ES2642898T3 - Sistema de sonorización con directividad ajustable mejorada - Google Patents

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ES2642898T3 ES13805441.6T ES13805441T ES2642898T3 ES 2642898 T3 ES2642898 T3 ES 2642898T3 ES 13805441 T ES13805441 T ES 13805441T ES 2642898 T3 ES2642898 T3 ES 2642898T3
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Description

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DESCRIPCION
Sistema de sonorizacion con directividad ajustable mejorada
La invencion se refiere al control de la directividad de las fuentes sonoras electroacusticas, ya se utilicen en sonorizacion profesional, institucional o domestica.
Las fuentes sonoras electroacusticas se llaman comunmente "recinto acustico", "sistema de altavoces", "linea fuente" o "recinto o sistema de sonorizacion".
De entre las caracteristicas sustanciales que califican una fuente sonora, la directividad, y mas particularmente la manera de controlar esta ultima sobre una parte definida del espectro sonoro, desempena un papel capital en las aplicaciones profesionales. La directividad expresa generalmente un angulo correspondiente al sector angular para el cual el nivel de presion sonora o SPL para Sound Pressure Level en ingles es constante sobre un rango de frecuencias especificado por el fabricante. De este modo, se dira que tal fuente sonora presenta, por ejemplo, una directividad horizontal de 90 controlada de 1 kHz a 10 kHz. Segun unos convenios internacionales, el termino "controlado" implica que el SPL es constante con +/-3 dB de aproximacion sobre un sector de 90 ° entre 1 khz y 10 kHz, mientras que la atenuacion del SPL en el exterior de este sector angular debe ser tan elevada como sea posible, tradicionalmente superior a 6 dB.
En sonorizacion profesional, la directividad de una fuente sonora distingue dos planos, el plano horizontal y el plano vertical, para los cuales esta caracteristica presenta generalmente unos valores diferentes. El arte del control de la directividad de las fuentes sonoras remonta al origen de los altavoces.
Hoy en dia, existen dos metodos independientes capaces de controlar la directividad de las fuentes sonoras. El primero es tradicionalmente mecanico: se apoya muy ampliamente en la utilizacion de pabellones sonoros y/o de la disposicion en red de transductores multiples. Los productos "fuentes sonoras" que pertenecen a esta clase, en el sector profesional o no, presentan para un plano dado, horizontal o vertical, una sola directividad, fijada de una vez por todas por la configuracion material de los componentes en el recinto acustico. La eleccion de los transductores, su frecuencia de conexion, el tipo de pabellon o guia de onda montado delante del orificio de motores con camara de compresion o de altavoces electrodinamicos determina, de este modo, las caracteristicas de directividad de la fuente sonora sobre una banda espectral mas o menos amplia.
Conviene recordar que pueden controlarse solo las frecuencias medias y agudas, sabiendo que todas las frecuencias cuya longitud de onda rebase ampliamente las dimensiones fisicas del objeto fuente sonora no se considera que puedan controlarse en virtud de leyes fisicas ineludibles. De este modo, es ilusorio controlar unas frecuencias inferiores a 100 Hz, esto es, una longitud de onda superior a 3,4 metros si el recinto acustico es un cubo de 30 cm de arista. A las frecuencias medias, es decir, para unos altavoces medios cuyas frecuencias estan comprendidas tradicionalmente entre aproximadamente 200 Hz y aproximadamente 1 kHz, se podra obtener un control satisfactorio por una disposicion ad hoc de los transductores, contando con las interferencias entre altavoces multiples. A las frecuencias elevadas, es decir, para unos altavoces agudos cuyas frecuencias estan tradicionalmente comprendidas entre aproximadamente 1 kHz y aproximadamente 10 kHz, es necesario montar unas guias de onda y/o pabellones delante del orificio o embocadura de los altavoces de agudos llamados a menudo unos "tweeters" en ingles, o unos motores con camara de compresion para obtener por la forma de la guia y/o del pabellon la directividad deseada.
El interes del enfoque mecanico reside en su sencillez de diseno y su coste moderado, que ofrece unos resultados interesantes a las frecuencias medias y elevadas. El inconveniente debido a la fijeza mecanica es que no se pueden proponer al usuario varias elecciones de directividad en un mismo producto.
