ITMC20100095A1

ITMC20100095A1 - Array di altoparlanti.

Info

Publication number: ITMC20100095A1
Application number: IT000095A
Authority: IT
Inventors: Andrea Fusco
Original assignee: F B T Elettronica Spa
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-18
Also published as: WO2012035099A1; ITMC20110048A1

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“ARRAY DI ALTOPARLANTI”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un approccio misto meccanico/digitale per il puntamento del fascio sonoro di un array di altoparlanti.

Il puntamento digitale è spesso utilizzato nei sistemi sonori basati sui array di altoparlanti per inclinare il fascio sonoro riprodotto nella direzione desiderata. Sfortunatamente, l'applicazione di tale tecnica può avvenire in maniera corretta solo nel caso di basse e medie frequenze. I fasci sonori relativi a frequenze più alte possono essere inclinati solo attraverso un orientamento meccanico del array di altoparlanti che comporta quindi un aumento dei costi di produzione, una maggiore difficoltà di montaggio e un sensibile aumento dell'impatto ambientale.

I line array di altoparlanti sono sistemi sonori costituiti da un gruppo di altoparlanti disposti in maniera lineare. Questa particolare disposizione permette di dare direttività al campo sonoro e, per questo, i line array vengono molto utilizzati in applicazioni pratiche e in ambienti come teatri, stadi, cinema, sale conferenze, etc.. Nel corso degli anni, sono stati effettuati diversi studi per lo sviluppo e rimplementazione di line array allo scopo di ottimizzare l'inclinazione del fascio sonoro in relazione alla posizione degli ascoltatori e di aumentare la percezione del livello di pressione sonora del suono percepito.

Un aspetto molto importante è dato dal fatto che il campo sonoro emesso dal line array può essere puntato in una particolare direzione utilizzando tecniche di processamento digitale. Il puntamento può essere ottenuto senza movimenti meccanici così da permettere un posizionamento dell'array parallelo alla parete, integrandolo perfettamente neH'ambiente circostante. Tuttavia, questi approcci presentano dei limiti dovuti alle proprietà fisiche del sistema che influenzano le qualità del suono riprodotto. In particolare, la massima frequenza che può essere riprodotta dipende della distanza tra i singoli altoparlanti, ovvero la frequenza di taglio superiore aumenta al diminuire di tale distanza. Inoltre, riproducendo frequenze alte attraverso un line array, il campo sonoro risulterà estremamente ristretto e l'area nei pressi della sorgente non risulterà coperta totalmente. Per ottenere un ampiezza accettabile del fascio sonoro in tutto il range di frequenza, la distanza tra gli elementi dell'array deve essere più piccola possibile. Questo comporta l'utilizzo di altoparlanti molto piccoli che hanno livelli di pressione sonora molto bassi. Quindi, per migliorare le performance, è necessario l'utilizzo di molti altoparlanti e conseguentemente un grande numero di canali di amplificazione con un inevitabile aumento dei costi.

Una soluzione comunemente sfruttata è basata suH'utilizzo delle guide d'onda che hanno un fascio sonoro relativamente costante con un fronte d'onda risultante continuo e iso-fasico. Tuttavia, il fronte d'onda agisce come cilindrico solamente per alcune distanze dal momento che è comunque prodotto da sorgenti di lunghezza finita. Infatti si ha una dispersione verticale ad una certa distanza che diminuisce all'aumentare della frequenza; si può quindi affermare che l'utilizzo delle guide d'onda non risolve il problema della copertura dell'intera area di ascolto. Tenendo in considerazione questa problematica, si rende necessario l'utilizzo di un array curvo che permette di ottenere una distribuzione uniforme del fascio sonoro. Tuttavia la curvatura digitale di un array di guide d'onda non può produrre risultati ottimali in quanto, anche in questo caso, i limiti fisici della struttura introducono un vincolo per le frequenze più alte.

E' molto comune quindi l'utilizzo di sistemi che presentano una curvatura della sola parte bassa dell'array. Tali sistemi, detti J array, vengono sfruttati per migliorare l'esperienza sonora non solo in campo lontanto ma anche nel campo vicino puntando meccanicamente gli altoparlanti.

