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WLM - SONORIZAÇÃO PARA TODOS OS FINS - VOLUME 2 - 3ª EDIÇÃO 19

WLM EQUIPAMENTOS ELETRONICOS LTDA CGC 31.264.260/0001-06 INSCR EST 82.295.712

SONORIZAÇÃO AMBIENTAL

VOLUME 2 ÍNDICE: PÁG 20 - NOÇÕES BÁSICAS - RADIAÇÃO E PROPAGAÇÃO - COMPRIMENTO DE ONDA 22 - SISTEMAS P.A. - NIVEL DE PRESSÃO SONORA - DECIBELÍMETRO RESSONÂNCIA AMBIENTAL 29 - SENSIBILIDADE DOS ALTO FALANTES SINTONIA DE CAIXAS ACÚSTICAS 30 - CAIXA ACÚSTICA BASS-REFLEX 32 - POLARIZAÇÃO DE CAIXAS ACÚSTICAS ASSOCIAÇÃO DE ALTO FALANTES 34 - COBERTURA ANGULAR DE SISTEMAS SONOROS 35 - DIRETIVIDADE 36 - EQUALIZAÇÃO 39 - FILTROS PASSIVOS E ATIVOS - SISTEMAS CROSS OVER NIVELAMENTO 42 - SONORIZAÇÃO INTERNA 44 - TÉCNICAS PARA EQUALIZAÇÃO DE MICROFONES CUIDADOS COM A INSTALAÇÃO 45 - LEGISLAÇÃO 46 - SONORIZAÇÃO INTERNA (DIAGRAMA DE BLOCOS) 47 - SONORIZAÇÃO EXTERNA 48 - SONORIZAÇÃO DE ÁREAS ABERTAS DE GRANDE EXTENSÃO 51 - SISTEMAS DE LINHA DE TRANSMISSÃO 54 - RÁDIOS COMUNITÁRIAS A.F. E F.M. 56 - ESTAÇÃO COMUNITÁRIA DE FM (DIAGRAMA DE BLOCOS) 57 - ÁBACO DE CÁLCULO DE SISTEMAS ACÚSTICOS 58 - MEDIDAS COM INSTRUMENTOS ELETRONICOS - PADRÕES REFERENCIAIS 59 - CALCULO DE SISTEMAS ACÚSTICOS.


SONORIZAÇÃO AMBIENTAL VOLUME 2

NOÇÕES BÁSICAS 1 - RADIAÇÃO E PROPAGAÇÃO: As ondas sonoras se propagam em todos os meios; gasoso, líquido e sólido, com velocidades diferentes, com exceção do vácuo. Velocidade de propagação do som no ar ............................... 340 m/s. na água............................ 1.400 m/s. no aço.............................. 5.000 m/s. O som que percebemos através de nossas membranas timpânicas são vibrações provocadas pela compressão do ar, em frequências que operam dentro da capacidade desta percepção. Existindo também frequências sonoras subsônicas e ultrassônicas, que fogem a nossa percepção, apesar de usarem o mesmo meio de propagação. Os efeitos sonoros que ocorrem no ar, também se aplicam perfeitamente à um meio líquido, só que neste caso temos a vantagem da visualização destes efeitos, para usá-los como modelo para estudos de propagação sonora. Quando vibramos a superfície da água, em um ponto qualquer de um reservatório, notamos o efeito de propagação das ondas a partir do ponto de origem, se expandindo até as bordas, atingindo as mesmas, e provocando as ondas refletidas. Em um ambiente a ser sonorizado o efeito é o mesmo, onde também estaremos mergulhados num campo formado por propagação sonora direta e refletida.

Ao percebermos a passagem das mesmas por um ponto fixo, verificamos seus intervalos variando com o tempo durante a passagem. Ao tempo de duração destes intervalos damos o nome de PERÍODO ( T ). À quantidade de ondas que passam pelo ponto fixo por segundo, chamamos de FREQUÊNCIA ( f ). Outro exemplo prático é a passagem dos dentes de um serrote em uma haste de ferro. A rapidez desta passagem define um som mais agudo (alta frequência), ou grave (baixa frequência).


No caso da propagação no ar, o que temos é regiões de compressão e descompressão do meio gasoso, cujo efeito é semelhante ao das ondas no meio líquido.

2 - COMPRIMENTO DE ONDA Para se melhor fazer um estudo dos efeitos da propagação sonora temos que fazer uma avaliação destes fenômenos. Como sabemos as ondas sonoras se propagam numa velocidade de 340 m/s. Se uma fonte sonora gerasse um tom senoidal de 10 Hz, em 1 segundo ele teria percorrido os 340 m, e cada ciclo estaria contido em 34 m deste percurso, este, seria o comprimento de onda da frequência de 10 Hz. Este estudo nos auxilia a entender melhor o grande vilão dos serviços de instalação de som, que é a ressonância ambiental e também a comumente chamada microfonia.


INTRODUÇÃO À SONORIZAÇÃO AMBIENTAL

1 - NOÇÕES SOBRE SISTEMAS DE SOM PUBLIC ADRESS (P.A.) O termo PUBLIC ADRESS (P.A.) se refere a equipamentos que reproduzem som a um grande número de pessoas, devendo ser este som o mais inteligível possível. As primeiras experiências neste campo datam do início do século, mas a qualidade na reprodução cresceu rápidamente com o aparecimento do cinema sonoro, e com demonstrações de alta fidelidade registradas em meados de 1935. Hoje podemos dizer que os equipamentos P.A. já fazem parte de nossa vida no dia a dia, como por exemplo, em comícios políticos, grandes cinemas, shows Pop e música ao vivo ao ar livre e carros de som para propaganda comercial. Os equipamentos se dividem em duas categorias em função do meio ambiente: EQUIPAMENTOS PARA LOCAIS ABERTOS e os EQUIPAMENTOS PARA RECINTOS FECHADOS, sendo este último o que mais merece atenção no sentido da equalização ambiental. Em RECINTOS FECHADOS a propagação do som no ambiente é DIRETA e POR REFLEXÕES. Cada ouvinte está imerso num campo composto de som direto e som refletido, a tal ponto que este último prevalece sobre o primeiro. Em LOCAIS ABERTOS, a propagação é direta, não temos mais reflexões, mas devemos levar em conta outros fatores como temperatura, umidade, vento, característica do solo, etc. 2 - NÍVEL DE PRESSÃO SONORA Uma instalação sonora (P.A.) tem por objetivo a realização de: a) Um refôrço sonoro para proporcionar um adequado nível de audição; b) Uma distribuição de som em locais distintos e separados daquele em que está a fonte emissora. Para isto teremos que determinar o NÍVEL DE PRESSÃO SONORA - SPL(Sound Pressure Level) necessario para a sonorização do ambiente, que o sistema P.A. fornecerá através das caixas acústicas, dependendo também para isto da potência elétrica fornecida às mesmas. Para maior compreenção do que significa NÍVEL DE PRESSÃO SONORA (SPL) em termos de números, veja o mostrador de um decibelímetro ilustrando os diferentes níveis de SPL e suas respectivas fontes:


A unidade do Nível de Pressão Sonora é o DECIBEL (dB) que é a décima parte do Bel (B), em homenagem a Alexander Graham Bell. É uma notação muito utilizada em som e telecomunicações, facilitando os cálculos com grandes números. Podemos dizer que o Decibel (dB) é a unidade de medida do som ou Nível de Pressão Sonora (S.P.L.) assim como o metro (m) é a unidade de medida do comprimento. Através da escala podemos afirmar que 1 dB é a menor variação que nós podemos ouvir, um acréscimo de 6dB SPL equivale a dobrar o nivel de pressão sonora, embora seja necessário um aumento de de 10 dB para tornar o som duas vezes mais alto.

Isto acontece por causa da deslinearidade de nossa percepção auditiva, devido as limitações de nossa membrana timpânica pela sua resistência progressiva à pressão sonora, e justamente pelo fato de ser da forma de um diafragma, não responde linearmente às variações sonoras, seu deslocamento é limitado à sua resistência solidária à borda do canal auditivo que a sustenta. Contudo, deslocamentos bruscos do ar, ou pressões sonoras acima de 140 dB SPL já seriam capazes de provocar a sua perfuração. Bem como a exposição contínua de altas pressões sonoras provocariam o seu enrijecimento, e em conseqüência disto a perda da percepção auditiva de forma irreversível.


Grandezas Lineares - o metro, o litro, o quilo, dilatação linear dos metais e dos líquidos com o aumento de temperatura. Grandezas exponenciais - o SPL, o decibel. Como nosso aparelho auditivo percebe os níveis sonoros: 10101010 Emnevaqu 10 PafóPo Corefduen PaWS1D1

Pa SPSPSPSP O CoAw Aw

S

0
= ...................................1 1 = ...................................10 ( equivale a 2 vezes o volume de som anterior ).
2
= 10 x 10 = ...................100 ( equivale a 2 vezes o volume de som anterior ).
3
= 10 x 10 x 10 = ...........1000 ( equivale a 2 vezes o volume de som anterior ).
cálculos acústicos o que nos interessa é, na verdade, saber quantas vezes é cessário multiplicar o número 10 por ele mesmo para se obter 10, 100, 1000 ou outro lor qualquer. Por isso usamos o logarítimo, que é uma representação matemática do e é pedido: - Achar o expoente de um número.

