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¿Afectan las Cavidades Entre Altavoces en un Arreglo a la Respuesta de Frecuencia? Las investigaciones en Meyer Sound proporcionan información sobre como interactúan los areglos de altavoces y también sirven como "prueba de operación" de nuestro software de modelación MAPP™ (Programa de Predicción Acústica Multipropósito). Introducción A principios del 2000, comenzamos a probar arreglos de altavoces Meyer Sound para investigar sobre potenciales cambios en la respuesta de frecuencia causados por las cavidades (huecos) creados al separar altavoces adyacentes para lograr el patrón de cobertura deseado para un arreglo. Un sistema de altavoces deberá proporcionar una cobertura muy precisa a las áreas de público únicamente, sin dirigir el sonido hacia las paredes o techos. Los sistemas diseñados e instalados en esta forma pueden lograr una muy alta claridad e inteligibilidad medidas (y percibidas). En algunos casos, incluso habrá una reducción en el número de altavoces necesarios. Figura 1 - Tres MSL-4's arreglados para optimizar la cobertura. Nótese la separación entre los gabinetes de los altavoces.
Al construir tales arreglos, las cavidades son creadas entre los gabinetes de los altavoces adyacentes. Intuitivamente, podría parecer que a bajas frecuencias podría haber en tales cavidades alguna resonancia, difracción - o tal vez ambas. Si existiera tal comportamiento, la siguiente pregunta sería: ¿Cómo puede esto ser solucionado y minimizado? Una segunda e igualmente importante pregunta se relaciona con el desarrollo de nuestro software MAPP. Este utiliza datos de mediciones de alta resolución de altavoces Meyer Sound para predecir tanto la cobertura angular como la respuesta de frecuencia de un arreglo en configuración arbitraria. La cantidad de procesamiento computarizado necesario para tal modelado es bastante alta. Hemos determinado que la medición de baja resolución enmascara importantes detalles del comportamiento que el sistema de altavoces mostrará en el mundo real. Por lo tanto, todos nuestros altavoces para sonorización son medidos a alta resolución (en incrementos de 1° en ambos ejes, a 1/24o de octava), e incluyen fase así como amplitud. Al medir y modelar altavoces, es necesario hacerlo en el campo lejano de su cobertura, donde la forma del gabinete ya no es un factor relevante. Generalmente, es a una distancia de al menos dos veces la mayor dimensión del gabinete. La verificación se puede obtener al medir la pérdida por la ley del inverso del cuadrado: el campo lejano es donde hay una pérdida de 6 dB sin duplicar la distancia de medición. Dentro del campo cercano, habrá menos de 6 dB de pérdida con una duplicación de la distancia de medición. De esta manera, la pregunta con la que nos enfrentamos es esta: si basamos todo en modelos del campo lejano ¿estamos perdiendo cualquier componente de información que tenga relación con la forma del gabinete del altavoz que afecte adversamente nuestras predicciones computarizadas? Las mediciones de arreglos de altavoces descritas a continuación servirían el propósito adicional de verificar la precisión de los modelos MAPP de tales arreglos. Mediciones de Arreglos Comenzamos por medir nuestros altavoces más pequeños generalmente usados en arreglos, las series UPA y CQ, en nuestra cámara anecóica. Primero medimos un solo altavoz de referencia, después dos altavoces (en arreglos estrecho y separado) y finalmente tres altavoces, también en arreglos estrecho y separado. Los UPA's no mostraron diferencias apreciables a ninguno de los ángulos de separación medidos. Los CQ's mostraron una pequeña reducción de nivel (menor a 2 dB) en el rango de 250-400 Hz cuando fueron separados a aproximadamente 8 pulgadas entre los frentes de los gabinetes, y hubo una ligera mejoría al insertar páneles entre las aberturas. Figura 2 - Animación de la cámara anecóica de Meyer Sound y el posicionador de altavoces