Questi sistemi sono infatti composti da una parte lineare nella zona superiore e da un parte ad arco nella zona inferiore: la prima è utilizzata come sorgente lineare per direzionare il fascio sonoro nel campo lontano mentre la seconda provvede alla copertura dell'area vicina all'array. Tuttavia, rispetto agli array semplici, i J array presentano costi di produzione e installazione molto più alti. Inoltre, essi presentano anche un considerevole impatto ambientale che rende impossibile la loro applicazione in particolari ambienti architettonici (e.g., chiese).

A partire da queste premesse, viene proposta una soluzione pratica basata su un approccio misto meccanico/digitale capace di generare un fascio sonoro direzionabile prodotto da sorgenti ad arco e lineari. Partendo dall'analisi delle sorgenti direzionali, viene presentata una particolare configurazione in cui le sorgenti vengono ruotate sul loro asse. Questa configurazione permette sia il puntamento delle alte frequenze sia la creazione di fasci sonori più ampi, preservando la geometria lineare nella disposizione reciproca degli altoparlanti.

Di seguito verrà riportata una discussione matematica sulle sorgenti lineari e sulle sorgenti ad arco, quindi verrà presentato l'approccio misto meccanico/digitale per la gestione del fascio sonoro considerando entrambe le geometrie. Infine verranno riportate alcune simulazioni pratiche utilizzando le funzioni di direttività di guide d'onda reali.

Ulteriori caratteristiche dell’ invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

Figura 1 illustra le variabili utilizzate per lo studio delle sorgenti lineari.

Figura 2 illustra le Funzioni di direttività di una sorgente lineare di lunghezza di L considerando valori differenti di A : A = 2L (a), A = L (b), A = L/2 (c), A = L/A (d).

Figura 3 illustra le Funzioni di direttività di un pistone circolare considerando diversi valori per A : A = R/2 (a), A = R/ 10 (b), A = RÌ 20 (c), A = RI5Q (d).

Figura 4 illustra le Funzioni di direttività di una sorgente lineare campionata (10 elementi, Al = 0.1 m) composta da monopoli ideali (a) e da pistoni circolari (b) che riproduce un segnale a 5 kHz, frequenza maggiore del limite anti-aliasing dell'array (3.4 kHz).

Figura 5 è una schematizzazione relativa aH'inclinazione del fascio sonoro.

Figura 6 illustra le Funzioni di direttività di un line array di pistoni circolari (L = 1 m, Δ/ = 0.1 m) considerando puntamenti meccanico e digitale di 30° gradi: in (a) e in (b) viene considerato il puntamento meccanico per / = l kHz e f = 5 kHz. In (c) e (d) il puntamento digitale è considerato per le stesse frequenze.

Figura 7 è una schematizzazione delle posizioni degli altoparlanti nel caso di puntamento digitale (a), meccanico (b) e misto (c).

Figure 8 illustra le Funzioni di direttività di un line array di pistoni circolari ( L = 1 m, Δ/ = 0.1 m) considerando un puntamento misto meccanico-digitale di 30° gradi per / = 1 kHz (a) e / = 5 kHz (b).

Figura 9 illustra le Variabili utilizzate per lo studio della sorgente ad arco.

Figura 10 illustra le Funzioni di direttività di una sorgente ad arco ideale Θ = 60.° (0°÷-60°) per differenti valori di À : À = RQ/2 (a), ^ = /?0(b), À = 4RQ (c), A = 16 RQ (d).

Figura 11 illustra le Funzioni di direttività di una sorgente ad arco composta da pistoni circolari ( R<a>= 0.1 m, 0 = 60°) considerando un array ad arco e un line array delayderived: (a) e (b) sono relative all'array ad arco per / = 1 kHz e / = 5 kHz. (c) e (d) sono relative al line array delay-derived per le stesse frequenze.