2
= 100 ! Portanto lo 100 = 2 ! Se diz assim, "o logarítimo de 100 na base 10 é 2".
ra se saber o quanto rmula: tência elétrica (dB) = 1

nsiderando a sensibiorçando a potência deas fórmulas tanto a contrados na relação

ra os dados abaixo: 1 = 100 WRMS = 100 dB SPL W/m = 20 metros

ra a potência inicial de

L REQ = 100 - 20 x loL REQ = 100 - 20 x 1L REQ = 100 - 26,02 L REQ = 93,98 ≈ 94

Ganho em SPL foi de:

mparando com o Ganh = 10 log Wo/Wi !

= + 3 dB Watts

PL REQ (dB) = S1 - 20 log

g 10

equivale a potência elétrica, em decibéis, usamos a seguinte

0 X log Potência em Watts

lidade do alto falante (S1), e a distância (D1) constantes, saída do amplificador (W1), para o dobro, vamos comparar as do SPL REQ como a do Ganho Aw da potência elétrica, Wo/Wi (Potência Inicial/Potência Final).

100 Watts temos:

g 20 + 10 log 100 ,3 + 10 x 2 + 20 dB SPL

97 dB SPL - 94 dB

o (Aw) em decibéis Aw = 10 log 200/1

Onde: SPLREQ (dB) - Nivel de Pressão sonora no local do

Ouvinte. S1 - Sensibilidade do alto falante (dB) W/m D1 - Distância entre alto-falante e ouvinte W1 - Potência elétrica do amplificador

D1 + 10 log W1

Quando aumentamos a potência para 200 Watts temos: SPL REQ = 100 - 20 x log 20 + 10log 200 SPL REQ = 100 - 20 x 1,3 + 10 x 2,3 SPL REQ = 100 - 26,02 + 23,01 SPL REQ = 96,99 ≈ 97 dB SPL

SPL = +3 dB SPL

na potência também podemos afirmar: 00 ! Aw = 10 log 2 ! Aw = 10 x 0,3


Como vimos não há necessidade de fazer todo o cálculo do ganho SPL REQ quando reforçamos a potência elétrica, pois o ganho em SPL acompanha o ganho em potência elétrica também. Portanto, o reforço de duas caixas, desenvolvendo cada uma, a mesma potência, também é: + 3 dB em Potência Elétrica + 3 dB SPL O refôrço deverá ser somado ao SPL medido. Esta também é uma maneira de se saber se a compra ou a troca, de um amplificador de potência, ou o acréscimo de caixas em um sistema de alto falantes, solucionam o problema de reforço necessário a sonorização de um ambiente.

A sensibilidade é o fator mais importante para elaboração de sistemas de sonorização ambiental, e também o princípio de qualquer projeto sonoro, antes mesmo, dos amplificadores e mesas de mixagem que irão compor todo o conjunto. Abaixo dois cálculos comparativos levando em conta o mesmo ambiente a ser sonorizado, mesma potência elétrica, usando caixas com alto falantes de Sensibilidades diferentes: Dados do Projeto:

SPLREQ (dB) - Nivel de Pressão sonora no local do Ouvinte. S1 - Sensibilidade do alto falante (dB) W/m D1 - Distância entre alto-falante e ouvinte W1 - Potência elétrica do amplificador

Usando o alto falante ' B ' S1 = 96 dB SPL W/m D1 = 20 m SPL REQ = 100 dB SPL (SPL REQ - S1 + 20 log D1) W1 = 10 10 (100 - 96 + 20 x log 20) W1 = 10 10 (100 - 96 + 20 x 1,3) W1 = 10 10 (100 - 96 + 26,02) W1 = 10 10 (30,02) W1 = 10 10 3,00 W1 = 10 = 1000 Watts

Usando o alto falante 'A' S1 = 100 dB SPL W/m D1 = 20 m SPL REQ = 100 dB SPL (SPL REQ - S1 + 20 log D1) W1 = 10 10 (100 - 100 + 20 x log 20) W1 = 10 10 (100 - 100 + 20 x 1,3) W1 = 10 10 (100 - 100 + 26,02) W1 = 10 10 (26,02) W1 = 10 10 2,60 W1 = 10 = 398 Watts


A escolha adequada do alto falante define diretamente a potência necessária para sonorizar áreas abertas ou recintos fechados.

Lembre-se que, apesar dos cálculos determinarem a potência elétrica máxima necessária para sonorização de um ambiente, a potência operacional está limitada às condições acústicas do mesmo, suas dimensões, tratamento acústico etc.

Muitas vezes a potência máxima admissível em recintos fechados é inferior a

potência elétrica usado para áreas abertas, que não sofrem quase nenhuma interferência do meio, justamente pelo fato de não haver reflexões da propagação do som. Para que isto não ocorra, devem ser observados o posicionamento das caixas em relação ao recinto fechado, bem como a área limite para o deslocamento de microfones.

DESENVOLVIMENTO DA FÓRMULA GERAL DO SPL REQ

Lembrar sempre que se faz necessário fazer a conversão de todas as variáveis: (distância (D1), sensibilidade do alto falante a 1 metro (dB SPL W/m), potência elétrica (Watts RMS), em decibéis.

A partir do ponto de vista do ouvinte, também podemos deduzir: Pela fórmula geral temos: SPL REQ = S1 - 20 log D1 + 10 log W1 De acordo com o índice de diretividade (DI), que é o reforço somado ao conjunto pelas propriedades angulares dos radiadores diretivos (cornetas e projetores de som) temos:

SPL REQ = S1 - 20 log D1 + 10 log W1 + DI, Onde: 10 log W1 expressa o reforço em decibéis impressa pela potência elétrica - 20 log D1 expressa a queda em decibéis perdida na distância.

dB SPL W/m expressa a sensibilidade do alto falante na potência de 1Watt RMS e 1 metro de distância do mesmo (S1). DI dado em decibéis é o índice de diretividade dado pelo reforço das propriedades angulares das cornetas e projetores sonoros.

Mais adiante falaremos sobre estes índices de dispersão no capítulo RADIAÇÃO E PROPAGAÇÃO das ondas sonoras.


Se considerássemos todos os fatores físicos e eletroacústicos de um sistema de sonorização, poderíamos expressá-los pela fórmula: SPLREQ (dB) - Nivel de Pressão sonora no local do ouvinte. S1 - Sensibilidade do alto falante (dB) W/m D1 - Distância entre alto-falante e ouvinte W1 - Potência elétrica do amplificador Deduzindo da fórmula anterior, temos a fórmula para a potência em Watts, necessária para emprêgo em sistemas de sonorização ambiental: Se considerássemos os parâmetros S1 e D1 constantes e variássemos apenas W1, para cálculo do SPL REQ (dB) poderíamos operar apenas com a fórmula da potência elétrica, adicionando ao resultado anterior apenas os decibéis encontrados na relação Wo/Wi abaixo:

Pelo exemplo acima podemos afirmar que seriam necessários 4 vezes a potência de um amplificador para recuperarmos os 6 dB perdidos em cada dobro da distância.

SPL REQ (dB) = S1 - 20 log D1 + 10 log W1

(SPL REQ - S1 + 20 log D1) W1 = 10 10


3 - RESSONÂNCIA AMBIENTAL Imaginemos uma fonte sonora ao ar livre conectada a microfones. A palavra realimentação significa captar e reamplificar o sinal gerado. Mas a única condição para que exista a realimentação é necessário que o sinal realimentado esteja em fase com o de origem. Quando um instalador está colocando o microfone na frente de uma caixa de retôrno, ele está durante o ajuste, minimizando estes efeitos através de atenuação ou inversão de fase das frequências de graves e agudos no seu amplificador ou mesa de retôrno. A palavra estar em fase, significa iniciar um ciclo no mesmo instante do outro ciclo. Os estudos dos ciclos estão ligados às funções circulares pelo fato de se basear em ondas senoidais, isto é, que se desenvolvem no eixo dos senos. Vamos relembrar um pouco a respeito destas funções :

A ressonância ambiental é atribuída a vários fatores: a ) Tendência natural do diafragma do microfone de operar melhor em uma determinada frequência, facilitando à realimentação em fase com a frequência ressonante. b ) Tendência natural das caixas ou alto falantes de operar melhor em determinada frequência, também reforçando esta realimentação . c ) Ressonância natural do ambiente devido as suas dimensões estar contidas em determinados comprimentos de ondas e seus harmônicos. Com o reposicionamento dos meios transdutores, e correção por atenuação da frequência ressonante pelos meios eletrônicos (Ex: Equalizadores de frequência), podemos minimizar estes efeitos. O Analizador de Espectro de Audio é uma das ferramentas mais importantes na análise e correção destes efeitos, pois ele nos visualiza todas as tendências de ressonância ambiental para efetuarmos as devidas correções mecânicas ou eletrônicas, necessárias à equalização do conjunto.


