YLEINEN ÄÄNENTOISTOJÄRJESTELMÄ
Yleisellä äänentoisto- ja kuulutusjärjestelmällä
tarkoitetaan tässä yhteydessä taustamusiikki-, informaatio- ja kuulutuskäyttöön tarkoitettuja äänentoistojärjestelmiä.
Tyypillisiä käyttökohteita ovat mm. myymälät, liiketilat, koulut, hotellit ja julkiset tilat.
Äänentoistojärjestelmän rakenneosien on oltava Sähkötarkastuskeskuksen hyväksymiä. Langattoman mikrofonijärjestelmän laitteilla tulee olla Telehallintokeskuksen hyväksyntä.
On otettava myös huomioon paloviranomaisten ohjeet esim. majoitustilojen evakuoinnista.
OHJELMALÄHTEIDEN VALINTAOHJEITA
Ohjelmalähteiden valinnassa on otettava huomioon käyttäjän tarpeet, käyttötarkoitus ja laatutaso.
Seuraavassa on mainittu muutamia oleellisia asioita valittaessa järjestelmän äänilähteitä.
CD-soitin
– suositeltava vaihtoehto
– parempi äänenlaatu kuin C-kasettisoittimilla
– kappaleiden valinnan helppous ja satunnaissoittomahdollisuus (random)
Taustamusiikkinauhuri
– nauhojen äänenlaatu heikkenee käytössä
– äänipäät vaativat puhdistusta
– tavalliset nauhurit eivät kestä
– käytettävä vain taustamusiikkisoittimia
– selvitys vuokrakasettien käytöstä
Tallennusnauhuri
– esim. tapahtumien tallennuskäyttö
– huomioi laatu ja helppokäyttöisyys
– nauha/digitaalitallennus
Levysoitin
– huomioi tarve/helppokäyttöisyys
– huomioi signaalitason erilaisuus
– automaattinen tai puoliautomaattinen
– levyjen huolellinen säilytys
Viritin (radiokanavat)
– selvitä kuunneltavien radiokanavien määrä (samanaikaisesti kuunneltavat = virittimien määrä)
– selvitä esivalittavien kanavien määrä
– huomioi helppokäyttöisyys
– taajuuden numeronäyttö on suositeltava
Hätäkuulutusnauhuri
– prioriteetti: ohittaa muut ohjelmalähteet
– käynnistystapa: manuaalinen on suositeltavin
– huomioi varakäytön määrittely
– huomioi hätäsanomakasetti-valmius
Mainossanomanauhuri
– käytettävä vain tähän tarkoitukseen tehtyjä
– huomioi priorisointi taustamusiikin kanssa
Elektroniset sanomatallentimet
– saneltavien viestien maksimipituus
– priorisointi muiden ohjelmien suhteen
– suositeltava, ei kulu, viestit pj.muistissa
– äänenlaatu (kaistaleveys / häiriötaso)
Liitännät muihin järjestelmiin
– pikapuhelinliitännän tarve
– ideojärjestelmän ääni
– taustamusiikkipalvelut
– ohjelmansiirrot: tuleva ja menevä
– yhteisantennipiste virittimelle
– puhelinverkon käyttö äänen siirrossa
– muut kohteen järjestelmät (esim. sairaalaviestintä-, keskuskello- ja muut vastaavat järjestelmät)
Mikrofonit ovat ääniketjussa, kaiuttimien ohella, tärkein osa. Niiden valinta on tehtävä erityisen huolella.
Kun mikrofonien käyttötarkoitusta määritellään, on huomioitava mikrofonin mekaaninen rakenne. Yleisiä mikrofonin toimintaperiaatteita ovat: äänenpaine, nopeus ja näiden yhdistelmät.
Mikrofonin tehokas suuntaavuus vähentää akustisen kierron vaaraa, kaikuvääristymiä ja muita häiriöääniä.
Mikrofonisignaalia ei saa kuljettaa samassa kaapelissa muun tasoisten signaalien kanssa.
Kondensaattorimikrofonit
Tämä syötetään mikrofonikaapelia pitkin, erillisiä johtimia pitkin tai mikrofonin sisään asennettavista paristoista. Syöttö tapahtuu yleensä Phantom-syöttönä. Mikrofonin herkkyys on n. 10 mV/Pa.
Elektreettimikrofonit
Dynaamiset mikrofonit
Levymikrofonit
Vaativissa kohteissa soveltuvuus on varmistettava käyttötestein.
