Comparación de Una Predicción de Respuesta de Frecuencia de MAPP En Línea™ con la Respuesta Medida de un Sistema Físico

Resúmen

El personal de investigación y desarrollo de Meyer Sound usó el programa MAPP En Línea para modelar la respuesta de frecuencia de un Altavoz Compacto de Arreglo Curvilíneo M2D tal como sería medido desde una posición física específica en una sala de conciertos conocida. Los investigadores crearon entonces un sistema de altavoces correspondiente en la sala de conciertos específica y midieron la respuesta de frecuencia en la posición señalada. Las respuestas predecida y medida fueron entonces graficadas aquí para su comparación. Los datos mostrados muestran una muy buena correlación, indicando un alto grado de confianza en las predicciones acústicas del programa.

Introducción

MAPP En Línea (Porgrama de Predicción Acústica Multipropósito) de Meyer Sound es una herramienta de visualización de alta resolución para diseñadores de sistemsa de sonido profesionales.

Usando una computadora personal conectada al Internet, un diseñador de sonido especifica modelos de altavoces Meyer Sound, sus posiciones, como están apuntados o dirigidos y, opcionalmente, la localización y composición de muros en un espacio físico, así como factores ambientales como presión atmosférica, temperatura y humedad relativa.

Esta información viaja a través del Internet hasta un potente servidor remoto. Corriendo un sofisticado algoritmo de predicción acústica que utiliza datos medidos con gran precisión que describen las características direccionales de cada altavoz, el servidor predice el campo sonoro que los altavoces producirán, así como presión sonora promedio y pico y las respuestas de frecuencia e impulso en posiciones de micrófono especificadas por el usuario (los datos polares complejos – magnitud y fase – usados en las predicciones de MAPP son medidos con una resolución de frecuencia de 1/24^o de octava y una resolución angular de 1° en un ambiente anecóico calibrado).

Debido a que MAPP En Línea está diseñado para ser una herramienta para uso de los profesionales de la industria del audio al especificar sistemas de altavoces en el mundo real, que deben satisfacer garantías de funcionamiento estrictas, fue considerado vital que la precisión del programa fuera demostrada a través de una igualmente estricta prueba empírica. De acuerdo con ello, el personal de investigación y desarrollo de Meyer Sound obtuvo el uso de una sala de conciertos representativa con la intención de colgar un arreglo de altavoces y comparar el desempeño real medido de dicho sistema con las predicciones hechas por MAPP En Línea.

Instalación y Mediciones

La Sala Zellerbach es una sala de conciertos con aforo para 2014 personas localizada en el campus de la Universidad de California en Berkeley. Cuenta con un primer nivel de orquesta, un mezzanine en el segundo nivel y un balcón en el tercer nivel. Usada por lo general para una variedad de funciones que van desde ensambles de música clásica y de cámara hasta artistas de musica popular y del mundo completamente amplificados, la Sala fue elegida para el presente propósito como un foro representativo de aquellos que los diseñadores de sonido pueden encontrar.

Como se muestra en la Figura 1, varios arreglos de altavoces fueron colgados para diferentes mediciones. Este artículo trata sobre un arreglo de seis altavoces Compactos de Arreglo Curvilíneo M2D y un Subwoofer Compacto M2D-Sub colgados de armazones en el centro aproximado del escenario (el arreglo se ve colgado en la esquina superior derecha de la Figura 1).

Figura 1 - Arreglos de altavoces instalados en el foro de prueba

Para las mediciones publicadas aquí, el equipo de investigación colocó un micrófono calibrado en la sala a aproximadamente 12 metros del arreglo M2D. La localización exacta del micrófono es mostrada en este archivo de configuración de MAPP En Línea.

MAPP En Línea versiones 1.1.11 y superiores pueden cargar y guardar configuraciones de altavoces, micrófonos e información sobre el recinto. Los lectores con acceso a MAPP En Línea pueden hacer clic con el botón derecho (Ctrl-clic para usuarios Macintosh) sobre el enlace de arriba, escoger "guardar enlace como…" y guardar el archivo de configuración a un disco duro local. En MAPP En Línea, elige "Open" en el menú "File", y selecciona el archivo "zms.csv". MAPP En Línea deberá mostrar la imagen mostrada en la Figura 2, la cual es una sección de la Sala Zellerbach con el arreglo de altavoces y el micrófono de medición instalado.

(Nota: Los lectores que no tengan acceso a MAPP En Línea pueden solicitarlo aquí.)