4 - SENSIBILIDADE DOS ALTO FALANTES (dado em dB SPL W/m especificado pelo fabricante)

Este é um parâmetro de suma importância para o engenheiro ou técnica de som pois, quanto maior for a sensibilidade do alto falante ou caixa acústica, menor será a potência elétrica fornecida pelo amplificador para se obter o nível de som desejado, o que implica em menor custo de instalação e menos transporte. Como base de medida é colocado um decibelímetro a 1 metro de um alto falante na frequência de 1Khz e 1W de potência elétrica. Vários parâmetros são importantes na eficiência de um alto falante; intensidade do campo da armadura magnética, espaçamento entre a bobina móvel e a armadura magnética, seção do diâmetro do fio utilizado na confecção das bobinas móveis, condutividade do fio utilizado, etc

5 - SINTONIA DA CAIXA ACÚSTICA As melhores marcas de caixas de som não requerem qualquer revisão, pois são sintonizadas e ajustadas em fábrica sob severo controle de qualidade, contudo, nem todas as caixas fabricadas e vendidas no comércio podem de dizer acústicas, devido a uma série de parâmetros não observados. a) A frequência de ressonância do alto-falante varia com o diâmetro e rigidez das partes móveis do cone. Temos como exemplo ilustrativo, as diversas peças acústicas de uma bateria instrumental. Ex: pandeiro, surdo, bombo, tantã, que variam de tom de acôrdo com seus diâmetros. b) Em consequência disto, cada caixa de som deve ser sintonizada de forma a anular a frequência de ressonância do alto falante usado.


6 - CAIXA ACÚSTICA “BASS REFLEX” Um dos primeiros e mais populares projetos de caixa de som é a caixa “Bass Reflex”, muitos a classificam como caixa de “duto de sintonia” ou “túnel”, neste projeto classificaremos como “pórtico” à abertura destinada a efetuar a sintonia negativa ou antirressonância do conjunto. O objetivo deste projeto não é o ensino de confecção de caixas acústicas, mas, dar uma idéia geral para futuros empreendimentos. Inicialmente faremos uma avaliação do alto falante usado, suas dimensões, e frequência de ressonância. Quanto à caixa poderá ser usado qualquer volume, desde que contenha com folga em altura, largura e profundidade o alto falante escolhido, que deverá ser um “full range” ou um “Woofer”, pois a caixa acústiva só deverá ser sintonizada para as frequências de graves. A rigidez mecânica é muito importante para o êxito do projeto, a caixa não deverá “vibrar” em nenhuma frequência de teste. Portanto se faz necessário o uso de material de dureza absoluta, como tábuas e compensados do tipo “naval”,ou armação interna através de ripas para o amortecimento. A figura acima nos mostra a frequência de ressonância ao ar livre do alto falante escolhido. No caso foi um “Woofer” de 15 polegadas, que apresentou uma frequência de ressonância de 45 Hz. Abaixo o circuito usado para teste. Caso não se tenha um osciloscópio à mão poderá ser usado um voltímetro analógico ou digital e um gerador de áudio que não sofra em sua saída, variações de nível de sinal com a variação de frequência, para que não haja erros na leitura. Como caixa usaremos as seguintes dimensões externas: altura 73 cm, largura 64 cm, profundidade 40 cm, o que nos dará um volume interno de 0,16 m3. Com a frequência de ressonância de 45 Hz do alto falante escolhido, determinamos o ponto “A” no gráfico abaixo, o que dá como valor da área do pórtico 60 cm2 O gráfico nos dá um valor aproximado da abertura do pórtico, pois durante os testes se faz necessário reajustes nesta abertura. O circuito usado para este teste é o mesmo acima, substituindo-se o alto falante pela caixa que está está sendo sintonizada, já com o alto falante devidamente instalado na mesma. Também se faz necessário o revestimento interno com material absorvente acústico, como espuma de nylon, lã de vidro, com o objetivo de se fazer o devido amortecimento dos transitórios de curta duração, para que os harmônicos que os compõe não provoquem distorções e tornem os sinais ininteligíveis. Poderá ser observado alguma dessintonia após o revestimento o que deverá ser devidamente corrigido aumentando ou diminuindo a abertura do pórtico.

GERADOR DE ÁUDIO

100 Ω

VOLTIMETRO


Abaixo temos a fórmula para os pórticos forma circular: Onde: S = área do pórtico em cm

ππππ = 3,14 R = Raio da circunferência A curva de sintonia poderá ser levasemilogarítimica, através do circuito de testeuma “varredura” manual das frequências audívponto os seus níveis correspondentes de voltaacústica, unindo-se os pontos temos a curva de Abaixo seguem os gráficos obtidos com

S = ππππR 2

2

Sintonia perfeita obtida no primeiro teste. Observar o “vale”a 45 Hz, e os picos a 20 e 90 Hz de mesma amplitude, prova real de sintonia

Cr

de

ntada ponto a ponto em uma escala apresentado anteriormente. Fazendo-se eis no gerador de audio, plota-se ponto a gem AC nos bornes de entrada da caixa sintonia da caixa sob teste.

os testes obtidos neste projeto:

64,0 cm

17,0cm

12,0cm

27,5

cm

27,5

cm35

,0cm

40,0 cm

73,0

cm

orreção da dissintonia,compensada comeajuste da abertura do pórtico para 204 cm2.

Dessintonia provocada pela forração interna dacaixa com absorvente acústico. Contudo pode serobservado que os picos foram amortecidos.


Finalmente, para complementação dos testes, vamos submeter o conjunto ao teste de resposta a transitórios. Para isto vamos selecionar o gerador de áudio para onda quadrada e frequência de 1 Hz. A cada subida e descida do pulso da onda quadrada, temos um movimento brusco do cone do alto falante e em seguida, um tempo de amortecimento deste movimento oscilatório até a posição de repouso inicial. 7 - POLARIZAÇÃO DE CAIXAS ACÚSTICAS O somatório dos movimentos dos cones dos apressão sonora, mas para isto se faz necessário que tsentido e mesmo tempo, e isto só é conseguido com a d Com apenas uma pilha comum de lanterna, popolarização dos alto falantes.

Com revestimento interno

Resposta de transitório do alto falante ao ar livre

Do conjunto falante/caixa, sem o revestimento

lto falantes, definem o nível de odos pressionem o ar no mesmo evida polarização dos mesmos. de-se fazer a devida correção na


8 - ASSOCIAÇÃO DE ALTO FALANTES Na realidade quando se faz a associação de alto falantes, leva-se em conta sómente a medida em Ohms da resistência (DC) oferecida pela bobina móvel (Medida com multímetro na escala ôhmica). Contudo deve-se levar em consideração, que outras variáveis também estão presentes durante os testes (AC) de medidas de áudio. A bobina que corta o grande campo magnético assume um comportamento estático R e outro reativo XL. Uma das variáveis a considerar, é que a bobina móvel no final de seu curso já não tem a mesma reatância quando em meio curso, a indutância L(henry) é diretamente proporcional à densidade do fluxo para a cada posição. A grande resistência do ar oferecida ao movimento do cone também impõe outra variável de grande importância. Se considerarmos para a componente reativa XL = 2πfL, teríamos que levar em conta que a bobina móvel não estaria vibrando dentro do campo magnético, mas travada dentro dele como nos transformadores de lâminas de ferro, o que seria impossível, pois assim não produziria pressão sonora e a mesma se queimaria por falta de dissipação do movimento do ar através de sua armadura. Contudo, assim mesmo, temos uma idéia aproximada do que acontece com a Impedância final. Levando em conta que a componente reativa (XL) está em série com a componente resistiva (R) (resistência ohmica interna da bobina), temos para a impedância final (Z) a seguinte expressão: Temos para XL = 2πfL Onde f = frequê L= Indutâ R= Resistê Como podemos oba frequência, maior sersacrifício do amplificado Abaixo as exprescomponente reativa XL: Onde R1, R2, R3, pelo fabricante.

Z = R + XL

jXL

2
2
ncia sob teste em Hz ncia da bobina em henry ncia da bobina em ohms

servar, que Z é diretamente proporcional a f. Quanto maior for á também a impedância final da bobina, e menor será o r de áudio nesta frequência.

sões para sistemas de alto falantes não considerando a

R4 representam a resistência interna da bobina em ohms dado

R (ohms)

Z (ohms)

CIRCUITO EQUIVALENTE


9 - COBERTURA ANGULAR DE SISTEMAS SONOROS A uniformidade de cobertura do sistema sonoro é outro importante fator a ser considerado em um sistema P.A.. pois uma resposta angular errada irá comprometer a inteligibilidade de todo o sistema. Quanto da instalação do sistema de reforço de som, quer seja em ambientes fechados ou áreas abertas, devemos estudar a melhor localização e posicionamento do sistema de alto falantes para conseguirmos a cobertura angular ideal. O ângulo de cobertura é fornecido pelo fabricante de diversas formas: a) Características de componente: Ex: Corneta Selenium modelo H12 - Angulo de cobertura horizontal 120° - Angulo de cobertura vertical 40° - Frequência de dispersão 500 a 8000 Hz b) Gráficos:

ANGULO DE COBERTURA PARA OS

PLANOS HORIZONTAL E VERTICAL


c) Diagrama polar: 10 - DIRETIVIDADE Imagine que tenhamos uma fonte sonora OMNI direcional (irradia som em todas os sentidos), colocada num campo livre, e o microfone a uma determinada distância medindo seu SPL. A uma dada potência acústica nota-se experimentalmente que em cada superfície refletora colocada próximo à fonte, há um aumento de 3 dB no SPL como mostra a figura abaixo. Abaixo, os vários tipos de radiadores com suas respectivas coberturas angulares e

seus respectivos índices de diretividade. RADIADOR SONORO COBERTURA ANGULAR Q dB SPL DI ESFERA 360° X 180° 1 107,00 0 dB HEMISFERA 180° X 180° 2 110,00 3 dB ¼ ESFERA 180° X 90° 4 113,00 6 dB 1/8 ESFERA 180° X 45° 8 116,00 9 dB

SPL

SPL + 3dB

SPL + 6dB

SPL + 9dB

SPL + DI

1

2

3

4

5

Como podemos observar, DI é o índice de diretividade em dB do elemento radiador (corneta), que é dado pelo fabricante, com os seus respectivos ângulos de cobertura Horizontal e Vertical.