Seuraavassa on esitetty eräitä laatuvaatimuksia erilaisille käyttötilanteille. (Lähde: Teleste/”Ohjeita yleisten tilojen äänentoistojärjestelmien suunnittelijoille”)
Vaativa puhe- ja musiikkikäyttö
– kiinnitys; adapterilla jalustaan
– suuri taajuusalue; 30…18000 Hz
– herkkyys suuri; 2…10 mV/Pa
– impedanssi; 50…1 kohm
– särö; pieni
– taajuusvasteen riippuvuus äänen tulosuunnasta ja etäisyydestä; mahdollisimman pieni
Kokous- ja konferenssikäyttö
– taajuusalue; 300…10000 Hz
– herkkyys; 1…2 mV/Pa
Kuulutuskäyttö (hälyiset tilat)
–
– taajuusalue; 300…10000 Hz
– herkkyys pieni; 1…2 mV/Pa
– puhe-etäisyys n. 5 cm suoraan edestä
– etäisyys ja sivuttaispoikkeama vaimentaa voimakkaasti matalia ääniä
Kun äänilähde ja mikrofoni ovat kaukana toisistaan
–
– useita mikrofonikapseleita
– ns. haulikkomikrofoni
Kun puhujalle on sallittava liikkuminen
–
– pienikokoisten mikrofonien käyttö
– suuntakuvio yleensä; pallo
– langattoman mikrofonijärjestelmän käyttö
Langaton mikrofonijärjestelmä
– Telehallintokeskuksen hyväksymät taajuusalueet ovat 37, 330, 800 ja 850 MHz:n alue.
– Vaativissa kohteissa suositellaan UHF-alueella toimivia järjestelmiä.
– Diversity-toiminta tarkoittaa sitä, että kahden vastaanottoantennin signaalista laite valitsee katkeamattomasti voimakkaamman. Tuloksena on parempi toimintavarmuus.
– Huomioi ulkoiset häiriöt kuten raitiovaunut, rakennusten metallirakenteet ym. sekä salakuuntelumahdollisuus.
Kuulutuskojeisiin liittyviä suosituksia
Suunnitelmassa on esitettävä kuulutuskojeiden lukumäärät, prioriteetit ja kojeiden sijainti. Muita vaatimuksia kuulutuskojeille ovat:
– mikrofoni, kuten kohdassa kuulutuskäyttö
– kuulutusalueiden valintakytkimet
– äänikeskuksen kaukokäynnistys tarvittaessa
– ilmaisu etuoikeutetusta kuulutuksesta
– ilmaisu ennakkomerkin päättymisestä
– erilaisten merkkigeneraattorien ohjaus
– varattu-valo.
VAHVISTINKESKUKSEEN LIITTYVIÄ SUUNNITTELUOHJEITA
Vahvistinkeskuksen toiminnalliset ja laatusuositukset
Kaikkien laitteiden, jotka järjestelmään valitaan, tulee olla ko. käyttöön tarkoitettuja. Esimerkiksi taustamusiikkisoittimet ja induktiosilmukkavahvistimet ovat sellaisia laitteita.
Vahvistinkeskuksen kaikki käyttöön liityvät säädöt ja valinnat tulee olla selkeästi merkitty suomenkielisin ja tarvittaessa ruotsinkielisin tekstein.
Vahvistinkeskus on liitettävä kaapeliverkkoon liitäntäkotelon välityksellä ja keskusta varten on varattava kaksiosainen suko-pistorasia (16A) tai 3-vaiherasiointi, jos keskuksen teho niin vaatii.
Asennuksessa on varmistettava huollettavuus. Välikaapeleissa on oltava varaa, jotta keskuksen taakse päästään.
irtojännitteenä käytetään yleensä 70 V ja siirtotapana symmetristä siirtoa.
Jos kohteessa on akustisesti erilaisia tiloja, on harkittava taajuuskorjaimien käyttöä, jopa kuuluvuusaluekohtaisesti. (Yleensä kuulutusjärjestelmissä pelkkä sävynsäätö riittää.)
Kaiutinvalinnalla voidaan myös vaikuttaa edullisesti tähän asiaan. Akustisesti erilaisia tiloja esim. tavaratalossa ovat parkkihalli ja vaateosasto.
