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ALINHAMENTO: ZONAS DE SOMA

13.08.2018

 

Todos nós sabemos da necessidade em alinhar fontes sonoras em nível e fase para um melhor resultado, mas quando duas fontes são combinadas e interagem de forma suficiente existem várias combinações possíveis para os dois fatores decisivos que são: NÍVEL RELATIVO E FASE.

 

Aonde você está e para onde quer ir?

 

Em uma extremidade continua do nível e da fase estes são correspondentes, enquanto no outro extremo estão a milhas de distância. É impraticável discutir todas as combinações possíveis.

Por isso, vamos nos concentrar nas tendências e agrupá-las em cinco categorias com base em seu tipo de interação. Essas categorias servirão como pontos referenciais ao longo da estrada contínua de soma (Figs 2 e 3).

 

ZONA DE ACOPLAMENTO
 

A zona de acoplamento é definida pela característica de sempre ganhar e não perder. Para que isso aconteça as chegadas devem permanecer na parte positiva do ciclo de fase, isto é, dentro de ± 1/3 de comprimento de onda (± 120 °). Os efeitos são apenas aditivos, uma vez que o deslocamento de fase nunca é grande o suficiente para causar uma perda. A quantidade de adição varia de 0 a 6 dB, dependendo do grau de deslocamento de fase e nível.

Figura 1 Observe na parte superior e clara da imagem, temos deslocamento de fase de no máximo 120graus, já na parte inferior e clara da imagem temos os sinais com níveis iguais. A junção da fase e nível relativo nestas condições resulta em soma pois estão posicionados na zona de acoplamento.

 

A ondulação(ripple) também varia de 0 a 6 dB (<3 dB). Este resultado altamente procurado é facilmente alcançado em baixas frequências devido aos grandes comprimentos de onda. Também é certo que ocorra na linha central exata entre dois alto-falantes correspondentes (a menos que um tenha inversão de polaridade). A zona de acoplamento é o meio mais eficaz de criar adição de potência em sistemas de som. A questão é: quanto de intervalo frequencial e área espacial podemos considerar antes que a fase relativa ultrapasse 120 ° e nos empurre para fora da zona de acoplamento? A busca pelo acoplamento é um negócio arriscado e deve ser gerenciado com cuidado para evitar as armadilhas da zona de combing.

 

FIGURA 2 Essa tabela referencial mostra os intervalos de adição, subtração e ondulação para cada tipo de interação.

FIGURA 3 As zonas de soma representadas graficamente pela mudança de nível. As zonas de acoplamento e cancelamento usam apenas parte do ciclo de fase, enquanto todas as outras usam o ciclo completo.

 

ZONA DE CANCELAMENTO
 

A zona de cancelamento é o irmão gêmeo maléfico da zona de acoplamento, é definida pelo seu efeito oposto: SÓ TEM PERDA E NENHUM GANHO. Os efeitos na zona de cancelamento são apenas subtrativos, pois o deslocamento de fase é sempre entre 120 ° e 180 °. A quantidade de subtração é potencialmente enorme, mas poderia ser menor se houver alguma compensação de nível. A ondulação também varia de 0 a 100 dB (± 50 dB). A zona de cancelamento é o resultado menos ideal quando os alto-falantes são somados, a menos que tenhamos a intenção de desviar o som de uma determinada área, como fazemos em um arranjo cardioide de subwoofer.

Figura 4 Observe na parte superior e clara da imagem, temos deslocamento de fase de 120graus a 180graus , já na parte inferior e clara da imagem temos os sinais com níveis iguais. A junção da fase e nível relativo nestas condições resulta em perdas aonde a fase superou os 120graus.

 

ZONA DE COMBING
 

Quando o nível está muito próximo e o deslocamento de fase é grande o suficiente para fazer viagens completas de ida e volta, alcançamos a área mais volátil, a zona de combing. A zona de combing é quando temos menos de 4dB de isolamento entre os dois sinais, mas uma quantidade não especificada de deslocamento de fase. Em contraste com a história feliz da zona de acoplamento, aqui temos frequências somando e outras cancelando. Para cada ampla adição em uma frequência, teremos um mergulho profundo e estreito em outra. A adição pode ser maior que 6dB, já as perdas podem ser totais. A ondulação(ripple) da zona de combing varia de ± 50 dB a ± 6 dB. A zona de combing deve ser evitada tanto quanto possível, uma vez que é a forma mais alta de variação em frequência.

Figura 5 Observe na parte superior e clara da imagem, temos um offset de 1ms e para cada frequência um deslocamento de fase diferente, já na parte inferior e clara da imagem temos os sinais com níveis iguais. A junção dessa fase e nível relativo gerou um resultado diferente para cada frequência, somando em algumas e cancelando em outras.

 

ZONA DE COMBINAÇÃO
 

Quando temos 4dB ou mais de diferença de nível, a amplitude da ondulação é reduzida a um estado mais gerenciável. A zona de combinação varia de 4dB a 10dB de diferença de nível e uma quantidade não especificada de deslocamento de fase. Na zona de combinação, os sistemas alcançam um estado semi-isolado, de modo que a combinação máxima é limitada, bem como o cancelamento máximo. A zona de combinação é a área onde a ondulação na resposta de frequência é limitada a não mais que ± 6dB. Usando uma analogia antiga com jogos de azar, a zona de combinação é nossa área de jogo aonde as apostas são baixas e contidas. À medida que nos movemos para a zona de combinação, recebemos pequena adição, mas não pagamos o preço do cancelamento profundo.

 

Figura 6 Observe na parte superior, temos um offset em torno de 2,7ms, já na parte inferior e clara da imagem temos os sinais com uma diferença de 8dB. A junção da fase e nível relativo nestas condições resultou em perdas e somas moderadas.

 

ZONA DE ISOLAMENTO
 

Ao atingir 10dB ou mais de deslocamento de nível, chegamos à última parada: a zona de isolamento. Dentro da zona de isolamento, as interações relativas são constantemente reduzidas e, eventualmente, tornam-se insignificantes. À medida que o isolamento aumenta, os sinais atingirão um estado minimamente interativo, tornando sua fase relativa algo não tão importante. A ondulação (ripple) na zona de isolamento não excede um total de 6 dB, o que corresponde ao padrão mínimo aceito na uniformidade de cobertura.

 

Figura 7 Observe na parte superior, temos um offset em torno de 2,7ms, já na parte inferior e clara da imagem temos os sinais com uma diferença de 14dB. Se comparamos a fase com a imagem anterior não há diferença , porém como o nível relativo mudou essa junção resultou em perdas e somas mínimas.

 

 

 

 

 

FONTE: Sound Systems - Design and Optimization (Bob McCarthy)

IMAGENS: Sound Systems - Design and Optimization (Bob McCarthy) e Desenho e Alinhamento de Sistemas (Alexandre Rabaço)

TRADUÇÃO: Douglas Barba

 

 

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