É considerado como limitepara a definição de angulo dedispersão à queda de -6 dBno nivel de pressão sonorado campo de coberturaangular horizontal ouvertical, dado pelo diagramapolar.


Podemos utilizar as propriedades dos reforços acrescentados pelas superfícies refletoras, em sonorizações ambientais quando dispomos através dos sistemas de linha de 70 V, por exemplo, apenas 1W para cada caixa. Com acréscimo de 6 dB SPL, e com a caixa de som posicionada em uma superfície angular, seria como atingir 4W, e isto sem quadruplicar a potência elétrica do sistema. Aw = 10 log Wo/Wi Onde Aw=Ganho de Potência Wo=Potência Final Wi=Potência inicial Aw = 10 log 4/1 Aw = 6 dB (Ganho de potência equivalente ao refôrço em dB SPL acrescentado) Abaixo a maneira correta de sonorizar recintos fechados, como pequenos salões, clubes, igrejas, etc. 11 - EQUALIZAÇÃO O sinônimo de equalizar é igualar. Portanto, equalizar um sistema de som é igualar todas a frequências, ou a maioria delas para termos uma boa resposta das mesmas desde 20 a 20.000Hz, em função do ambiente a ser sonorizado. Isto é o primeiro compromisso som a sonorização ambiental, principalmente em recintos fechados, onde temos deficiências na acústica ambiental e na reprodução questionável das caixas de som utilizadas. Toda esta deficiência deve ser corrigida durante o processo de equalização do ambiente. Não devemos confundir equalização ambiental com o reforço e atenuação ajustados em uma mesa de mixagem, pois esta só acrescenta ou atenua as frequências ao gosto do ouvinte. Podendo até mesmo ser usada para tal, mas nunca usada para atingir o objetivo principal, que é o de realmente equalizar o ambiente. Inicialmente devemos ter à mão um gerador de sinais de AF ajustado para o modo SWEEP (varredura das frequências audíveis), ou RUÍDO ROSA (Randômico para todo o espectro de áudio), um bom Equalizador de 10 ou mais bandas de atenuação e refôrço, um analisador de espectro de áudio, um microfone de resposta plana ou corrigida, uma boa caixa que reproduza fielmente toda a banda de áudio e um amplificador de potência em “flat”(desativados os reforços de graves médios e agudos).


Faremos em seguida a montagem do equipamento de teste, para determinar os níveis máximos e mínimos do espectro do ambiente a ser sonorizado. Se você não possui um analisador de espectro, você poderá fazê-lo pelo método de varredura, com auxílio de um osciloscópio ou voltímetro eletrônico. Embora seja um pouco mais trabalhoso, pois você terá que plotar todos os pontos máximos e mínimos manualmente através de uma escala gráfica semilogaritímica, mas o resultado também é satisfatório, desde que o gerador de áudio não varie sua amplitude em toda a banda de áudio, e o microfone utilizado também seja de resposta absolutamente plana, de maneira que sómente estejam em evidência a ressonância ambiental e a deslinearidade da caixa de som utilizada.

EQUIPAMENTOS PARA MEDIDAS PALCO

AUDITÓRIO

CAIXAS DE TESTE

GERADOR

AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA

CAIXA DE TESTE

MICROFONE

ANALIZADOR DE ESPECTRO

GERADOR

AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA

CAIXA DE TESTE

MICROFONE

PRÉ AMP LINEAR

OSCILOSCÓPIO

VOLTÍMETRO ELETRONICO

Estas são as duas maneiras para se fazer asmedidas de resposta de frequência do ambiente . A caixa de som usada para teste deverá estarna posição normal de operação do sistema,bem comoo gerador de áudio e o amplificador de potênciageralmente no palco e à frente dos microfones. Oelemento sensor (microfone linear) é posicionado nolocal de controle (geralmente no final da sala ouauditório a ser sonorizado), bem como o analizador deespectro, ou osciloscópio ou o voltímetro eletrônico.


Em seguida de posse do gráfico obtido através dos testes de resposta de frequência ambiental, transferiremos ao equalizador gráfico o inverso desta curva, para anular as tendências de ressonância a estas frequências. É claro que as medidas feitas pelo Multímetro ou pelo osciloscópio nos dão grandezas de medidas lineares, e não exponenciais, que é o caso dos valores em decibéis no equalizador gráfico. Neste caso se faz necessário sua conversão para dB. Não importa os valores obtidos (Se em volts ou milivolts na leitura dos níveis espectrais), pois sempre será mantida a mesma relação em dB quaisquer que sejam os valores. Vamos determinar a média entre o ponto máximo e mínimo do gráfico e considerar esta média como valor referencial . No gráfico abaixo temos a curva dada pelo processo de plotagem em papel semilogaritímico com os valores em mV. Para determinarmos o nível equivalente em dB, usaremos a fórmula abaixo. Obs: Esta conversão só é válida para os valores plotados em papel semilogaritímico que estão em volts ou milivolts. Os valores dados pelo analisador de espectro já estão em decibéis, não sendo portanto necessária sua conversão, bastando sómente transferir sua curva invertida para o equalizador gráfico.

Para construirmos a coluna “Ref” tiraremos a média dos valores máximos e mínimos da 3ª coluna em dB, e determinamos o valor referencial para operarmos em valores negativos e positivos da escala, para transferi-los ao equalizador gráfico. Neste caso temos para valor máximo, 100mV e mínimo 5mV. Pela conversão temos para valor máximo: 40dB, e mínimo 14 dB. O que nos fornece para valor referencial de 0 dBm = 27dB

0 dBm = dBmáx + dBmin 2

Construção do gráfico em função dos controles em decibéis de um Equalizador Gráfico.

A figura anterior nos mostrava a curva dos reforços nos testes ambientais. Para anular estas tendências à ressonância, neste gráfico devemos inverter a curva anterior.

Av(dB)=20 log Vi Onde Av (dB) é o valor em decibéis dos níveis (Vi) Volts ou milivolts/div do papel semilogaritímico.


Na figura abaixo temos o painel de um equalizador gráfico com seus controles deslizantes “copiando” a curva invertida obtida no gráfico anterior. No caso usamos um Equalizador de 10 bandas de ajuste.

Já existe no mercado Analisadores que Também são Equalizadores auto ajustáveis para correção ambiental, com um “menu” para variados programas de audição e suas respectivas curvas adequadas a cada finalidade, reduzindo grandemente o fatigante número de operações corretivas. 12 - FILTROS PASSIVOS E ATIVOS - SISTEMAS CROSS-OVER FILTRO PASSIVOS são dispositivos reativos contendo bobinas e capacitores com a finalidade de fazer, atenuação, exclusão ou seleção das frequências de áudio. Geralmente são empregados como dispositivos seletivos de frequência dos alto falantes nas caixas acústicas, sendo até alguns de nível ajustável na frequência desejada. Também são chamados cross-over devido ao fato dos limites da curva de resposta de frequência se cruzarem determinando o início e fim da próxima banda passante. São compostos de Filtros PASSA ALTAS, PASSA BAIXA, E PASSA FAIXA, sendo as frequências selecionadas dirigidas ao alto falante de agudos “tweeter”, graves “woffer” e médios “mid range” ou cornetas. Os cálculos para construção de filtros passivos já foram descritos no capítulo SONORIZAÇÃO AMBIENTAL VOLUME 1 - OPERAÇÃO, com todos os detalhes.

32 64 125 250 500 1K 2K 4K 8K 16K 32 64 125 250 500 1K 2K 4K 8K 16K

LEFT RIGH

18 12 8 5 2,5 0 -2,5 -5 -8 -12 -18

18 12 8 5 2,5 0 -2,5 -5 -8 -12 -18

dB dB

Nem todas as frequênciasassinaladas no gráfico poderão sercopiadas, contudo, grande partedelas poderão ser cobertas mesmocom um pequeno número de chavesde atenuação e refôrço. Asfrequências superiores e inferiorespoderão ser desprezadas.