Habiendo encontrado muy poco efecto por el ángulo de separación en la respuesta de arreglos de altavoces pequeños, procedimos a medir arreglos de tres cajas de altavoces Meyer Sound mayores en nuestro estacionamiento con un micrófono de medición orientado al plano del piso, para reducir los efectos de reflexiones sobre superficies. Figura 3 - Tres MTS-4A's medidos en exteriores con un micrófono de piso
En mediciones de arreglos construidos con el MSL-4 de Meyer Sound, un altavoz acoplado a difusor diseñado específicamente para arreglos, no hubo un cambio apreciable en la respuesta de frecuencia al separar los tres altavoces, independientemente del grado de separación. Junto con las mediciones de los UPA y CQ, esto sugeriría que la resonancia de las cavidades juega una parte pequeña o ninguna en la respuesta de los altavoces separados en arreglos. Sin embargo, la idea ha ganado cada vez mayor peso en la comuindad del audio. ¿Podría ser simplemente que aquellos que la promueven están mal? En un intento por descubrir si hubiera algún otro mecanismo responsable de cualquier anomalía en la respuesta de arreglos separados, medimos tres altavoces MTS-4A de Meyer Sound (el MTS-4A no está diseñado para arreglos horizontales). Aquí vimos una reducción considerable en nivel de 200 Hz a 700 Hz cuando las unidades fueron separadas a 13 pulgadas entre los frentes de los gabinetes (ver figura 4). Hubo un cambio muy ligero a 200 Hz cuando se insertaron páneles en estas aberturas (ver figura 5). Claramente, si el sistema en cuestión no es apropiado para arreglos, separar gabinetes adyacentes pude causar problemas en su respuesta. Pero los datos muestran que la resonancia de la cavidad no es la principal causa. Figura 4 - Tres MTS-4A's en arreglo estrecho contra tres en arreglo separado con aberturas de 13" entre los frentes
Figura 5 - Tres MTS-4A's con separaciones abiertas comparado con páneles insertados entre las aberturas
Modelación MAPP Una vez que habíamos hecho estas mediciones, modelamos en MAPP los mismos altavoces bajo las mismas condiciones. Estos modelos fueron realizados usando datos de un solo altavoz medido en la cámara anecóica a 4 metros. Las predicciones MAPP mostraron cambios muy similares en amplitud en el mismo rango de frecuencia que habíamos medido (ver figura 6).
Subsecuentes experimentos en MAPP revelaron que al añadir un pequeño retardo de 0.6 ms al MTS-4A central, la pérdida en nivel entre 250 y 700 Hz puede ser eliminada (ver figura 7). Este resultado sugiere que la principal causa del fenómeno observado en el arreglo de MTS-4A (y tal vez en otros arreglos de altavoces) es la diferencia de tiempo de arribo entre las dos unidades externas y la unidad central (ver figura 8).
Figura 7 - Predicción MAPP de tres altavoces MTS-4A separados a 13" al frente y con un retardo de 0.6 ms en la unidad central
Figura 8 - Diferencias en tiempo de arribo entre las unidades externas y central en un arreglo separado Conclusión Esta investigación ha mostrado que las cavidades entre gabinetes de un arreglo tienen un efecto muy pequeño en la respuesta del sistema. De hecho cuando los altavoces son diseñados correctamente para crear arreglos, separarlos no cambia la respuesta general del sistema en ninguna forma apreciable. Aún cuando algunas personas de la comunidad del audio profesional insisten en que los frentes de los gabinetes en un arreglo deben tocarse el uno al otro, ésta no es la razón para la respuesta pobre de un sistema. En realidad, el empalme inapropiado entre gabinetes en un arreglo puede dar como resultado cancelaciones de fase debido a las diferencias en los tiempos de arribo. Existen muchas formas de crear arreglos de altavoces, y estas deben ser cuidadosamente analizadas para determinar si hay alguna consecuencia apreciable. Confiamos que las condiciones de un arreglo pueden ser predecidas por el software MAPP y, por lo tanto, pueden ser descubiertas y resueltas durante el proceso de diseño. Continuaremos explorando cualquier medio que podamos proporcionar a los diseñadores, instaladores y operadores de sistemas con información más relevante sobre cómo se comportan sus altavoces, y técnicas prácticas para obtener el mejor funcionamiento posible de los sistemas de sonido. |