Este inconveniente ha llevado a introducir unos pabellones o guias de onda de geometria variable, insertando unas solapas orientables a la salida de guias de ondas, ajustadas por el usuario en funcion de su eleccion. Se conoce igualmente un dispositivo que lleva el nombre de Outline MINI COM.P.A.S.S. - marca registrada - que pertenece a la primera clase de fuentes sonoras de accion mecanica, con unos elementos orientables, en los cuales estan montados los transductores de medio. Desafortunadamente, unos ajustes de este tipo que solo actuan sobre algunos parametros fisicos del conjunto medio/agudo, solo presentan un nivel de rendimiento limitado sobre el conjunto del rango de frecuencias buscado.
La segunda manera de controlar la directividad ha aparecido en el transcurso de los diez ultimos anos, se basa en el recurso electronico proporcionado por los componentes de tipo DSP para Digital Signal Processor en ingles - o procesador de senal digital en frances -. Unos transductores a menudo identicos estan asociados segun una disposicion fisica predefinida. Los transductores operan sobre un rango de frecuencias comun elegido por el fabricante. Gracias al componente DSP se aplican a al menos uno de los transductores unos parametros de magnitud y de fase en otras palabras de filtrado, ganancia, desfase, plazo que permiten modificar y controlar la directividad del conjunto de altavoces, considerado como una fuente sonora compleja. El interes de este enfoque reside en su poder de proponer unas directividades diferentes para una misma configuracion fisica. Tambien implica
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un numero de transductores importante para obtener una calidad elevada del control. Su inconveniente es su coste elevado, ya que implementa tradicionalmente un componente DSP de amplificacion por transductor e implica una casi imposibilidad de abordar el control de las frecuencias muy elevadas, desde el momento en que la longitud de onda se vuelve bastante mas pequena que el tamano de cada transductor, tradicionalmente por encima de 4 kHz.
De este modo, el dispositivo presentado en el documento europeo EP 1 635 606 pertenece a la primera clase de fuentes sonoras de accion mecanica, con unas solapas ajustables que actuan mecanica y acusticamente sobre los transductores medios y agudos. El procedimiento utiliza unos parametros DSP diferentes para unos ajustes de solapas diferentes, con la unica finalidad de hacer lineal la respuesta de frecuencia. No hay un rango de frecuencia comun a los transductores medios y agudos. La frecuencia de conexion entre transductores medios y agudos es fija, por lo tanto, independiente de la orientacion de las solapas.
El documento de los Estados Unidos US 2005/0207593 A1 presenta un sistema de altavoces que incluye una guia de onda, asi como un tratamiento de las senales proporcionadas en unos altavoces cuyos rangos de frecuencias se recubren, con vistas a controlar la directividad del sistema de altavoces. La finalidad de la invencion es paliar los inconvenientes de los sistemas de altavoces que se conocen, proponiendo un sistema que presenta una directividad particularmente eficaz y que sea de una confeccion lo suficientemente sencilla.
Esta finalidad se consigue segun la invencion gracias a un sistema de sonorizacion, que comprende al menos un transductor sonoro agudo y al menos un transductor sonoro medio, unas solapas orientables que actuan sobre una emision sonora del transductor sonoro agudo para producir una directividad de emision sonora del transductor sonoro agudo segun un sector angular elegido, caracterizado por que esta configurado para que el transductor sonoro medio y el transductor sonoro agudo emitan sobre un rango de frecuencias comun y comprende al menos un modulo de control de tipo - Procesador de Senal Digital - que actua sobre una senal con destino al transductor sonoro agudo y sobre una senal con destino al transductor sonoro medio de manera que se aplique en el rango de frecuencias comun al menos un parametro de magnitud sobre el transductor sonoro agudo (1) y/o sobre el transductor sonoro medio, asi como al menos un parametro de fase sobre el transductor sonoro agudo y/o sobre el transductor sonoro medio de manera que se produzca una directividad de emision sonora del par constituido por el transductor sonoro agudo y por el transductor sonoro medio segun el mismo sector angular elegido que la directividad producida por las solapas orientables.