AO AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA


FILTROS ATIVOS São os filtros de reforço e atenuação eletrônicos de um pré-amplificador, mesa de mixagem, e até mesmo Equalizadores Gráficos. Geralmente o reforço e atenuação típico não passa dos 18dB,sendo o padrão +/-12dB. Quanto à largura de faixa é considerado limite entre bandas à queda de -3dB. Nos equipamentos domésticos e até mesmo em pequenas mesas de mixagem temos um sistema clássico de reforço e atenuação de graves e agudos chamados BAXANDALL, devido ao fato de conservarem as frequências médias em “flat” e reforçarem e atenuarem sómente as altas e baixas frequências. Quando se deseja um reforço sómente nos médios, se faz a atenuação das altas e baixas frequências. Nas mesas de mixagem já temos 3 filtros por canal, sendo alguns filtros seletivos para reforço ou atenuação da frequência desejável ou indesejável (apitos de microfonia em apenas uma frequência). SISTEMAS CROSS-OVER É o nome dado ao sistema ativo de divisão de frequências, no caso dos divisores passivos, tínhamos sempre a seleção das frequências por exclusão de faixas, já neste caso temos também o reforço das mesmas de maneira mais seletiva e precisa. Excelente para sonorização para recintos abertos. Como cada banda de frequências é separada eletronicamente, se faz necessário o uso de um amplificador para cada faixa.. Ex: Saídas de SUBGRAVES - ao amplificador das caixas de sub graves GRAVES - ao amplificador das caixas de graves MÉDIOS - ao amplificador das cornetas de médios AGUDOS - ao amplificador dos tweeters Quanto às frequências que estão em cruzamento, estas também podem ser deslocadas para adequá-las às frequências de resposta do sistema de alto falantes escolhido, de acordo com a curva dada pelo fabricante. Vantagens: Menor potência para sonorização, menor quantidade de equipamentos para transporte, maior seletividade para os ajustes. Desvantagens: Maior cuidado e tempo gasto durante a montagem e equalização do sistema, qualquer erro poderá acarretar danos irreparáveis ao sistema de alto falantes. Abaixo um diagrama ilustrando este sistema:

MESA DE MIXAGEM

DIV. CROSS OVER

AMPL SUB GRAVES

AMPL GRAVES

AMPL MÉDIOS

AMPL AGUDOS


13 - NIVELAMENTO É colocar os níveis dos instrumentos musicais abaixo do nível referencial dominante, no caso o solista ou crooner. Em mesas de mixagem, 0 dBm é considerado o referencial máximo para saída e excitação dos amplificadores de potência, abaixo desta referência (- 3 dB em relação ao referencial usado) seguem os instrumentos de acompanhamento de uma orquestra ou conjuntos musicais ou bandas. É claro que é importante haver também a sensibilidade musical dos integrantes do grupo com respeito a níveis, reduzindo assim, o exaustivo tempo para ajustes do sistema.

0 dBm

-3

-6 dB

-12 dB

CROONER SOLISTA

OU INSTRUM PRINCIPAL

SURDO BOMBÔ

CONTRA BAIXO

VIOLONCELO GUITARRA

RÍTIMO GUITARRA

SOLO VIOLINO

ÓRGÃO TECLADO

PIANO

BATERIA PERCUSSÃO

NIVELAMENTO SUGERIDO PARA ACOMPANHAMENTO EM

PEQUENAS BANDAS E ORQUESTRAS


SONORIZAÇÃO INTERNA

Muitas maneiras são utilizadas para se fazer um serviço de sonorização interna: a) - Por divisão da potência total, pelo número de caixas espalhadas ao longo do recinto, de forma que o somatório em decibéis (dB SPL) de cada caixa, seja igual ao valor total como para áreas abertas. b) - Concentração de sistema de caixas projetoras próximo da origem do programa (palco) e dirigidas ao último e mais afastado ponto do ambiente a ser sonorizado. É claro que tanto um sistema quanto o outro é válido, contudo, existem vantagens e desvantagens em cada caso. No caso do sistema “a”, já existe uma tolerância por parte do ouvinte, já que apenas uma pequena parte da pressão sonora chega a ele (por volta dos 66 dB SPL aproximadamente), o que já é mais cômodo. Como a pressão sonora não é grande, ficam reduzidas as chances de percepção das ondas refletidas ou retardadas, que poderão ser eliminadas com o revestimento do recinto com pesadas cortinas ou outro material de absorção acústica. Outra vantagem deste sistema é que o último ouvinte pode ver e ouvir em tempo real, todos movimentos e representações do palco. Já no caso do sistema “b” imagine o primeiro ouvinte bem próximo do sistema das caixas projetoras, este, poderá sentir-se tão agredido que preferirá sentar-se no último banco do auditório, enquanto o último ouvinte poderá devido à absorção do som pela massa humana, não estar ouvindo nitidamente, sem levar em conta o número de ondas sonoras refletidas (reverberação) ou retardadas (eco ou delay) que na certa irão confundi-lo. Imagine uma cena em que se assiste um tiro de arma de fogo. Observa-se inicialmente o clarão, e logo após o som característico com retardo. Só ouve esta cena em tempo real, quem está próximo ao palco. Como a pressão sonora é alta nesta posição, até mesmo apreciar uma peça teatral durante um longo espaço de tempo torna-se incômodo.

o _ o

_ o _ o

_ o _ o

_

_ _ _ o

_ o _ o

_ _ _ _


1 - RECINTOS FECHADOS 1) - Técnicas para instalação e operação: Considere que o ambiente a ser sonorizado é fechado e sujeito a reflexões sonoras, por esta razão as caixas para voz são espalhadas ao longo do ambiente, para que se aplique uma menor potência em cada caixa, a fim de evitar estas reflexões reverberações ou eco, o que tornariam ininteligíveis estes sinais. É importante que estas caixas operem numa altura de 2,20 metros do solo aproximadamente, e inclinada levemente para baixo, para que a grande massa humana atue como um atenuador acústico, considerando ser esta, a área útil. a) - Posicionar as caixas destinadas à reprodução de voz, aos lados e ao longo do ambiente, dirigindo-as ao centro do fundo do recinto, e a partir da linha de limite da posição dos microfones em diante de forma que as mesmas fiquem de costas para esta linha. Nesta condição os microfones não poderão ultrapassá-la para evitar microfonia. b) - Podem ser usadas caixas de menor potência cuja SPL cubra uma menor porção de área para evitar reflexões. c) - Posicionar a cabine de controle no fundo do recinto para análise real do conjunto. d) - Equalizar os microfones em nível e frequência em função do ambiente. 2) - CAIXAS DE RETORNO a) - Posicionar à frente dos microfones e dirigi-las ao palco. b) - Equalizá-las em nível e frequência. 3) - CAIXAS INSTRUMENTAIS a) - Posicioná-las atrás do palco. b) - Equalizar os instrumentos em frequência e ajustar seus níveis de acordo com a tabela do capítulo 13 - NIVELAMENTO 4) - MICROFONES a) - Posicioná-los a frente do palco de acordo com o diagrama a seguir:

CAIXAS PARA VOZ

CAIXAS PARA VOZ

CAIXAS DE INSTRUMENTOS

LINHA DOS MICROFONES CAIXAS DE RETÔRNO

CABINE DE

CONTROLE


5) - TÉCNICAS PARA EQUALIZAÇÃO DE MICROFONES Durante o ajuste os controles de graves e agudos do amplificador deverão estar no máximo. (refôrço total + 15 dB). 1) - Ajustar o volume da mesa a meio curso. 2) - Controles de graves, médios e agudos no máximo. 3) - Aumentar o volume até ouvir a 1ª microfonia, identificar em que filtro graves, médios e agudos está localizada esta microfonia e diminuir o nível do filtro identificado. 4) - Aumentar mais o volume até ouvir a 2ª microfonia. 5) - O ajuste estará concluído quando não se puder atenuar nenhum filtro para minimizar tendências de microfonia ambiental, neste caso, o nível de saída de som também já estará além do necessário. 6) - Nivele agora, através do VU de leds de sua mesa em 100%. Início dos leds vermelhos. Diminua o volume do amplificador para o volume externo adequado. 7) - Nivelar os instrumentos com auxílio do VU da mesa, de acordo com tabela do capítulo 13 - NIVELAMENTO. Repita estas operações quantas vezes forem necessárias para uma boa atuação. 6) - CUIDADOS COM A INSTALAÇÃO 1) - Tipos de cabos utilizados e suas funções: BLINDADOS - usados em todas as ligações para evitar zumbidos, exceto nos alto-falantes. POLARIZADOS - SOMENTE para alto-falantes. 2) - Tipos de conectores mais usados: PLUGÃO GUITARRA - Em quase todos os equipamentos profissionais. CANNON - Em microfones especiais de linha balanceada. RCA - Em equipamento de uso doméstico e profissional. 3) - ZUMBIDOS - Muito típico de conexões mal feitas, blindagens de cabos coaxiais partidas, uso inadequado de cabo polarizado em ligações de baixo sinal. 4) - CASAMENTO DE IMPEDANCIAS - Verificar antes de ligar pela primeira vez, as características de entrada e saída de sinal de seu equipamento, para evitar perdas devido a descasamentos de impedâncias. Em alguns casos pode até danificar os equipamentos de potência, como ligações em excesso de alto-falantes, provocando sobreaquecimento do circuito de saída de potência ou um amplificador. Ao ligar um microfone verificar se o mesmo está com uma impedância de saída compatível com a impedância de entrada do amplificador. 5) - Redes série, paralelo e mista de alto-falantes. Fazer com que o agrupamento ou caixas sejam ligados adequadamente formando uma rede final de 4 ohms ou 8 ohms de acordo com a especificação de saída de seu amplificador.


