanya dalam rentang 100–400&nbsp;Hz.

## Desain dan Rigging

Line array format besar dirancang untuk tur arena dan amfiteater, venue besar, dan festival luar ruangan. Kotak-kotak ini biasanya mencakup beberapa driver kompresi frekuensi tinggi yang disusun secara vertikal dan beberapa driver midrange serta low yang diatur simetris di sekitar driver kompresi. Driver frekuensi rendah biasanya berdiameter 15 atau 18 inci. Line array format menengah biasanya terdiri dari dua atau tiga cara dan menggunakan driver frekuensi rendah berukuran 10 atau 12 inci. Cakupan horizontal biasanya selebar 90 derajat, tetapi beberapa sistem menggunakan kotak yang lebih sempit di bagian atas atau kotak yang lebih lebar di bagian bawah array. Dengan menggunakan bingkai transisi (yang menyelaraskan rigging pada sistem yang berbeda), insinyur sistem kadang-kadang dapat menggantung kotak format menengah di bawah kotak format besar untuk menutupi anggota audiens terdekat. Kotak speaker dari produsen yang berbeda tidak dicampur karena setiap sistem memiliki 'voicing' tertentu yang mungkin umum untuk satu produsen.

Produsen biasanya menyediakan spreadsheet atau program kustom untuk merancang array. Contohnya termasuk L-Acoustics SOUNDVISION, Adamson Blueprint, Electro-Voice LAPS (Line Array Prediction Software), d&b audiotechnik ArrayCalc, dan JBL Vertec Line Array Calculator. Renkus Heinz menawarkan program yang disebut EaseFocus. Ini mirip dengan EASE tetapi hanya memiliki fitur dan perhitungan yang spesifik untuk line array. EaseFocus memiliki data untuk sejumlah besar produsen yang memungkinkan perbandingan beberapa sistem loudspeaker. Merek line array lain yang menggunakan EaseFocus termasuk Bose Professional, Community Professional Loudspeakers, Electro-Voice, QSC, RCF, dan VUE Audiotechnik. Meyer Sound menawarkan solusi berbeda dengan menyediakan sistem online yang disebut MAPP Online Pro. Nexo menawarkan perangkat lunak pemodelan 3D mereka, NS1. EAW juga menawarkan perangkat lunak mereka sendiri, yang disebut Resolution.

Proses desain dimulai dengan memasukkan dimensi ruangan dan tingkat tekanan suara yang diperlukan. Program kemudian menyarankan jumlah dan pengaturan kotak. Sebagai alternatif, beberapa program memerlukan jumlah kotak yang dimasukkan dan akan memprediksi tingkat tekanan suara yang dihasilkan di berbagai bagian ruangan.

Setelah dirancang, titik rigging digantung dari struktur, diikuti oleh motor rantai (atau blok), bingkai terbang, dan kemudian speaker. Kotak individu dapat dihubungkan satu per satu atau dirig bersama di tanah dan kemudian ditarik ke atas. Saat array diangkat, sudut kotak individu disesuaikan untuk mencocokkan program prediksi array. Bingkai atas mungkin memiliki inklinometer untuk mengonfirmasi sudut bingkai atau laser yang terpasang yang menunjukkan titik sasaran atas dari array.

Jika tinggi atau kurangnya titik rigging tidak memungkinkan untuk menggantung speaker, speaker biasanya ditumpuk di panggung atau di atas subwoofer menggunakan bingkai penumpukan kustom. Penumpukan line array umum di venue yang lebih kecil dan dalam instalasi sementara. Dibandingkan dengan speaker yang digantung, mereka memerlukan dispersi vertikal yang lebih sedikit untuk menutupi dari depan ke belakang dan array yang dihasilkan akan memiliki sedikit kelengkungan.

## Frekuensi Tinggi
Sistem line array praktis bertindak sebagai sumber garis hanya pada frekuensi rendah dan mid. Untuk frekuensi tinggi, metode lain harus digunakan untuk mencapai karakteristik arah yang sesuai dengan frekuensi rendah dan mid. Metode yang paling praktis untuk sistem penguatan adalah menggunakan panduan gelombang (horn) yang dipasangkan dengan driver kompresi. Setiap horn harus memiliki dispersi vertikal yang sangat sempit dan dispersi horizontal yang sangat lebar.

Alih-alih menggunakan interferensi konstruktif dan destruktif, horn mencapai arah dengan memantulkan suara ke dalam pola cakupan yang ditentukan. Dalam sistem line array yang dirancang dengan baik, pola tersebut harus sangat cocok dengan karakteristik arah frekuensi rendah dari array. Jika dispersi vertikal array adalah 60 derajat dan ada 12 kotak, maka setiap horn perlu memiliki cakupan vertikal 5 derajat. (Cakupan vertikal yang sempit memiliki keuntungan bahwa ia meminimalkan kedatangan ganda, yang dapat merusak keterbacaan.) Jika ini tercapai, maka elemen panduan gelombang dapat diintegrasikan ke dalam line array dan, dengan penyetelan dan crossover yang tepat, sinar dari frekuensi tinggi dan interferensi konstruktif dari frekuensi rendah dapat diselaraskan sehingga sistem array yang dihasilkan memberikan cakupan yang konsisten.

## Konfigurasi
Dua konfigurasi yang jarang digunakan adalah array lurus dan melengkung. Masalah dengan array melengkung adalah bahwa mereka tidak sangat cocok untuk venue rata-rata. Sementara setengah bagian bawah akan dimiringkan ke bawah untuk memberikan cakupan tambahan di lokasi dekat depan panggung, setengah bagian atas akan dimiringkan ke atas ke langit-langit. Juga, masalah dengan line array lurus adalah bahwa sinar terlalu sempit pada frekuensi tinggi. Solusi untuk memanfaatkan fitur terbaik dari kedua array adalah dengan menggunakan array kurvilinear atau 'J'. Ini terdiri dari bagian garis lurus dan bagian melengkung, biasanya di bagian bawah. Ini memberikan komponen garis lurus dengan jangkauan jauh untuk orang-orang yang relatif jauh, sementara kurva di bagian bawah bertindak sebagai pengisi untuk area di bawah array yang sebaliknya akan diabaikan.

Array spiral adalah perkembangan berikutnya dari J-array, dan memiliki respons frekuensi yang lebih baik karena pola polar mereka yang serupa pada frekuensi yang berubah, sambil tetap mempertahankan manfaat jangkauan jauh dan pengisian yang diberikan oleh J-array. Konsepnya adalah bahwa array spiral melengkung sepanjang array, tetapi kurvanya progresif. Ini berarti bahwa bagian atas array hampir lurus dengan sudut 1° antara kotak, dan meningkat di bagian bawah menjadi antara 6° dan sekitar 10°. Array spiral yang dirancang dengan baik dapat memiliki pola direktivitas yang hampir konstan dengan frekuensi, dengan beberapa lobus kecil yang muncul pada frekuensi rendah.

## Referensi