Ventajosamente, las solapas orientables y el modulo de control de tipo DSP estan configurados de tal modo que generen cada uno una presencia de las ondas sonoras segun un nivel sonoro sustancialmente constante en dicho sector angular elegido, estando las solapas orientables y el modulo de control de tipo DSP configurados de tal modo que atenuen las ondas sonoras en cualquier angulo exterior a dicho sector angular elegido segun una atenuacion superior a 6 dB con respecto al nivel sonoro mas elevado en dicho sector angular elegido.
Ventajosamente, el sistema de sonorizacion esta configurado de tal modo que el rango de frecuencias comun es variable en funcion de la orientacion de las solapas orientables.
Ventajosamente, el sistema de sonorizacion comprende al menos dos transductores sonoros medios y al menos un transductor sonoro agudo, estando los transductores sonoros medios dispuestos a ambos lados del transductor sonoro agudo.
Ventajosamente, el sistema de sonorizacion incluye una carcasa que rodea al menos parcialmente una de las solapas, presentando dicha al menos una de las solapas una superficie orientada enfrente de un flujo sonoro emitido por dicho transductor sonoro agudo y una superficie orientada en alejamiento del flujo sonoro emitido por dicho transductor sonoro agudo, formando la carcasa obstaculo delante de la superficie de la solapa (6) orientada en alejamiento del flujo sonoro emitido por el transductor sonoro agudo de manera que se proteja esta superficie contra un choque por un objeto extrano.
Ventajosamente, dicho al menos un transductor sonoro medio incluye una membrana movil de forma sustancialmente conica y la carcasa de dicha al menos una solapa esta conformada de manera que se adapte a una parte de la forma sustancialmente conica de la membrana.
Ventajosamente, el sistema de sonorizacion constituye un sistema de sonorizacion portatil.
Ventajosamente, el sistema de sonorizacion incluye al menos dos transductores sonoros graves y dichos al menos dos transductores sonoros graves estan dispuestos a ambos lados de un conjunto constituido por dicho al menos un transductor sonoro agudo y dichos al menos dos transductores sonoros medios.
Ventajosamente, el sistema de sonorizacion incluye al menos una guia de onda que vehicula unas ondas sonoras emitidas por el transductor sonoro agudo.
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Ventajosamente, el sistema de sonorizacion incluye una hendidura por la cual se emiten las ondas sonoras producidas por el transductor sonoro agudo, estando dichos al menos dos transductores sonoros medios dispuestos a ambos lados de la hendidura.
Otras caracteristicas, finalidades y ventajas de la invencion se mostraran con la lectura de la descripcion detallada que va a seguir, hecha con referencia a las figuras adjuntas en las que:
- La figura 1 representa en corte un sistema de altavoces segun un modo de realizacion de la invencion.
- La figura 2 representa en corte una parte con solapas orientables de este mismo sistema de altavoces.
El sistema de altavoces representado en la figura 1 incluye una disposicion en K de los transductores medios y agudos. Este sistema de altavoces visto de frente es simetrico con respecto al plano vertical que atraviesa el sistema en su medio. Partiendo del medio de la cara delantera, se encuentran unos motores con camara de compresion 1 montados en linea acoplados a unas guias de onda superpuestas 2 que presentan sobre la cara delantera una salida en forma de hendidura longitudinal vertical 3. A ambos lados de esta hendidura 3 estan montados sobre la cara delantera unos transductores de medio 4 situados lo mas cerca de la hendidura 3. A ambos lados de estos transductores de medio 4 estan montados unos transductores de graves 5 situados en la proximidad de la seccion media.
Los transductores agudos 1 emiten unas frecuencias agudas que son unas frecuencias comprendidas entre aproximadamente 1 kHz y aproximadamente 10 kHz. Los transductores medio emiten unas frecuencias medias que son unas frecuencias comprendidas entre aproximadamente 200 Hz y aproximadamente 1 kHz. Los transductores de graves emiten unas frecuencias graves que son unas frecuencias inferiores a aproximadamente 200 Hz.
A ambos lados de la hendidura 3 se han anadido unas paredes 6 que ocultan parcialmente los transductores de medio 4 y cuya orientacion permite dirigir las frecuencias elevadas radiadas por el transductor agudo 1 en un sector angular correspondiente a la directividad del agudo.