Para sua comodidade existe no mercado divisores para caixas de som que já possuem internamente as ligações necessárias para uma associação série/paralelo de alto-falantes com precisão. Ex: Tipo Speaker Selector DMX820R. IMPORTANTE: - Em caso de desespero operacional ( durante o ajuste), desligar todo o sistema, desconectar e medir todos os cabos de ligação e refazer tudo de novo com o auxílio de outro operador. - Não mandar equipamento para a manutenção sem a certeza de que houve realmente “pane” operacional. - Durante a montagem, seguir rigorosamente o cronograma de ligações, sob pena de danificar seriamente o equipamento caso não seja seguido corretamente este cronograma. - LEMBRAR QUE 99,9% DAS PANES SÃO PROVOCADAS POR CABOS DEFEITUOSOS E CONECÇÕES EM CURTO CIRCUITOS OU MAL FEITAS. 7 - LEGISLAÇÃO: Devido a proliferação dos serviços P.A. não autorizados, pessoal não qualificado, tem usado de maneira prejudicial à saúde e meio ambiente, estes equipamentos que devido a facilidade de aquisição, agridem de forma indiscriminada os direitos do cidadão. A Secretaria Municipal do Meio Ambiente tem tentado de várias formas coibir os abusos através de pesadas multas. O Município do Rio de Janeiro está dividido em várias Zonas de Controle Ambiental Sonoro, muitas normas usadas em um determinado bairro às vezes não se aplicam a outro bairro, devido a proximidade de avenidas de trânsito muito pesado, ou ruas de pouco movimento. Ex: A um bairro tipicamente residencial aplicam-se as seguintes normas em relação ao ruído ambiental: 60 dB máx durante o dia e 55 dB máx à noite. Já os bairros próximo à auto estradas, ou vias intermunicipais, bares e escolas, 80 dB SPL de acordo com a S.M.M.A. Devido as limitações impostas pelas normas técnicas, torna-se conveniente o uso de dispositivos limitadores do nível de pressão sonora, que são compressores ou limitadores de audio tais como: Alesis, Staner, e MX-610 da WLM. Tais dispositivos são intercalados entre a mesa de mixagem e o amplificador de potência. É importante assegurar uma faixa de nível de sinal de 0 a 750 mV ou a mais adequada para assegurar o limite máximo de excitação do amplificador e consequentemente o máximo SPL admissível de acordo com as normas técnicas, e ajustar-se a compressão sómente a partir daquele ponto estipulado como nível máximo de referência.

COMPRESSOR

MESA DE MIXAGEM

AMPLIFICADOR


SONORIZAÇÃO INTERNA (AUDITÓRIOS E IGREJAS)

DIAGRAMA DE BLOCOS

R

MIXER DE RETORNO

AMP I N S T R U M E N T O S

AMP

M I C

ESCADA CORREDOR

ESTÚDIO

TÉCNICA

CAIXAS PARA VOZ

CAIXAS PARA INSTRUMENTOS

CAIXAS DE RETORNO

CAIXAS DE RETORNO

L R MONO L

HEADPHONES

TAPE 1 TAPE 2

COMPRESSOR LIMITADOR

AMP

RETOR

NO

AMPLIFICADOR DE

MONITORAÇÃO

M E S A D E M I X A G E M S O U N D T E C H S T 1 6 2 B

REC PLAY

MICROFONESINSTRUMENTOS

16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

TAPE


SONORIZAÇÃO EXTERNA

1 - ÁREAS ABERTAS As mesmas técnicas de equalização e nivelamento usados na sonorização interna, porém, a técnica de instalação é diferente. Na figura abaixo temos um diagrama demonstrando esta técnica. -

25 m CAIXA DE GRAVES

CAIXA DE MONITORAÇÃO CAIXA DE SUPER GRAVES

CAIXA MÉDIO/AGUDOS LINHA DE CENTRO DAS CORNETAS DE LONGA DISTANCIA

LINHA DE CENTRO DAS CORNETAS DE CURTA DISTANCIA

40 mDIAGRAMA VERTICAL

DIAGRAMA HORIZONTAL

20 m

40 m

CAIXAS DE MONITORAÇÃO

45° 120

45°120°

ANGULO DE COBERTURA HORIZONTAL DAS CORNETAS DE LONGA DISTÂNCIA

ANGULO DE COBERTURA HORIZONTAL DAS CORNETAS DE CURTA DISTÂNCIA


2 - SONORIZAÇÃO DE ÁREAS ABERTAS DE GRANDE EXTENSÃO Existem outras maneiras de se fazer sonorização de áreas abertas de longa extensão. Uma delas é do tipo “se não posso com as ondas sonoras, junto-me a elas”, ou seja, em sonorização de avenidas, em que a fonte de programa se encontra na cabeceira da pista, o mais adequado é operar com caixas espalhadas ao longo da mesma e dirigi-las ao ponto mais afastado, desta forma não ouviremos mais os “ecos” característicos da sonorização à longa distância. Neste caso, não faz muita diferença se o ouvinte está conseguindo realmente ver o palco (o que geralmente é, às vezes, impossível). Neste caso, cada caixa, deverá operar com o atraso relativo à velocidade do som para aquela determinada posição. Quando o som produzido na origem atinge a primeira caixa, esta já o deverá estar reproduzindo, e assim por diante em relação à segunda, e à terceira, etc, o importante é que todas as caixas estejam dirigidas para o final da avenida a ser sonorizada. É evidente que se faz necessário o uso de um equipamento para ajuste do tempo de retardo (linhas de retardo) adequado para cada amplificador com sua respectiva caixa de som. Para quem deseja calcular estes tempos temos para a velocidade do som no ar 340m/s. Uma avenida ou rua urbana de comprimento máximo de 340m tem um retardo ou delay de 1 segundo de acordo com a fórmula abaixo: Onde:t = delay em segundos e D = Distância entre a fonte e as caixas Vamos supor que a primeira caixa esteja a 100 m da fonte de programa, a segunda a 200 m e a terceira a 340 m, neste caso temos os seguintes tempos para os retardos: t1 = 100/340 t1 = 0,294 seg de retardo t2 = 200/340 t2 = 0,588 seg de retardo t3 = 340/340 t3 = 1 seg de retardo PALCO Não confundir este sistema com o de linha de 70 volts dos usados em rádio comercial dos calçadões, que tem uma filosofia de operação bastante diferente.

t(seg) = D/340m

t0 t1 =0,294seg t2= 0,588seg t3= 1 seg

100m

200m 340m

ORIGEM


Sistemas como este são muito usados em avenidas, em desfiles de escolas de samba, em que outro sistema só comprometeria o desempenho do conjunto, já que os desfilantes estão muito longe do palanque ou carro-chefe. Neste caso a coreografia fica mais atenta ao som da marcação do bombo, do que da visão do local em que está ocorrendo o comando dos puxadores da escola. Abaixo o diagrama ilustrando esta técnica: 3 - SONORIZAÇÃO DE ANFITEATROS AO AR LIVRE Uma outra maneira de sonorização é a do tipo anfiteatro, em que a platéia está distribuída em um recinto aberto em meia lua e em níveis crescentes para o fundo. Neste caso podemos dirigir os projetores de som de forma axial. Conservar sempre as caixas refletoras à frente dos microfones, mesmo que as mesmas sejam montadas em suportes sôbre e acima do palco, formando o “teto acústico” do mesmo.

MESA DE MIXAGEM

DELAY 1 .294 seg

DELAY 2 .588 seg

DELAY 3 .882 seg

AMPLIFICADOR 1

AMPLIFICADOR 2

AMPLIFICADOR 3

AMPLIFICADOR ORIGEM t0

t1

t2

t3

AUDITÓRIO


4 - SONORIZAÇÃO DE ÁREAS SEMI ABERTAS No caso de áreas semi abertas, o importante é usar o lado fechado como área refletora para evitar reverberação ou eco. Abaixo a forma correta e a incorreta para sonorização destes recintos.

PAREDE

PALCO

CORRETO

PAREDE

PALCO

ERRADO

ÁREA SEMI ABERTA

ÁREA SEMI ABERTA


SISTEMAS DE LINHA DE TRANSMISSÃO

Sistema muito usado em sonorização ambiente em hotéis, supermercados, clínicas hospitais, shopping centers e também em rádios comunitárias de linha de 70V. Consiste em elevar a tensão de saída de áudio do amplificador até um valor aproximado de 70V AC, para evitar perdas de sinal ao longo da linha do mesmo princípio como é feito a transferência da energia elétrica à longa distância. Alguns amplificadores possuem saídas de áudio para a finalidade do serviço de linha de transmissão, dispensando o uso de transformadores acopladores de linha (comumente chamados de “TRONCO”). Alguns amplificadores possuem saídas para diversos tipos de impedâncias: 4, 8, 16, 300 e 500 ohms, sendo estas duas últimas, destinadas ao serviço de linha. No caso dos amplificadores que não possuem saída de linha, são acoplados os transformadores “TRONCO” com a finalidade de “casar” a sua baixa impedância de 4, 8 ohms, com uma linha de 300 ou 500 ohms, que seguirá seu longo caminho, alimentando pequenos transformadores de linha contidos nas caixas que estão espalhadas nas salas, nos escritórios etc, ou postes, no caso do serviço de rádio comunitária. Para se iniciar o projeto de sonorização ambiente de linha de transmissão, deve-se observar primeiro a quantidade de caixas que deverão ser acopladas à rede. Considerando a potência de saída de cada caixa de no máximo 5 Watts (grande maioria), multiplica-se a quantidade caixas pela potência de saída das mesmas. Ex: Quantidade de caixas 20 Potência de cada caixa 5 W Potência de consumo = 20 X 5 = 100W Determinada a potência de consumo do sistema, vamos calcular a potência de saída do amplificador. Considerando haver uma perda de 30% na eficiência durante o processo de transformação, vamos adicionar esta taxa a potência anterior. 100W + 30% = 130 Watts, que no caso é a potência necessária no amplificador, para alimentar todo o sistema de linha, bem como a potência do transformador tronco.