Muita äänenmuokkauslaitteita, kuten kompressorilimitteri, on käytettävä silloin, kun kohteen äänenvoimakkuuden tasaisuus on tärkeää. Erityisesti puhekäytössä laite on tarpeellinen. Ko. laitteen toimintaa kuvaa seuraava koordinaatisto.
Äänikeskuksen yhteydessä tulee olla tarkkailukaiutin tai kuulokkeet, joiden avulla voidaan kuunnella mikä ohjelma menee ulos.
Ohjelmalähteet on oltava valittavissa vaivattomasti halutulle ohjelmakanavalle. Isoissa järjestelmissä on usein 4-8 ohjelmakanavaa, joille eri ohjelmalähteitä voidaan kytkeä yhtäaikaa (matriisitoiminta).
Vahvistinkeskuksen käynnistys on määriteltävä suunnitelmassa, mahdollisuudet ovat: käsikäyttöisesti pääkytkimellä, kauko-ohjattuna kuulutuskojeilta, kello-ohjattuna tai näiden tapojen järkevänä yhdistelmänä.
Vahvistinkeskus voi kuitenkin olla päällä jatkuvasti, sen siitä kärsimättä!
Viivelaitteita tarvitaan silloin, kun eri pisteistä tuleva ääni huonontaa puheselkeyttä eriaikaisuudellaan. Häiritsevä aikaero on n. 40 ms:sta ylöspäin. Tämä vastaa etäisyyserona n. 15 m.
Varavoimalaitteet on määriteltävä silloin, kun järjestelmää käytetään hätäkuulutuskäytössä.
Keskikokoinen äänikeskus kuluttaa tehoa n. 400-800 W. Sulakkeiden tulee olla hitaita, automaattisulakkeiden käyttöä ei suositella. On otettava huomioon, että hukkalämpöä syntyy täydellä ohjauksella yhtä paljon kuin vahvistimen nimellisteho on.
Jos kiinteistössä ei ole varavoimalaitteita, on akkuvarmennus mitoitettava varakäytön pituuden ja tarkasti lasketun tehonkulutuksen mukaan.
Manuaalinen äänenvoimakkuuden säätö on suositeltavin. Automaattisen, hälymikrofoneihin perustuvan säätöjärjestelmän käyttö on harkittava huolellisesti ja tapauskohtaisesti (huomioi vahvistimien tehoreservi).
Pakkokuulutukset on toteutettava käyttäjän tarpeiden mukaan siten, että kuulutukset ohjataan vahvistinkanavakohtaisesti ohjelmavahvistimen sisäänmenoon tai kuulutuksille varataan oma vahvistin, jolloin käytetään releohjausta keskuksen 70 V:n linjapuolella.
Molemmissa tapauksissa pakkosyöttöreleet sijaitsevat yleensä voimakkuussäätimellä tai ohjelmavalitsimella.
Vahvistimen lähtöliitännät
Äänijärjestelmissä käytetään yleensä symmetristä siirtoa. Tämä symmetria on läsnä läpi koko järjestelmän. Symmetrisellä siirrolla saavutetaan parempi häiriönesto.
Epäsymmetrinen siirto on sovelias ainoastaan hyvin lyhyillä matkoilla. (Alle 30 m pääteasteen jälkeen ja alle 3 m ennen pääteastetta.)
Symmetrisenä siirtojännitteenä käytetään 70 V. Linjan pituus voi olla satoja metrejä, jopa kilometrin. Tällä estetään ylikuuluminen, siirtohäviöt ja häiriöt pienenevät.
Linjakytkimet erottavat linjan vahvistimesta ja oikosulkevat linjan.
KAIUTTIMIIN JA KAIUTINRYHMIIN LIITTYVIÄ SUUNNITTELUOHJEITA
Kaiuttimien valinta
Kaiuttimen valintaan vaikuttavat mm seuraavat tekijät: käyttötarkoitus, toimintaperiaate, kaiuttimen ulkonäkö sekä asennustapa- ja paikka.
Kaiuttimien ”tapitusteho” kertoo, kuinka paljon kaiutin kuormittaa linjaa. Koska vahvistimen lähtöimpedanssi on pieni, kuormituksen vaihtelu ei vaikuta paljonkaan jännitteeseen.
Perusasioita kaiuttimien äänensäteilyominaisuuksista:
– Kartiokaiutin säteilee ääntä kapeammalle alalle korkeammilla taajuuksilla kuin matalilla taajuuksilla.