Estas paredes 6 forman en este caso unas solapas orientables. De este modo, se implementa un ajuste mecanico de estas solapas orientables 6 a la salida de la guia de onda 2 ella misma conectada al orificio del transductor de altas frecuencias 1 constituido en este caso por un motor con camara de compresion. El conjunto esta posicionado entre dos o varios transductores medio 4 montados en radiacion directa sobre un plano fijo, de manera que el dispositivo completo presenta, de frente, una simetria con respecto a un plano vertical. Las solapas 6 situadas a la salida de las guias de onda 2 son en este caso moviles con una preseleccion de varias orientaciones.
Las solapas 6 estan aprisionadas en este caso en dos carcasas respectivas 7. Cada una de las carcasas 7 se extiende alrededor de un espacio delimitado por la cara inferior de la solapa 6 girada en alejamiento del flujo sonoro agudo. De este modo, las carcasas 7 protegen las solapas 6 de tal modo que ningun objeto exterior puede entrar en contacto con la solapa debajo de esta. Cada una de las carcasas 7 alberga y protege igualmente un sistema de rotacion y de preseleccion de orientacion de la solapa correspondiente 6. En el presente modo de realizacion, cada una de las carcasas 7 presenta una parte que llega como recubrimiento de un transductor medio respectivo. En esta parte de recubrimiento, cada carcasa 7 penetra en el espacio conico delimitado por la membrana movil del transductor medio 4 considerado y se adapta a la forma de la membrana. De este modo, esta parte de recubrimiento desempena el papel de una camara de compresion media.
En este caso, las solapas 6 son orientables individualmente de modo que se puede adoptar con el presente sistema un ajuste asimetrico de la orientacion del flujo sonoro, ya sea hacia la derecha o hacia la izquierda segun si la una o la otra de las solapas esta dispuesta en la posicion mas levantada.
La rotacion de las solapas 6 permite modificar la directividad del agudo sobre el rango de funcionamiento de los transductores agudos, tradicionalmente sobre el rango de las frecuencias superiores a 800 Hz, con la condicion, no obstante, de que el tamano de las solapas 6, en modo abierto o cerrado, sea suficiente para garantizar un control eficaz. En efecto, es conveniente senalar la perdida de control de directividad a medida que se aprietan las solapas segun un sector angular estrecho debido a dimensiones fisicas demasiado pequenas a la salida de las solapas.
Para anular este efecto, se introduce en el presente sistema un ajuste sobre los transductores medio que activa progresivamente estos transductores por DSP para compensar acusticamente la perdida de control del agudo en su parte baja.
En el presente dispositivo, los transductores medios 4 y agudos 1 operan sobre un rango de frecuencias comun y un componente DSP fija los parametros de magnitud y de fase de los transductores agudo 1 y medio 4 en el rango de frecuencias comun de manera que la directividad obtenida por unos parametros de este tipo sea la misma que la directividad producida por el ajuste de las solapas 6 en las frecuencias agudas. Por ello, se combinan electronicamente por DSP al menos los tres puntos fuente que son el transductor agudo 1 posicionado en el centro y los dos transductores medio identicos 4 situados a ambos lados, de tal modo que de manera conocida de por si la suma acustica resultante se traduzca en la directividad buscada.
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El presente tratamiento consiste en otras palabras en ajustar los parametros de filtrado, ganancia, fase y plazo, equivaliendo un plazo a un desfase que depende de la frecuencia y equivaliendo un filtrado a una magnitud que depende de la frecuencia como es este el caso en el presente modo de realizacion. Esta tecnica puede generalizarse en varios puntos fuente adicionales que estarian posicionados, por ejemplo, a ambos lados del dispositivo anteriormente descrito y esto, poco a poco, para ganar el control de frecuencias todavia mas bajas y correlacionarlo con las otras secciones. De este modo, se obtiene un sistema de altavoces con directividad variable no solamente a causa de la variabilidad de la orientacion de las solapas, sino igualmente por la variabilidad coordinada del tratamiento aplicado por el componente DSP.