Figura 12 è una Schematizzazione delle posizioni degli altoparlanti in un array ad arco (a) e in un line array delayderived con rotazione meccanica sugli assi degli altoparlanti (b).

Figura 13 è uno Schema relativo aH'orientamento meccanico degli altoparlanti e per la valutazione dei ritardi digitali utilizzati per derivare una sorgente ad arco virtuale da un una sorgente lineare.

Figure 14 ilustra le Funzioni di direttività di una sorgente ad arco formata da pistoni circolari ( R<a>= 0.1 m, Θ = 60° ) considerando un line array delay-derived con rotazione meccanica degli altoparlanti sul proprio asse per / = l kHz (a) e / = 5 kHz (b).

Figure 15 illustra le Funzioni di direttività di una guida d'onda di altezza 18 cm (curva continua) rispetto a quelli di un pistone circolare di raggio 11 cm (curva tratteggiata): le frequenze 4500 Hz (a), 7100 Hz (b), 10000 Hz (c) e 14000 Hz (d) sono state considerate.

Figure 16: Campi sonori generati da un array ad arco formato da 10 guide d'onda (sinistra) e l'equivalente line array con rotazione meccanica degli altoparlanti sul proprio asse unito al puntamento digitale (destra) per frequenze 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz, 6 kHz, 9 kHz, 14 kHz (dall'alto in basso). L'ampiezza dell'arco è di 30° .

Sorgenti lineari (Teoria)

Con riferimento a Fig. 1, la pressione sonora emessa da una sorgente lineare di lunghezza L può essere calcolata come la somma dei contributi delle singole sorgenti puntuali [4, 5]. In formulae:

dove A (/) e <p(l ) sono rispettivamente le funzioni d'ampiezza e di fase lungo l'asse della sorgente lineare, k è il numero d'onda e r(l ) è la distanza tra il punto η = (0, l) sulla sorgente lineare e il punto di osservazione della pressione sonora r (Figura 1).

Questa relazione può essere semplificata considerando il fatto che la pressione sonora viene misurata in condizioni di campo lontano

Considerando (1), il termine frazionario 1 /r(l) può essere approssimato da una costante 1 Ir dal momento che r » L mentre il termine r nella funzione esponenziale può essere approssimato da Zsin(a) dove a è l'angolo del punto di osservazione.

Assumendo A(l ) = A e φ(1 ) = 0 , la funzione di direttività

R{a) per sorgenti lineari uniformi può essere calcolata come il rapporto tra i valori assoluti di p(r,a) e pmax(r) , dove pmax(r) è il massimo livello di pressione rispetto ad a , i.e.,

la cui soluzione è

R{a) = (4)

dove λ è la lunghezza d'onda. Gli andamenti della direttività per valori differenti di λ sono mostrati in Figura 2: si può vedere che diminuendo λ (che corrisponde ad un incremento di frequenza) anche l'ampiezza del lobo principale diminuisce. Per valutare l'ampiezza del lobo, un parametro importante è il quarter power angle esso è definito come l'ampiezza angolare corrispondente a un decremento della pressione sonora di 6 dB. Esso può essere calcolato risolvendo la seguente equazione rispetto ad a moltiplicata per 2 (per la simmetria dei lobi):

R{a ) = 0.5 (® -6 dB) (5)

la cui soluzione è

r 3 Λ

OC = sin 1 1.895 — (6)

V KL J

Quindi, il quarter power angle in radianti è definito come (usando l'approssimazione sin(x) = x per piccoli valori di x)

mentre in gradi è

In base all'ampiezza desiderata del lobo principale e il range di frequenza dei segnali, si può calcolare la lunghezza L dell'array per ottenere una corretta riproduzione. L'equazione (8) mostra che, per una sorgente lineare di lunghezza L = λ , il quarter power angle è circa uguale a 68 gradi. Per poter ridurre il quarter power angle, il rapporto tra la lunghezza dell'array e la lunghezza d'onda deve quindi essere incrementato. Questa considerazione porta alla definizione del parametro n , ovvero

L = nÀ (9)

che è inversamente proporzionale all'ampiezza del lobo principale della funzione di direttività. Ad esempio, n = 3 corrisponde ad un quarter power angle di circa 23 gradi.