– Torvikaiuttimet ovat voimakkaasti ääntä suuntaavia kaiuttimia, joilla on hyvä hyötysuhde.
– Pilarikaiuttimet suuntaavat ääntä vaakasuunnassa kuten yksi kaiutinelementti ja pystysuunnassa pilari suuntaa ääntä sitä voimakkaammin mitä enemmän kaiutinelementtejä pilarissa on.
Kuva: Pilarikaiuttimen suuntaavuusominaisuus.
– Erikoissovellutuksissa, kun tarvitaan voimakasta suuntaavuutta, käytetään vakiosuuntaavuustorvia, ja kun tarvitaan laajaa äänensäteilyä, käytetään paneelikaiuttimia tai pallokaiuttimia.
Suunnitelmassa tulee ottaa huomioon ainakin seuraavat näkökohdat:
– Asennettavan tilan akustiset ominaisuudet vaikuttavat suuresti kaiutinvalintaan.
– Seuraavassa kuvassa on kuvattu kaiutinratkaisu, joka on sovelias isoihin ja kaikuisiin tiloihin. Kyseessä on keskitetty kaiutinjärjestelmä;.
Periaate on oikeaoppinen myös luentosalien puheentoistossa. Äänen on tultava yhdestä pisteestä, puhujan yläpuolelta.
Nyrkkisääntö: mitä kaikuisampi tila on, sitä tärkeämpää on suunnata ääntä tarkasti vain kuuntelijalle. Tämän perusteella valitaan kaiuttimen rakenne.
– Kaiutin on valittava niin, että tarvittava äänenpainetaso (huomioiden ero pohjameluun = 20 dB) saavutetaan kuuntelupisteessä. Tähän vaikuttaa kaiuttimen tehonkesto ja herkkyys.
Herkkyys on äänenpainetaso desibeleinä yhden metrin etäisyydellä kaiuttimesta, syötettynä yhden watin teholla.
– Asennustapa, kaiuttimen väri ja kaiuttimien sijoitus on valittava yhteistyössä käyttäjän edustajan ja tarvittaessa arkkitehdin kanssa.
– Jos kaiuttimet sijoitetaan alakaton yläpuolelle, on aukotus tehtävä VÄHINTÄÄN 40 %:n AUKOTUKSELLA.
– Kierto-ongelmat huomioidaan siten (esim. kuulutuspisteessä) että suunnataan kaiutin poispäin tai katkaistaan ääni kuulutuksen ajaksi lähimmältä kaiuttimelta.
Nyrkkisäännöt
Tilan korkeus;
Kaiuttimien äänensäteilyominaisuus;
Äänenvoimakkuuden tasaisuus;
Etäisyyden kaksinkertaistuminen vaimentaa äänenpainetasoa kaiuttomassa tilassa 6 dB.
Tehon kaksinkertaistuminen nostaa äänenpainetasoa 3 dB. Aistitun äänitehon kaksinkertaistaminen edellyttää sähköisen tehon kymmenkertaistamista.
Vasteen tasaisuus
Keskitetyn ja osittain keskitetyn kaiutinjärjestelmän suunnittelu vaatii erikoisosaamista ja siihen on perehdyttävä erittäin huolellisesti. Tälläiset ratkaisut ovat tavallisia urheiluhalleissa, rautatieasemilla, luentosaleissa jne.
Rasterimitoitussuositukset
(Hajautettu kautinjärjestelmä)
Suunnittelunäkökohtia
Äänentoistojärjestelmien siirtolinjojen pituudet vaihtelevat normaalisti muutamista kymmenistä metreistä jopa kilometriin saakka.
Vaimennukset eivät ole yleensä ongelma 70 V:n siirtojännitteellä, kaiuttimien liityntäimpedanssin ollessa suhteellisen korkea.
Isommissa järjestelmissä vaimennukset on kuitenkin otettava huomioon.
Pienohmisissa kaiutinjärjestelmissä syöttölinjojen on oltava lyhyitä ja kaapelien poikkipinta-alojen on oltava suuria.
POTENTIAALINTASAUKSEN TOTEUTUSESIMERKKEJÄ
Suositukset
Potentiaalintasaus tulee aina suorittaa keskuspäästä ns. 1-pistemaadoituksena. Siis maadoitus tehdään vain kaapelin toisesta päästä. Maadoitus kytketään yleensä suojamaadoituspistotulpasta.