Figura 2 - Arreglo M2D en la Sala Zellerbach modelado en MAPP En Línea

Los seis M2D's y el M2D-Sub son mostrados aquí en vista lateral. Los M2D-Subs están "apagados" en este archivos de configuración, así como en las pruebas. Pueden verse los ángulos exactos de separación entre altavoces del arreglo al arrastrar el mouse para seleccionar el arreglo y usar "Loudspeaker Array" en el menú "Configure".

Al hacer clic en el botón "Predict" en la esquina superior izquierda de la ventana de MAPP En Línea, el cliente Java se conectará al servidor de Investigación y Desarrollo en Meyer Sound Berkeley, CA y transmitirá los datos del arreglo a él. Deberá tenerse una conexión activa al Internet para hacer una predicción (si no se tiene una conexión activa, sin embargo, se pueden configurar arreglos de altavoces y posiciones de micrófonos).

Tras unos cuantos segundos, deberá verse una imagen en color similar a la Figura 3. Los colores indican el patrón de cobertura predicho para la banda de una octava centrada en 500 Hz (la octava por default). Si deseas cambiara la banda de frecuencia, usa "Prediction Parameters" en el menú "Configure".

Figura 3 – Predicción de Campo Sonoro de MAPP En Línea

Al hacer clic en la pestaña "Virtual SIM", puedes llamar la pantalla Virtual SIM, la cual incluye un estimado de la respuesta de frecuencia a 1/3^o de octava, (suavizada a 1/6^o o 1/3^o de octava, o sin suavización), y la respuesta de impulso de banda limitada. Cada pantalla está disponible en el menú "Measurement", y las opciones de suavización y zoom están en el menú "Util".

La Figura 4 muestra la respuesta de frecuencia estimada a 1/6^o de octava suavizada para la posición de micrófono especificada. Obsérvese que MAPP En Línea modela con precisión la atenuación de alta frecuencia causada por el aire, la cual varía con la temperatura, humedad, presión y distancia. Estos parámetros ambientales pueden ser cambiados en el diálogo "Natural Environment" bajo el menú "Configure".

Figura 4 - Respuesta de Frecuencia Suavizada a 1/6 de Octava Estimada por MAPP En Línea

Comparación entre la Predicción MAPP y la Respuesta Medida

Usando un Analizador FFT SIM^® System II, los ingenieros de Meyer Sound midieron la respuesta de frecuencia de seis M2Ds en la posición de micrófono desgnada en la Sala Zellerbach. La Figura 5 muestra esta medición siendo tomada.

Figura 5 - Midiendo la Respuesta del Arreglo en la Sala Zellerbach

Los datos de la medición SIM fueron exportados al programa MatLab para su análisis, al igual que la predicción de respuesta de frecuencia de Virtual SIM (se exportó usando el comando "File -> Export Frequency Response Data as…") de MAPP En Línea. La Figura 6 muestra los dos conjuntos de datos superpuestos en una sola gráfica.

Figura 6 – Respuestas de Frecuencia Predecida y Medida a 1/24 de Octava

En la Figura 6, el trazo azul es la medición real, y el trazo rojo es la predicción MAPP. En general, ambos trazos se igualan excelentemente, especialmente de 300 Hz a 10 kHz.

Debajo de 300 Hz, los efectos de la sala (aún no modelados por MAPP En Línea) contribuyen a la acumulación de baja frecuencia. Similarmente, las anomalías arriba de 10 kHz (donde la longitud de onda es muy pequeña) son indudablemente causadas por reflexiones inmediatas, que variarán radicalmente con pequeños cambios en la posición de medición. Obsérvese sin embargo, que MAPP En Línea predecirá con precisión la tendencia general de la respuesta del sistema en estas regiones.

Conclusión

La comparación entre la respuestas medida y predecida de un arreglo curvilíneo de altavoces físicamente instalados en un espacio práctico real demuestra que las predicciones de MAPP En Línea son altamente precisas, y pueden confiarse al diseñar sistemas reales. Vale la pena señalar que MAPP En Línea es el único programa de predicción acústica que calcula datos de respuesta de frecuencia, y que las predicciones del programa son notablemente precisas, aún en la resolución de frecuencia más fina. Entre otros beneficios, esta capacidad da la oportunidad de predeterminar ajustes de ecualización y retardo con gran precisión, asegurando que los sistemas instalados funcionen bajo sus especificaciones con mínimos ajustes in situ.

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