Conseguentemente, scegliendo un valore per n , la frequenza minima che un array di lunghezza L può riprodurre, tenendo in considerazione la direttività desiderata, è

c c

min — n— (10)

Per quanto concerne le approssimazioni di campo lontano usate in questa sezione, Ureda ha mostrato che la distanza per avere le condizioni di campo lontano aumenta all'aumentare della lunghezza della sorgente e della frequenza riprodotta.

Come detto in precedenza, un line array viene utilizzato per sfruttare i vantaggi di una sorgente lineare: infatti tale sistema può essere considerato come una versione campionata della sorgente lineare. Inoltre, una sorgente monopolo non può approssimare correttamente l'andamento della direttività di un altoparlante. Infatti, la propagazione risulta omnidirezionale solamente a frequenze basse mentre diventa molto più direzionale all'aumentare della frequenza riprodotta. La direttività dipende anche dal diametro dell'altoparlante. Una buona approssimazione si ottiene con il pistone circolare la cui direttività può essere rappresentata dalla seguente funzione:

dove R è il raggio del pistone, Jx(·) è la funzione di Bessel del primo tipo di ordine 1, c è la velocità del suono e p è la densità del mezzo. La Figura 3 mostra come l'ampiezza del lobo principale diminuisce quando si abbassa il rapporto tra la lunghezza d'onda del segnale da riprodurre ed il raggio del pistone.

In un'implementazione pratica la discretizzazione della sorgente lungo una curva continua comporta il cosiddetto aliasing spaziale. Questo problema è molto simile all'aliasing temporale introdotto dal campionamento temporale. Infatti, la discretizzazione della curva è un campionamento spaziale e le frequenze più alte possono essere riprodotte riducendo la distanza tra gli altoparlanti. La massima frequenza dipende dall'aliasing spaziale ed è inversamente proporzionale alla distanza tra due altoparlanti vicini Al

c

fr (12)

<~>AÌ

La Figura 4(a) mostra che, riproducendo una frequenza che non rispetta la condizione (12), un considerevole numero di lobi secondari e indesiderati appaiono nella funzione di direttività dell'array. Ad ogni modo, bisogna tenere conto del fatto che, in una situazione pratica, un array di altoparlanti può ridurre il contributo dei lobi secondari sfruttando i vantaggi delle caratteristiche direttive dell'altoparlante reale (Figura 4(b)).

Controllo misto meccanico/di gitale

E' possibile introdurre un controllo digitale per puntare il fascio sonoro in una zona desiderata. Ad esempio, all'intemo di un teatro durante un concerto viene solitamente utilizzato un line array che punta in basso, in maniera tale da massimizzare la potenza sonora nel punto in cui è posizionata la platea. L'idea deH'inclinazione del fascio sonoro non è recente: già nel 1957 Olson presentò un sistema basato su linee di ritardo per rorientamento del campo sonoro prodotto da una sorgente lineare. Tale sistema è tuttora utilizzato nei controlli di puntamento digitale.

Si consideri ora la versione campionata di (2), dove la sorgente monopolo è stata sostituita dal pistone circolare

ρ(ΐ) = Α∑0(ΐ-η)ΑΙ, (13)

i= 1

dove Ψ = ( r,a ) è il punto di osservazione e r = (r ,or ) è la posizione dell' /-esima sorgente. Come riportato in [9] , l'inclinazione del fascio sonoro può essere ottenuta ritardando in maniera opportuna i segnali ad ogni altoparlante. Di conseguenza, è possibile aggiungere il fattore di ritardo a (13):

p(rta) = À∑D(r -rJe Al (14)

i= 1

dove τιè il ritardo temporale misurato in secondi da aggiungere all' /-esimo altoparlante. Per trovare la relazione tra ogni τιe l'angolo di inclinazione desiderato β , si prende in considerazione la Figura 5 dove x è definita come segue:

x = sin(/?)A/ [ meters ]. (15)

Si definisce τ come il tempo necessario all'onda sonora per coprire la distanza ;c, i.e.,

T = — = Δ/ [ secondi ] (16)

c c

e, analizzando la Figura 5, i valori di ogni singolo r, possono essere facilmente estrapolati come

Tt= (i -\)τ. (17)

Si può notare che sono necessarie almeno 2 sorgenti per garantire l'inclinazione del fascio sonoro.