Não procure medir com o multímetro a impedânciados transformadores, pois estas impedâncias sãoreativas e só podem ser definidas por cálculos emedidas indiretas ou pela fórmula:

XL = 2 π f L


Agora resta calcular a impedância total da carga, ou seja quando todas as caixas estiverem ligadas. A condição ideal é que a impedância total com todos o s transformadores de linha ligados em paralelo, não seja menor que a impedância de saída do transformador tronco, que no nosso caso é de 500 ohms. Por isso é importante que se obtenha as informações necessárias a respeito do transformador “tronco”, que normalmente é de 4, 8 e/ou 16 ohms no primário e 300 ou 500 ohms no secundário. Já os transformadores de linha tem no seu primário impedâncias entre 500, 1000, 2500 e 3000 ohms, e secundário em 4 ou 8 OHMS. Se no exemplo do projeto anterior quiséssemos colocar 20 caixas, e os 20 transformadores de linha fossem ligados na linha de transmissão, sua impedância final ficaria em torno de 150 OHMS, sacrificando o desempenho do sistema, que pede no mínimo 500 OHMS de impedância mínima, a não ser que o mesmo fosse confeccionado sob encomenda. Z load = impedância final de todos os transformadores de linha ligados em paralelo. Zin = impedância de entrada de cada transformador de linha n = número de transformadores acoplados Condição ideal Z load =Impedância de saída (secundário) do transformador tronco. Z load = 3000 OHMS = 150 OHMS Mas, 150 << 500 OHMS 20 n (ideal) = 3000 OHMS = 500 OHMS OBS: Caso o tronco tivesse 300 OHMS de impedância no secundário, o número de caixas aumentaria para 10. SOLUÇÃO: Como normalmente os powers (amplificadores de potência) são estereofônicos, usar um canal para cada sistema de linha.

Zload = Zin n

n(ideal) = Zin Z(tronco)

6 caixas no máximo por linha de transmissão


Colocar 2 troncos por saída do amplificador, perfazendo um total de 4 troncos e 4 linhas, podendo até ser ligado a um total de 24 caixas sem o sacrifício do desempenho do sistema. Quanto a impedância de entrada, os transformadores de tronco podem estar em série ou paralelo nos seu primários. Observar através das características técnicas do seu amplificador, sob que impedância ele dá a potência de saída discriminada. Exemplo: Potência de saída do amplificador ........................................... 100 WRMS Impedância de saída ................................................................ 8 ohms Neste caso podem ser ligados à saída, 2 transformadores troncos de 16 ohms em paralelo, ou 2 transformadores tronco de 4 ohms em série em cada canal de saída da mesma forma da associação de alto falantes. Com relação à potência convém usar amplificadores com potência um pouco superior a de trabalho normal, para não operar nos limites máximos do mesmo, evitando sobreaquecimento durante a sua dissipação de calor. Como foi observado, no simples fato de se “casar” adequadamente as impedâncias, se consegue a eficiência de um sistema de linha sem riscos de sobrecargas. Como os transformadores são projetados para trabalhar quase linearmente em frequências desde 60 Hz até 10 Khz o sistema de proteção (se possui) do amplificador é acionado quando está reproduzindo frequências abaixo de 60 Hz, ou se sobreaquece devido a estas condições, já que a reatância XL tende a zero em variações próximas de DC, o que não acontece com os alto falantes que tem sua impedância para DC, resistiva dentro dos 4 , 8, ou 16 ohms. Para se resolver este problema de forma econômica e segura, adiciona-se em série com o transformador tronco, um resistor de fio, com valor mínimo de 3,3 ohms e a potência de no mínimo, a consumida pelo sistema, para ser somada à reatância do mesmo quando estiver operando abaixo dos 60 Hz.


Como é raro encontrar no mercado resistores de louça de 100W, a solução encontrada é associar resistores de fácil aquisição em paralelo, série, ou série-paralelo de forma a satisfazer a exigência do sistema em relação à resistência e a potência total. Abaixo temos uma associação do tipo paralelo com resistores de fácil aquisição.

RADIO COMUNITÁRIA AF

Como controle da fonte de programa podemos usar uma mesa de mixagem de pelo menos 6 canais com controles de tonalidade, e, como fontes de programa, 2 tape decks, 1 Toca CD, 1 toca discos e pelo menos 2 microfones. A potência do power é calculada de acordo com a quantidade de caixas distribuídas usando o mesmo processo dos sistemas de linha de transmissão, descrita anteriormente. Devemos ressaltar também a necessidade do uso de um sistema de compressão entre a mesa de mixagem e o amplificador de potência para assegurar o nível de pressão sonora constante nas caixas externas. Outro problema crítico da instalação da linha de 70V é, que devido a altíssima tensão na linha de transmissão fatalmente provoca indução no sistema de telefonia domiciliar e comercial que opera na baixíssima tensão de 3,6V apenas. A solução para o problema está em fazer com que toda a linha de transmissão opere com cabos blindados especiais do tipo que se auto-suporte ao tempo, ao invés de fios paralelos abertos como normalmente é feita. A blindagem deverá envolver o par de fios da linha de 70V que não deve ter nenhuma ligação com a mesma, que deverá ser aterrada à carcaça do amplificador ou ao neutro da rede domiciliar.

Associação de 5 resistores de15 ohms 20 W em paralelopara se obter 3 ohms 100


SOM AMBIENTE Para som ambiente em hospitais, escritórios, hotéis, a mesa de mixagem não precisa ser dotada de muitos recursos, bastando que seja capaz de selecionar todas as fontes de programa necessários e mais um recurso de chamada (gongo eletrônico) para chamadas coletivas. Cada caixinha de som deverá ter internamente, um circuito de controle de volume, para ajustar o nível sonoro adequado no ambiente.

RÁDIOS COMUNITÁRIAS FM

Existe uma polêmica com respeito a legalização, e normas regulamentares para funcionamento. Atualmente muitas entidades filantrópicas tem se formado com a finalidade de evitar abusos na banda de Frequência Modulada. A característica principal do serviço é assegurar que o mesmo seja realmente comunitário. Com a limitação do Serviço em 25 Watts, esta característica ficou garantida, haja visto que o sistema estaria operando em áreas residenciais juntamente com o sistema de recepção de TV. Nestas condições a emissão de frequencias harmônicas e espúrias não seriam capazes de prejudicar este serviço. Já com potências maiores estas emissões já ficam a níveis comprometedores, haja visto que todo o sistema comercial de radiodifusão encontra-se instalada em montanhas, e bem longe das concentrações demográficas, pois sua energia irradiada seria mais do que suficiente para inibir o funcionamento de qualquer receptor doméstico. Contudo, existe uma maneira de resolver o problema, já que a potência não deve ultrapassar os 25Watts. O uso de antenas de ganho elevado Tipo “Brasília II” de fabricação da Electril, e a elevação da antena até um máximo de 30 metros do solo, podem compensar esta deficiência, bem como um bom ajuste do conjunto transmissor X antena. Necessário também se faz do uso de um compressor limitador, com o objetivo de evitar que passe dos limites máximos a modulação de frequência da portadora de F.M., 22KHz, um desvio da frequência em excesso estaria interferindo nas frequências das estações vizinhas. Finalmente, um filtro de harmônicos complementa a segurança do sistema, caso haja alguma tendência do sistema em irradiar os harmônicos e espúrios. A mesa de mixagem pode ser do tipo “Gemini” , que é dotada de um efeito “Delay”, destinada produzir repetições de curto espaço de tempo, das frases de um locutor, e “Sampler” para as frases pré gravadas “vinhetas”, prefixo da estação comunitária. Quanto a equalização, não há necessidade de reforço ou atenuação nas frequências audíveis, pois é nos receptores domiciliares que se fará a devida equalização no gosto do ouvinte.


ESTAÇÃO COMUNITÁRIA DE FM

DIAGRAMA DE BLOCOS

R

ESTÚDIO

TÉCNICA

L R MONO

L

HEADPHONES

TAPE 1 TAPE 2

COMPRESSOR LIMITADOR

AMPLIFICADOR DE MONITORAÇÃO

FILTRO DE HARMÔNICOS

ANTENA

TRANSMISSOR DE FM

CD

COMPACT DISC

TOCA DISCOS

MICROFONE

M E S A D E M I X A G E M TIPO GEMINI OU SIMILAR


ÁBACO DE CÁLCULOS DE SISTEMAS ACÚSTICOS

120 90

10.000 5.000

110 100 2.000 70

1 1.000 80 500 2 100 110 5 200 90 10 100

20 100 50 90 120 50 20 110 100 10

200 120 5

80 130 2

1

70 140

1 - Determina-se na primeira coluna o nivel de som desejado no local do ouvinte. No exemplo acima foi usado 110 dB (música Pop).

2 - Na segunda coluna assinalamos a distância exixtente entre a caixa acústica e o ouvinte.

3 - Indicados estes dados na primeira e segunda colunas, traçamos uma reta interligando estes pontos até a terceira coluna onde conhecemos o Nível Acústico junto das caixas acústicas.

4 - Conhecido a eficiência da Caixa Acústica (dado fornecido pelo seu fabricante) apontamos este dado na 4ª coluna do ábaco. Para o exemplo acima é 95 dB.

5 - Por fim traçamos uma reta interligando a 3ª à 4ª coluna, passando sobre os dados indicados.Na sequência desta reta conhecemos a potência elétrica necessária para esta sonorização na 5ª Coluna. Para alto-falantes de 95 dB de sensibilidade a potência necessária é 7000 Watts.

Caso usássemos alto-falantes de 108 dB, a potência necessária seria de 350 Watts.

