Lobulación acústica

El lobulado acústico se refiere al patrón de radiación de una combinación de dos o más controladores de altavoces a una determinada frecuencia , como se ve al mirar el altavoz desde un costado. En la mayoría de los altavoces multivía, es en la frecuencia de cruce donde los efectos del lobulado son de mayor preocupación, ya que esto determina qué tan bien el altavoz conserva la tonalidad del contenido grabado original. ^[1]

En la práctica, los efectos de la sala y las interacciones significan en gran medida que el altavoz ideal (o una combinación de ambos) no es prácticamente posible. Sin embargo, un altavoz que tenga la mejor dispersión en todas las frecuencias de interés (especialmente la frecuencia de cruce) tendrá la menor coloración del sonido, es decir, reproducirá con mayor fidelidad el material grabado. Por lo tanto, un altavoz ideal no tendría lóbulos en todas las frecuencias; en otras palabras, actuará como una fuente puntual que irradia omnidireccionalmente en todas las frecuencias. En la práctica, todos los altavoces exhibirán cierta cantidad de lóbulos en la frecuencia de cruce. Las razones principales para esto son la distancia física entre los parlantes y los diámetros efectivos de los parlantes en relación con la frecuencia de interés.

El lóbulo se mide como una respuesta de filtrado de peine (es decir, áreas de picos y caídas) a medida que la posición de escucha varía verticalmente ^‡ con respecto a la posición nominal en el eje. Dado que en la práctica no se puede lograr un frente de onda esférico real, los diseñadores intentan hacer que el lóbulo sea lo más ancho posible en la frecuencia de cruce, de modo que en las posiciones de escucha típicas, el altavoz parezca omnidireccional. ^{[ cita requerida ]}

Para simplificar, lo siguiente supone dos fuentes puntuales separadas por una distancia d verticalmente ^‡ , ambas irradiando hacia el semiespacio a una determinada frecuencia f . De este modo, podemos expresar la formación de lóbulos como una función de d y su relación con la longitud de onda λ . A medida que d se vuelve significativa (o mayor) en comparación con λ , el frente de onda acústico comienza a volverse más estrecho o más directivo.

La siguiente imagen muestra una representación simplificada de cómo dos conductores no coincidentes exhiben lóbulos (la diferencia entre los patrones de lóbulos está muy exagerada para demostrar el efecto):

El punto negro grande es la posición de escucha vertical relativa al centro, a una cierta distancia horizontal fija del altavoz. Para longitudes de onda mucho mayores que d , el frente de onda es casi esférico (circular, cuando se ve de lado) y el nivel de sonido es constante para una variedad de tales posiciones de escucha: la respuesta fuera del eje del altavoz es casi omnidireccional. A medida que la distancia d se acerca a λ/4 , el frente de onda comienza a estrecharse. En la posición de escucha, el nivel de sonido no es el mismo que habría sido, si hubiera estado exactamente a mitad de camino entre los parlantes. El área donde el nivel de sonido es constante para un rango dado de posiciones verticales (y una distancia de escucha fija) es el lóbulo. Fuera del lóbulo, el nivel de sonido es mucho menor y esto es lo que hace que el altavoz tenga un cambio de tonalidad a medida que cambia la altura de escucha.

Nota: Para un controlador individual, este efecto se conoce como directividad y se observa tanto en el plano vertical como en el horizontal, y d es ahora el diámetro del controlador en relación con la longitud de onda, mientras que el patrón de lóbulos debido a dos o más controladores es principalmente un efecto en el plano vertical, como resultado de la distancia entre los dos controladores.

La razón física para que se forme un lóbulo es el hecho de que en cualquier punto que esté en una posición desigual con respecto a ambos parlantes, a ciertas frecuencias (es decir, longitudes de onda) y dependiendo de d y la diferencia relativa entre las distancias a la posición de escucha, los frentes de onda de cada parlante interferirán de manera constructiva o destructiva. Esta interferencia constructiva o destructiva ocurre debido a las fases relativas de las ondas de cada parlante a medida que llegan a la posición de escucha.

Por lo tanto, para cualquier frecuencia dada, habrá una distancia mínima desde el altavoz por debajo de la cual habrá cambios radicales en el nivel de sonido a medida que se cambia la posición de escucha verticalmente. Y esta distancia se hace mayor a medida que aumenta la distancia entre los parlantes. Por lo tanto, el mejor compromiso se obtiene cuando, para distancias de escucha prácticas, podemos elegir parlantes lo suficientemente grandes como para cubrir la mayor parte posible de la banda de audio, pero al mismo tiempo lo suficientemente pequeños para que puedan estar lo más cerca posible entre sí como para aparecer como una fuente puntual para cualquier distancia de escucha práctica. ^[2]

‡ - El artículo asume una configuración típica de altavoz en la que varios parlantes están dispuestos verticalmente. Por lo tanto, el fenómeno de lóbulos se observa en el plano vertical. En el caso de parlantes dispuestos horizontalmente, el fenómeno de lóbulos se observa en el plano horizontal.