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Directividad tridimensional

A lo largo del tiempo se han realizado muchos esfuerzos para visualizar fenómenos acústicos. Naturalmente, es más intuitivo ver una animación o un gráfico antes que leer una tabla o analizar una matriz numérica.

La directividad de una fuente nos indica la forma cómo distribuye su energía en el espacio. Esta información es útil para estudiar su comportamiento y para predecir su interacción con otros componentes (ver Ángulo de Cobertura, Cobertura y Relación de aspecto). Además, es la piedra angular para los software de predicción y simulación acústica.

En la siguiente imagen animada se muestra el diagrama directivo tridimensional de una columna STS mikra4. Cada cuadro de la animación se corresponde con una banda de tercio de octava, comenzando en 250Hz (directividad prácticamente omnidireccional) y terminando en 16kHz (directividad concentrada en el eje principal de radiación).

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Directividad tridimensional de una fuente lineal de 4 parlantes. Cada imagen corresponde a un tercio de octava desde 250Hz hasta 16kHz. Sistema STS mikra4

Para obtener este gráfico se realizaron 2592 mediciones de respuesta al impulso ventaneada en cada una de las direcciones necesarias para cubrir la superficie de una esfera. La resolución utilizada fue de 5° en cada eje. Es decir, se cubrió la esfera a través de líneas meridionales (como muestra la figura) y la resolución, tanto en los pasos sobre cada meridiano como en la diferencia angular entre ellos, fue de 5°.

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Esfera cubierta a través de meridianos – Puntos de medición

Como resultado se pudo graficar el patrón polar tridimensional del gabinete y así estudiar la forma en que distribuye su energía en el espacio. El gráfico mostrado se denomina globo de atenuación, dado que, para cada banda de tercio de octava, muestra la atenuación en el nivel de presión sonora respecto al eje principal de radiación. Es análogo al clásico diagrama polar, sólo que muestra todos los ejes posibles y en simultáneo.

Se puede observar que a baja frecuencia el gabinete es prácticamente omnidireccional, es decir, no hay diferencia de niveles entre el eje principal y cualquier otro punto de la esfera.

A medida que aumenta la frecuencia comienza a incrementar la directividad. Lo primero que se observa es el control directivo vertical (la esfera se achata en sus polos). Esto se debe a que el gabinete es un arreglo lineal vertical, por lo tanto, la interacción entre sus componentes genera interferencias destructivas en los polos e interferencias constructivas en el frente del gabinete (ver: Beam Steering).

Después de achatarse los polos, se observan dos fenómenos: un estrechamiento sobre la directividad horizontal, dado por el comportamiento propio del parlante; y la aparición de pequeños lóbulos verticales debido al incremento de la distancia entre fuentes respecto a la longitud de onda estudiada.

Por último, en la parte más alta del espectro, estos dos fenómenos se incrementan y el gabinete concentra su energía en el frente de la esfera.

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Directividad por banda de octava desde 500Hz a 16kHz del gabinete STS mikra4

Poder visualizar estos fenómenos no sólo ayuda a la comprensión del campo acústico sino que, también, son una excelente herramienta de diseño y facilitan la predicción del comportamiento de un gabinete en situaciones reales de uso.

Invitamos al lector a encontrar las relaciones entre la animación y el diagrama de directividad vertical y horizontal mostrados en la hoja de mediciones del producto.

Ing. Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Facundo Ramón

4 Comments

  1. Me encanta su explicación.tengo una pregunta todas las frecuencias yega al mismo tiempo a un punto en específico

    • Hola, gracias por tu comentario. No, también existe un gráfico llamado “globo de fase” o “Phase balloon” en donde se observa la diferencia temporal de arribo en función de la dirección y de la frecuencia.
      En este gráfico no se muestra la fase, sino que se observa el resultado final de la interacción entre las fuentes.
      Saludos!

  2. Gran trabajo Facundo, 5 grados en cada eje, 2592 puntos de medición, enorme tarea! Imagino que se hizo con algún procedimiento automatizado y no de manera manual…
    Que micrófono se usó para las mediciones? Cual es el diámetro de la esfera?

    • Hola Fabio, gracias por escribir. Facu está de vacaciones pero te puedo comentar que solamente uno de los ejes estaba automatizado. Se usó un micrófono de Audiomatica y el diámetro fue 2 metros.
      Saludos!

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