Tuttavia, in una situazione pratica il puntamento digitale del fascio sonoro a basse frequenze può essere effettivamente applicato solo quando il raggio dell'altoparlante è comparabile alla lunghezza d'onda del segnale riprodotto (Figura 3). Infatti, nel caso di alte frequenze il lobo principale del fascio sonoro diventa più direttivo e non è possibile inclinarlo digitalmente. In questo caso ci sono grandi differenze di potenza rispetto al puntamento meccanico. La Figura 6 mostra il problema menzionato, prendendo in considerazione un array lineare di 1 metro composto da pistoni circolari: mentre il fascio sonoro relativo alla frequenza di 1 kHz, la cui lunghezza d'onda è λ = 0.34 m, può essere inclinato in maniera ottimale anche considerando il puntamento digitale singolo, il fascio sonoro relativo ad una frequenza più alta, come quella di 5 kHz (λ = 0.07 m), non può essere orientato allo stesso modo.

Il problema si presenta perché l'angolo di puntamento desiderato è differente dall'angolo di puntamento di ogni altoparlante (0°). Per lunghezze d'onda comparabili con il raggio del pistone circolare, il puntamento digitale è in grado di orientare il fascio sonoro. Questo è dovuto al fatto che l'andamento della direttività di ogni sorgente è pressoché omnidirezionale e il suo angolo di apertura Θ '_6dB/2 è più grande dell'angolo di inclinazione desiderato. Perciò, quando À « R la sola applicazione dell'orientamento digitale diventa inefficiente e deve essere utilizzato un puntamento meccanico. Ad ogni modo, un line array fissato a muro che prevede un orientamento meccanico, risulta molto più costoso e in alcuni casi (e.g., ambienti architettonici complessi come chiese), l'installazione diventa difficile introducendo un considerevole impatto ambientale.

Per risolvere il problema appena descritto, una soluzione può essere data dall'utilizzo di una tecnica mista meccanicodigitale. L'idea è di ruotare meccanicamente ogni altoparlante sul proprio asse, in modo tale da sfruttare la direttività stessa di ogni altoparlante. Successivamente, il puntamento digitale viene applicato come descritto precedentemente. La Figura 7 mostra le differenze tra le tecniche considerate. Risulta chiaro che il puntamento meccanico della soluzione mista (Figura 7(c)) può essere facilmente nascosto nella struttura del line array classico. In Figura 8 vengono mostrati i risultati della stessa simulazione di Figura 6 per il nuovo approccio in maniera tale da poter vedere la sua efficacia sia per frequenze inferiori che per frequenze superiori al limite di aliasing.

Sorgenti ad arco (Teoria)

In generale, si preferisce utilizzare una sorgente ad arco al posto della sorgente lineare quando è richiesto un fascio sonoro più ampio. Infatti, dalla teoria si è visto che il lobo principale del line array diventa molto stretto, specialmente alle alte frequenze. Per questo, solitamente le sorgenti ad arco vengono utilizzate insieme alle sorgenti lineari per formare il J array, struttura che permette di garantire una buona copertura acustica sia in prossimità che lontano dall'array. Inoltre, le sorgenti ad arco possono essere usate per ottenere un lobo principale ad ampiezza costante utilizzando la tecnica Constant Beam Transducer (CBT).

Come nel caso della sorgente lineare, la pressione sonora emessa da un array ad arco può essere calcolata come la somma dei contributi delle sorgenti puntuali di cui è formata, ì.e.,

dove Α(ϋ) e φ{ϋ) sono le funzioni di ampiezza e di fase lungo la semicirconferenza, R<a>e Θ è il raggio e l'ampiezza della sorgente ad arco e, r(tì) è la distanza tra il punto

r0= ( R<a>cos(^), R<a>sin(i?)) ed il punto di osservazione ΐ (Figura 9).