Mikrofonirasiat tulee eristää maasta. Seuraavassa on kuvattu muutamia suositeltavia potentiaalintasaustapoja.
Koska äänijärjestelmän laitteet sijaitsevat usein kaukana toisistaan, on useita vaaroja siihen, että vastaanottopään signaali poikkeaa ikävällä tavalla alkuperäisestä signaalista.
Kyseessä voi olla ulkoisten magneetti- tai sähkökenttien aiheuttamat häiriöt. Myös järjestelmän virheellisellä maadoituksella voidaan saada aikaan pahoja häiriöitä. Tämä saattaa aiheuttaa hurinaa ja ylikuulumista.
Ylikuulumista ja muita häiriöitä vähennetään seuraavilla toimenpiteillä.
Suojaustavat
– Kaapeloinnissa tulee käyttää parikierrettyä ja parisuojattua kaapelia. Parikierretty kaapeli myös häiritsee vähemmän ulospäin.
– Kaapelin maadoitusjohtoja ja parisuojia käsitellään kuten signaalijohtimia. Niitä ei saa yhdistellä keskenään kytkentärasioilla.
– Kaapelin etäisyys häiriölähteestä mahdollisimman suureksi. Esim. toinen kaapeli, jossa siirretään suurempitasoisia signaaleja.
– Suorittamalla maadoitus oikein; siis keskuspäästä yhteen pisteeseen.
– Päättämällä linjat symmetrisesti.
– Kaapeleiden risteykset tulee tehdä kohtisuoraan.
Häiriöt/mikrofonit
Mitä pienempi on siirrettävän signaalin taso, sitä herkempi siirtolinja on ulkoisille häiriöille.
Mikrofonien ja niiden kaapeleiden sijoittelussa on huomioitava seuraavaa:
– Niitä ei saa sijoittaa lähelle muuntajalaitteita (kuristimet, himmentimet).
– Kaapelit kuljetettava omassa putkessaan (ei arinalla).
– Erityisen häiriöalttiissa kohdassa johdot on asennettava ferromagneettiseen putkeen tai käytetään armeerattua kaapelia sekä suositellaan mikrofoniesivahvistimen käyttöä lähellä mikrofonia.
– Mikrofoni ja kaiutin eivät saa olla liian lähellä toisiaan (ks. kierron esto).
– Mikrofonirasiat on eristettävä.
– Mikrofoni on sijoitettava siten, että läheiset pinnat eivät heijasta vahvistettua ääntä takaisin mikrofoniin.
Akustisen kierron esto
Kun järjestelmän kaiuttimesta siirtyy ”liikaa” ääntä saman järjestelmän avoimeen mikrofoniin, syntyy akustinen kiertoilmiö.
On kuitenkin useita keinoja kierron estämiseksi:
1 Älä sijoita mikrofoneja kaiuttimen välittömään läheisyyteen.
2 Suuntaa kaiutin pois mikrofonista ja/tai valitse suuntaavammat mikrofonit ja kaiuttimet.
3 Vaimenna ongelmataajuudet ekvalisaattorilla eli taajuuskorjaimella.
4 Kytke signaaliketjuun taajuudenmuuttaja. Tämä keino ei ole kovin yleinen, mutta se sopii erityisesti puhekäytössä oleviin järjestelmiin.
5 Erikoistapaus: kuulutuspisteen läheisyydessä olevan kaiuttimen ääni voidaan katkaista kuulutuksen ajaksi.
Hyvä keino on myös rakentaa akustisesti hyviä tiloja, joissa esim. jälkikaiunta-aika on sopiva.
MÄÄRÄYKSET JA SUOSITUKSETOHJELMALÄHTEIDEN VALINTAOHJEITAMIKROFONIEN VALINTAOHJEITAVAHVISTINKESKUKSEEN LIITTYVIÄ SUUNNITTELUOHJEITAKAIUTTIMIIN JA KAIUTINRYHMIIN LIITTYVIÄ SUUNNITTELUOHJEITAJOHTOVERKON SUUNNITTELUPOTENTIAALINTASAUKSEN TOTEUTUSESIMERKKEJÄHÄIRIÖSUOJAUSKuva: PeriaatekaavioPaluu alkuunPaluu alkuunPaluu alkuunPaluu alkuunKuva: Äänentoisto järjestemän mitoitusKuva: Kaiuttimien kytkentäPaluu alkuunPaluu alkuun