Nivel acústicono ouvinte(dB)

Nivel acústiconecessário noalto-falante (dB)

PotênciaElétricaWatts (W)

Distância entreouvinte ealto-falante(m)

Eficiência nacaixa de som SPL (dB)

12

3


MEDIDAS COM INSTRUMENTOS ELETRONICOS

PADRÕES REFERENCIAIS

Todas as medidas feitas com instrumentos eletronicos obedecem normas técnicas, no caso, equipamentos eletronicos sonoros os padrões mais comuns são: PARA AMPLIFICADORES: Frequência de teste (sinal senoidal) ..................................... 1 Khz Banda Passante ( plana) ........................................................ 10 Hz a 20 Khz Referência 0 dB ..................................................................... 775 mVp/600 ohms Av (dB) ................................................................................... 20 log Vo/Vi Aw (dB) ................................................................................... 10 log Wo/Wi Relação sinal/ruído ................................................................ S/R = > 60 dB Potência (sinal senoidal).......................................................... Watts RMS VRMS ...................................................................................... Vp / 1,414 PRÉ AMPLIFICADORES E MESAS DE MIXAGEM: Frequência de teste ....................................................... Toda a banda de audio. Todos os controles de tonalidade em “flat” (plana) . . 10 Hz a 20khz Reforço e ou Atenuação ............................................... +/- 12 a 15 dB máx Av dB ............................................................................. 20 log Vo/Vi EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS: 1 - Gerador de Funções (senoidal, triangular, quadrada, ruído rosa, sweep) 2 - Multímetro Eletrônico. 3 - Decibelímetro. 4 - Osciloscópio até 10 Mhz. 5 - Carga resistiva ajustável de 4 a 16 ohms. 6 - Analisador de Espectro de Audio.


As caixas poderão ser distribuídas ao longo do recinto a ser sonorizado ou concentradasnas laterais do palco, de acôrdo com os diagramas ilustrativos no capítulo “Sonorização Interna”.

CÁLCULOS DE SISTEMAS ACÚSTICOS

1 - Calcular a potência em Watts RMS, Nível de Pressão Sonora, e quantidade de caixas a ser distribuída em um recinto fechado sabendo-se que suas dimensões são: Comprimento: 30 m Largura: 10m O alto-falante utilizado neste caso, tem a sensibilidade de 108 dB W/m. O ângulo de dispersão sonoro horizontal da caixa de som é de 120° A característica do serviço é música pop ao vivo. RESPOSTA: Pela Fórmula temos: Onde SPL REQ é a pressão sonora no lugar do último ouvinte do recinto, de acôrdo com a escala de níveis sonoros é de 110 dB SPL, grupo de rock, e música pop. Informe-se na Secretaria Municipal do Meio Ambiente a respeito do Nível de Pressão Sonora máxima na calçada daquele passeio público durante o horário de programação, de acôrdo com sua zona de controle ambiental. E se for o caso, ajuste a pressão sonora para aquele nível com auxílio de um decibelímetro. Cálculo da Potência elétrica:

(SPL REQ - S1 + 20 log D1) W1 = 10 10

(110 - 108 + 20 log 30) W1 = 10 10

(110 - 108 + 20 x 1,47) W1 = 10 10

(110 - 108 + 29,5) W1 = 10 10

31,5 W1 = 10 10

3,15 W1 = 10 W1 = 1.412

Cálculo do número de caixas: Considerar que cada caixa possui seu próprio filtropassivo para os alto falantes de Graves Médios eAgudos. Quanto ao ângulo de cobertura usado, é mais do quesuficiente para a largura do recinto discriminado,estando contido em apenas um setor angular. Se forem usados alto falantes capazes de suportar picosde 200 WRMS, com 8 ohms de impedância e comsensibilidade de 108 dB SPL W/m, temos: nº caixas = W1 . Pot A.Falante nº caixas = 1.412 = 7 caixas em média 200 A associação recomendada para este sistema é oSérie/Paralelo, com 2 grupos de 4 caixas para cadacanal de saída de seu amplificador, perfazendo aimpedância final para cada grupo, 8 ohms de acôrdocom a fórmula.(Pág 12)

Usar múltiplos de 4 para melhor associá-las. No caso, 8 caixas é o ideal


2 - Uma entidade filantrópica foi multada pela Secretaria do Meio Ambiente por ter sido medido um nível de pressão sonora de 100 dB SPL na calçada do seu passeio público, sendo orientada a manter um nível de 80 dB naquele ponto, pede-se: a) Saber a potência elétrica gerada pelo sistema sonoro b) Saber a potência elétrica ideal para satisfazer a exigência do órgão fiscalizador. Dados: Comprimento do recinto 15m Sensibilidade dos Alto Falantes 96 dB SPLW/m 3 - Uma fonte sonora de 10000 Watts está projetando um SPL acima dos níveis admissíveis a uma distância de 15 m, calcule este nível. A sensibilidade do alto falante usado, por ser desconhecida, foi determinada a partir da medida feita com um decibelímetro a 1m de distância da caixa de som, e ajustada a potência elétrica do amplificador para 1 W, e foi lido na escala 106 dB. Usar a fórmula abaixo: 4 - Sonorize uma platéia localizada em um recinto aberto em “semicírculo”, de raio igual a 60m, sabendo-se que o ângulo máximo de dispersão dos projetores de som usados,é de 60°, o nível de pressão sonora máxima no último ouvinte é de 110 dB, e a sensibilidade dos alto-falantes utilizados é de 108 dB SPL W/m. Calcule potência elétrica necessária. Quantidade de caixas. Posição angular das mesmas (agrupar caixas por setor angular). Obs: Considere a existência de mais de um setor angular discriminados, e desprezar o somatório do SPL nos limites de definição do ângulo de cobertura.

SPL REQ (dB) = S1 - 20 log D1 + 10 log W1


Solução: Cada setor é considerado como área independente definida pelo ângulo de dispersão angular horizontal, para o cálculo de sonorização. Considerando a distância D1 igual para todos os setores angulares temos: Cálculo da Potência Elétrica: Quantidade de caixas: 5 - A Escola de Samba Unidos de Padre Miguel resolveu desfilar na Av de Santa Cruz nos trecho entre a Faculdade Castelo Branco e o Supermercado Rainha perfazendo um total de 300 metros de pista para desfile. Sabendo-se que existe um retardo de 340m/s entre o palanque situado na cabeceira da pista e o desfilante do final da pista, calcule a potência elétrica total, considerando que as caixas estão separadas entre si de 100 em 100 metros, e os tempos de retardo entre o palanque e as mesmas. Os alto-falantes usados tem 108 dB SPL W/m. Todas as caixas estão dirigidas para o final da pista. Solução: Neste caso, cada setor é definido de 100 em 100 metros entre caixas. Então, deve-se calcular a potência de apenas um setor e multiplicá-la pelo número de setores existentes, para calcular a potência total do sistema. Quanto ao tempo de retardo entre caixas, é só dividir a distância entre cada caixa e a origem (palanque), pela velocidade do som. Estes cálculos poderão ser observados no capítulo SONORIZAÇÃO DE ÁREAS ABERTAS DE GRANDE EXTENSÃO (pág 27).

(110 - 108 + 20 log 60) W1 = 10 10

(110 - 108 + 20 x 1,77) W1 = 10 10

(110 - 108 + 35,5) W1 = 10 10

37,5 W1 = 10 10 3,75 W1 = 10 W1 = 5.623 WRMS por setor

Pot total = 3 x 5.623 = 16.870 WRMS

Se forem usados alto falantes de maior sensibilidade, a quantidade de caixas poderá ser reduzida. Neste caso vamos usar alto falantes de 108 dB SPL W/m, 200WRMS e impedância de 8 ohms. nº total de caixas = W1 . Pot A.Falante nº total de caixas = 16.870/200 nº total de caixas = 84 caixas Número de caixas por setor angular: 84/3 = 28 caixas por setor angular Obs: Poderão ser considerados para finalidade de cálculos, como sendo apenas um alto falante, cada agrupamento de 4 em série/paralelo, podendo estes, entrar em série/paralelo com outros agrupamentos, de forma que perfaça a impedância total de saída de cada amplificador usado. Se for mais conveniente usar um divisor passivo para caixas, tipo DMX1220, que já possui esta associação série/paralelo internamente, dispensando o uso de associações manuais trabalhosas.


5 - Calcule o somatório em dB das caixas distribuídas em um templo sabendo-se que as mesmas são em número de 8, tem uma pressão sonora de 80 dBSPL cada uma, e desenvolvem uma potência de 20 WRMS cada. A distância entre a caixa e cada ouvinte é a mesma. Solução: Potência Total = 8 x 20WRMS = 160 WRMS Ganho de Potência = 10 log 160 = + 9 dB 20 Somatório em dB = 80 + 9 = 89 dB SPL no sistema acústico 6 - Um sistema acústico está dotado de um divisor ativo tipo “CROSS OVER” de 3 vias Sabendo-se que cada filtro promove um refôrço progressivo de 3 dB por banda seletiva, calcule a potência total do sistema, sabendo-se que para as frequências de agudos a potência de operação é 200 W. Solução: Inicialmente vamos achar o refôrço equivalente a 3 dB em números reais Ganho de potência = 10 Ganho de potência = 10 Ganho de potência = 10 Ganho de potência = 1,99 ~ 2 vezes a potência anterior por banda. Potência de agudos = 200 W dado pelo enunciado. Potência de médios = 200 x 2 = 400 W Potência de graves = 400 x 2 = 800 W Potência total = 800 + 400 + 200 = 1400 W

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Ref. dB 10 3dB 10 0,3

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