Anche in questo caso, prendendo in considerazione il punto di osservazione r = (r,a) in termini di modulo e di fase con A(tì) = A e φ(ϋ) = 0 , la funzione di direttività per il campo lontano può essere ottenuta come il rapporto tra la pressione sonora p(a) lungo la direzione « e la pressione massima pmaxcome segue:

dove la dipendenza da a è data da r{&) =\ ? -ra\ . In Figura 10 vengono mostrati gli andamenti delle funzioni di direttività per differenti valori di λ : si può vedere che diminuendo λ , ovvero incrementando la frequenza, l'ampiezza del lobo principale non si riduce come nel caso delle sorgenti lineari. Per questa ragione, la sorgente ad arco viene utilizzata insieme alla sorgente lineare in un J array, per coprire l'intera area di ascolto.

Controllo misto meccanico/digitale

Considerando la versione campionata di (18), dove la sorgente monopolo è stata sostituita da un pistone circolare, è possibile definire la pressione al punto Ψ come

dove Dt)è la versione ruotata di (11):

Nelle applicazioni pratiche, vengono spesso considerate versioni delay-derived di sorgenti lineari in modo tale da ottenere il fascio sonoro di una sorgente ad arco con un line array: un array ad arco viene posizionato virtualmente di fronte all'array lineare e i segnali di ogni altoparlante vengono ritardati in maniera opportuna prendendo in considerazione la distanza tra le sorgenti reali e virtuali. In formulae, considerando la lunghezza dell'array L e l'ampiezza dell'arco desiderata, il raggio della sorgente virtuale può essere ottenuto come

L

R (22)

sin Θ

Il vettore posizione r° = (x“,y“) di ogni sorgente virtuale può essere ottenuto dalle singole sorgenti del line array f‘ come

e il ritardo può essere calcolato come segue

Tuttavia, questa versione presenta lo stesso problema del puro controllo digitale del line array. Infatti, considerando il pistone circolare è possibile ottenere un buon andamento di direttività solamente quando λ è comparabile con il raggio del pistone circolare. Questo problema è mostrato in Figura 11.

Anche in questo caso può essere applicata una rotazione meccanica sull'asse dell'altoparlante in aggiunta al ritardo digitale in modo tale da sfruttare la potenza massima del fascio sonoro di ogni altoparlante (Figura 12). Ogni sorgente viene ruotata come se fosse parte di una sorgente ad arco ma l'intera geometria rimane lineare. Per ottenere la versione delayderived bisogna tenere conto anche di questo fatto. Prendendo, quindi, un line array di N altoparlanti dove ogni elemento i è posizionato a (x\, y\ ), il raggio dell'arco virtuale R<a>, dell'ampiezza desiderata Θ, può essere ottenuto come segue (Figura 13)

yN=<~L>\ (26)

R = yN<a>(27)

sin(0)

dove L è la lunghezza del line array. Per calcolare ogni angolo di rotazione meccanica, il line array può essere virtualmente spostato nella posizione dell'elemento dell'arco più vicino all'asse ;c, i.e.,

x<l>= R<a>cos(0), (28)

e l'angolo del movimento meccanico è dato dalla fase del punto (*', y') , i.e.,

Alla fine, il valore del ritardo digitale può essere facilmente calcolato per ogni altoparlante:

I vantaggi sono gli stessi dell'approccio misto meccanico-digitale applicato al puntamento del fascio sonoro con un line array. Inoltre, in questo caso anche l'array stesso diventa meno invasivo rispetto all'array ad arco con direzionamento completamente meccanico. Infatti, in Figura 14 vengono mostrati i risultati ottenuti prendendo in considerazione le stesse simulazioni di Figura 11. E' facile vedere che i fasci sonori ottenuti sono un'ottima approssimazione di quelli ottenuti con l'array ad arco reale.