Los transductores agudos 1 estan alimentados en este caso por un componente DSP incluido en un modulo de control que implementa, ademas del tratamiento de la serial digital, una amplificacion igualmente. El filtro de paso alto de transicion entre frecuencias medias y altas frecuencias se fija en un valor Fc. La ganancia y el plazo de la seccion aguda se ajustan de manera relativa la seccion media de manera que la suma acustica sea la mas favorable sobre el sector angular mas ancho, 110 ° en el presente ejemplo. Una atenuacion de ganancia se implementa sobre un rango de frecuencias [Fc, Frc] con respecto a la ganancia nominal sobre el rango de frecuencias inferiores a Frc, en un valor inferior a 6 dB que varia segun la orientacion de las solapas, variando Frc entre Fc y Fc x 2,5 segun la orientacion de las solapas 6. Un plazo adicional se aplica a la seccion aguda que varia segun la orientacion de las solapas. Los transductores medio 4 estan alimentados igualmente por un modulo de control que produce el tratamiento de la serial digital y la amplificacion, estando, en este caso, estos modulos en numero de uno para cada tipo de transductor, pero pudiendo como variante sustituirse por una pluralidad de modulos de control, por ejemplo, asociados cada uno a un transductor respectivo. En este caso, el modulo de control esta dispuesto de manera externa al sistema de altavoces representado en las figuras, pero como variante puede estar integrado en un sistema de altavoces de este tipo.
Si los transductores de medio 4 estan asociados en paralelo, el filtro de paso bajo de transicion entre frecuencias medias y altas frecuencias esta fijado en Fc, estando un filtro de paso bajo de recubrimiento entre frecuencias del transductor medio 4 y del transductor agudo 1 fijado en el primer valor Frc, variando Frc entre Fc y Fc x 2,5 segun la orientacion de las solapas 6. Una atenuacion de ganancia sobre el rango [Fc, Frc] con respecto a la ganancia nominal sobre el rango de frecuencia inferior a Frc se implementa en este caso con un valor de atenuacion superior a 6 dB.
El presente sistema de altavoces es un sistema portatil por una o dos personas, con la ayuda de asas dispuestas en los extremos del presente sistema.
De este modo, se implementan en el presente ejemplo de realizacion las frecuencias y atenuaciones dadas en la tabla siguiente, frecuencias y atenuaciones que se dan en funcion de la directividad deseada, pudiendo estas frecuencias y atenuaciones variar en funcion de la configuracion fisica de los transductores, dandose, ademas, los valores en este caso para un valor de Fc igual a 1 kHz.
Sector angular de las solapas
70 ° 90 ° 110 °
SECCION MEDIA:
Frecuencia de transicion Fc (Hz)
Fc Fc Fc
Frecuencia de recubrimiento Frc (Hz)
2,5 x Fc 2,5 x Fc Fc
Atenuacion sobre el rango Fc-Frc
-11 dB -14 dB >-30 db
SECCION AGUDA
Frecuencia de transicion Fc (Hz)
Fc Fc Fc
Atenuacion sobre el rango Fc-Frc
-3 dB -2 dB 0 dB
Plazo adicional de acoplamiento (ms)
-0,2 a -0,4 -0,1 a -0,2 0
El dispositivo descrito combina un ajuste mecanico de la fuente sonora por la utilizacion de las solapas orientables 6 que actuan sobre la seccion aguda y un ajuste por componente DSP de los transductores graves 5, medios 4 y agudos 1, que implementa un rango de frecuencias comun a al menos dos tipos de transductores, rango de frecuencias comun que, en este caso, es variable en funcion de la orientacion de las solapas del agudo 6. Los parametros mecanicos y electronicos se ajustan de manera que se extienda el control de directividad obtenido en el agudo a las frecuencias medias reproducidas por los transductores medio 4. De este modo, se cambian por componente DSP los parametros relativos de magnitud y de fase de los transductores para obtener una adecuacion entre la directividad del agudo y del medio. De este modo, es posible ajustar la directividad de una fuente sonora que contiene un dispositivo de este tipo sobre un sector angular de extension situada entre 60 ° y 120 ° con un buen control a partir de 300 Hz, hasta unas frecuencias que exceden 10 kHz.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de sonorizacion, que comprende al menos un transductor sonoro agudo (1) y al menos un transductor sonoro medio (4), unas solapas orientables (6) que actuan sobre una emision sonora del transductor sonoro agudo (1) para producir una directividad de emision sonora del transductor sonoro agudo (1) segun un sector angular elegido, caracterizado por que esta configurado para que el transductor sonoro medio (4) y el transductor sonoro agudo (1) emitan sobre un rango de frecuencias comun y comprende al menos un modulo de control de tipo procesador de serial digital que actua sobre una serial con destino al transductor sonoro agudo (1) y sobre una serial con destino al transductor sonoro medio (4) de manera que se aplique en el rango de frecuencias comun al menos un parametro de magnitud sobre el transductor sonoro agudo (1) y/o sobre el transductor sonoro medio (4), asi como al menos un parametro de fase sobre el transductor sonoro agudo (1) y/o sobre el transductor sonoro medio (4) de manera que se produzca una directividad de emision sonora del par constituido por el transductor sonoro agudo (1) y por el transductor sonoro medio (4) segun el mismo sector angular elegido que la directividad producida por las solapas orientables (6).