Simulazioni pratiche

Come menzionato precedentemente, ogni altoparlante del line array dovrebbe essere veramente molto piccolo per garantire una corretta riproduzione delle alte frequenze. Purtroppo si possono presentare diversi problemi in quanto questo implicherebbe livelli di pressione molto bassi in aggiunta ai limiti fisici di realizzazione. Generalmente, la miniaturizzazione dei trasduttori può essere una soluzione efficace per quelle applicazioni dove sono richiesti o livelli sonori di uscita non molto alti, (e.g. applicazioni per interni come piccoli auditorium), o bande di frequenza piuttosto strette (e.g., parlato). Come detto, la soluzione per ovviare a questo problema negli ambienti esterni è data dalfutilizzo delle guide d'onda, sviluppate per il loro ottimo comportamento alle alte frequenze. Grazie alle sue proprietà, la guida d'onda può essere ben approssimata da un pistone circolare in un ampio range di frequenze. Ad esempio, in Figura 15 vengono mostrate le differenze tra i diagrammi polari relativi ad una guida d'onda reale di 18 cm e un pistone circolare ideale di raggio 11 cm.

Considerando la direttività misurata di una guida d'onda, sono state effettuate alcune simulazioni per valutare i campi sonori generati da array formati da guide d'onda. Come mostrato in precedenza non è possibile ricreare un campo sonoro di una sorgente ad arco con la sola applicazione del controllo digitale. E' stato dimostrato che esso può essere ricreato se le sorgenti vengono ruotate meccanicamente solamente sul proprio asse senza spostamenti ulteriori. In Figura 16 vengono mostrati i risultati delle simulazioni menzionate: sono stati presi in considerazione sia un array ad arco di guide d'onda sia il corrispondente line array con rotazione meccanica degli altoparlanti sul proprio asse. Si può vedere come i risultati ottenuti con la soluzione mista sono molto simili all'approccio completamente meccanico in un range molto grande di frequenza, dimostrando la validità dell'approccio proposto anche in una situazione pratica.

L’invenzione riguarda un nuovo metodo per il controllo della direttività di un line array in maniera tale da permettere l'inclinazione e l'allargamento del fascio sonoro anche ad alte frequenze. Il classico algoritmo di controllo digitale non è in grado di lavorare correttamente a frequenze alte a causa delle caratteristiche estremamente direttive degli altoparlanti. L'approccio proposto si basa su un controllo misto meccanico/digitale del fascio sonoro: il primo viene realizzato considerando una rotazione di ogni singolo altoparlante sul proprio asse, permettendo di sfruttare la massima potenza dello stesso nella direzione desiderata, mentre il secondo viene effettuato considerando un gruppo di linee di ritardo utilizzate per ricreare la sorgente virtuale desiderata come nel caso di un array lineare. Attraverso questo approccio, è possibile inclinare fasci sonori di sorgenti lineari anche alle alte frequenze. Inoltre, è stato visto come, attraverso questo nuovo approccio, il campo sonoro generato da una sorgente ad arco può essere ottenuto con un line array in un range di frequenza estremamente ampio. Dal momento che la configurazione a J, utilizzata in molti sistemi audio per esterni, è composta da un array line unito ad un array ad arco, questo approccio permette di ottenere le sue stesse performance attraverso l'utilizzo di un line array, permettendo così una più facile installazione e minori costi di produzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Array di altoparlanti caratterizzato dal fatto che l’asse di ogni singolo altoparlante è disposto su una linea retta per ottenere un array lineare ed ogni singolo altoparlante è ruotato sul proprio in modo che la superficie di emissione sonora di ciascun altoparlante sia inclinata di un angolo variabile rispetto la linea degli assi degli altoparlanti, per sfruttare la massima potenza dell’altoparlante nella direzione desiderata.
2) Array di altoparlanti secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la rotazione di ogni singolo altoparlante viene effettuata in base ad un gruppo di linee di ritardo del segnale sonoro digitale, in modo da creare una sorgente virtuale desiderata.