  2. 2. Sistema de sonorizacion segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las solapas orientables (6) y el modulo de control de tipo DSP estan configurados de tal modo que generan, cada uno, una presencia de las ondas sonoras segun un nivel sonoro sustancialmente constante en dicho sector angular elegido, estando las solapas orientables (6) y el modulo de control de tipo DSP configurados de tal modo que atenuen las ondas sonoras en cualquier angulo exterior a dicho sector angular elegido segun una atenuacion superior a 6 dB con respecto al nivel sonoro maximo en dicho sector angular elegido.
  3. 3. Sistema de sonorizacion segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, caracterizado por que esta configurado de tal modo que el rango de frecuencias comun es variable en funcion de la orientacion de las solapas orientables (6).
  4. 4. Sistema de sonorizacion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos dos transductores sonoros medios (4) y al menos un transductor sonoro agudo (1), estando los transductores sonoros medios (4) dispuestos a ambos lados del transductor sonoro agudo (1).
  5. 5. Sistema de sonorizacion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que incluye una carcasa (7) que rodea al menos parcialmente una de las solapas (6), presentando dicha al menos una de las solapas una superficie orientada enfrente de un flujo sonoro emitido por dicho transductor sonoro agudo (1) y una superficie orientada en alejamiento del flujo sonoro emitido por dicho transductor sonoro agudo (1), formando la carcasa (7) un obstaculo delante de la superficie de la solapa (6) orientada en alejamiento del flujo sonoro emitido por el transductor sonoro agudo (1) de manera que se proteja esta superficie contra un choque por un objeto extrano.
  6. 6. Sistema de sonorizacion segun la reivindicacion anterior, caracterizado por que dicho al menos un transductor sonoro medio (4) incluye una membrana movil de forma sustancialmente conica y la carcasa (7) de dicha al menos una solapa (6) esta conformada de manera que se adapte a una parte de la forma sustancialmente conica de la membrana.
  7. 7. Sistema de sonorizacion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que constituye un sistema de altavoces portatil.
  8. 8. Sistema de sonorizacion segun la reivindicacion 4, caracterizado por que incluye al menos dos transductores sonoros graves (5) y dichos al menos dos transductores sonoros graves (5) estan dispuestos a ambos lados de un conjunto constituido por dicho al menos un transductor sonoro agudo (1) y dichos al menos dos transductores sonoros medios (4).
  9. 9. Sistema de sonorizacion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que incluye al menos una guia de onda (2) que vehicula unas ondas sonoras emitidas por el transductor sonoro agudo (1).
  10. 10. Sistema de sonorizacion segun la reivindicacion 4, caracterizado por que incluye una hendidura (3) por la que se emiten las ondas sonoras producidas por el transductor sonoro agudo (1), estando dichos al menos dos transductores sonoros medios (4) dispuestos a ambos lados de la hendidura (3).
ES13805441.6T 2013-10-30 2013-10-30 Sistema de sonorización con directividad ajustable mejorada Active ES2642898T3 (es)

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PCT/FR2013/052604 WO2015063377A1 (fr) 2013-10-30 2013-10-30 Systeme de sonorisation a directivite reglable ameliore

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