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Como funciona o arranjo de subwoofer End Fire

02.05.2019

Configurando alto-falantes para jogarem energia para frente e terem uma corrida de demolição na parte de trás.

 

 

O arranjo end fire é um dos mais falados - mesmo não sendo o mais frequentemente implementado dos arranjos de subwoofer cardióide.

É desafiador quando entramos de cabeça para descobrir como obtemos energia para frente e destruição na parte de trás.

 

Olhar para os alto-falantes do ponto de vista do ângulo de cobertura não é uma novidade. Eles são omnidirecionais. Como somar 360 graus e 360 graus?

 

 

Direcionado pela fase

 

A resposta para o comportamento do end fire não está no domínio da amplitude. Todos os alto-falantes estão no mesmo sentido e se sobrepõem por um fator de 100%. A imagem espacial do nível é apenas um fator pequeno na faixa superior de nosso interesse, no caso em 125 Hz , onde o alto-falante se tornou um tanto direcional.

Definição de End Fire: “Um arranjo de linha, com emissores (no nosso caso: alto-falantes) espaçados e sequenciados no tempo para fornecer uma soma em fase na frente e rejeição fora de fase na parte traseira. O tempo é ajustado para compensar o deslocamento entre as fontes no sentido frontal. O elemento mais avançado tem maior atraso aplicado e sequencialmente quando nos aproximamos do último elemento o atraso fica menor ”

 

Figura 1

 

Em nossa discussão aqui, usaremos quatro elementos (um número maior ou menor pode ser usado – usando mais quantidade o arranjo tem mais direcionalidade) e os espaçamos a um metro de distância. Os atrasos necessários serão múltiplos de 2,9 milissegundos para sincronizá-los na frente. A configuração física é encontrada na Figura 1.

 

Vemos também o caráter de radiação individual de um único elemento em nossa faixa de frequência de interesse. Os gráficos do Meyer Sound MAPP estãoe em 1/12 de oitava, o que pode parecer exagerado para um alto-falante omnidirecional, mas devemos usar alta resolução para ver a ação da fase direcionando os lóbulos à medida que progredimos.

Pense no fato de que um gráfico de resolução de oitava incorpora uma faixa de comprimento de onda de 2: 1. Para que possamos ver claramente o efeito impulsionador que a fase produz, não podemos ter um slope de 2:1 nos dados.

Figura 2

Figura 3

 

Figura 4

 

O que você vê nas Figuras 2, 3 e 4 é a natureza omnidirecional decrescente à medida que a frequência aumenta. Isso significa que à medida que a frequência aumenta, temos controles de nível e de direção pela fase. Na parte inferior, apenas a alavanca de fase estará operacional.

 

O produto inacabado

Em seguida, olhamos para o que poderia ter sido. Qual seria a resposta se espaçássemos os elementos em uma linha de 1 metro sem delay? Poderíamos chamar de arranjo end fire ou início de incêndio. (Você escolhe.)

Figura 5a

 

A razão para fazer isso é ver onde a amplitude vai. A resposta: segue a fase. Vamos ver agora a resposta de 31 Hz na Figura 5a. Vemos os comprimentos de onda da fase colocados no gráfico MAPP vazio. Se os alto-falantes são 100% omnidirecionais, isso é tudo o que precisamos saber para ver onde o som irá.

 

O local onde as linhas se cruzam é onde elas estão em fase. A parte frontal dos alto-falantes estão apontados para a direita, mas com a rotação de fase, movemos magicamente o lóbulo principal para cima e para baixo.

 

Figura 5b

 

A Figura 5b mostra a resposta combinada dos quatro alto-falantes e, de fato, o som mais forte está se dirigindo para o norte e o sul. No entanto, essa direcionalidade não é extrema. Por quê? A resposta, novamente, está na fase. Os alto-falantes estão sequencialmente separados por apenas 32 graus (2,9 ms em 31 Hz).

 

A resposta no lado esquerdo e direito não fica totalmente fora de fase – não existe nenhuma diferença de 180 graus. Portanto, a relação entre os elementos é mais uma falta de cooperação do que uma luta séria.

 

Figura 6a

 

Figura 6b

 

À medida que subimos para frequência de 63 Hz (Figuras 6a e 6b), o comprimento de onda é cortado pela metade. O deslocamento físico de 1m ainda é o mesmo, mas o deslocamento de fase é agora de 64 graus por elemento. No quarto elemento, atingimos 192 graus de mudança de fase. O primeiro e quarto elementos estão em conflito total.

O resultado pode ser visto no estreitamento dos lados esquerdo/direito em favor de cima/baixo onde os quatro elementos estão 100% em fase. À medida que nos movemos ao redor do círculo (a partir do topo), podemos ver as linhas gradualmente se afastando. Isso coincide com a perda gradual de nível à medida que nos movemos para os lados.

Figura 7a

Figura 7b

 

Em seguida vamos para 125 Hz (Figuras 7a e 7b). Mais uma vez os comprimentos de onda se dividem ao meio. Agora nos encontramos com os quatro alto-falantes batendo uns nos outros nos lados direito/esquerdo e se espalhando uniformemente por cima/embaixo. As voltas completas criam uma soma encima/embaixo - misturada com os alto-falantes que não estão em fase - criando uma situação de empurra e puxa. É assim que os lóbulos laterais são construídos. Nas diagonais vemos os cancelamentos mais profundos, devido a quatro chegadas uniformemente espalhadas.

 

Com Delay

Agora vamos adicionar delay ao arranjo. O que acontece é que parte do ciclo passa dentro da eletrônica (o delay) e isso significa que o ciclo completa sua primeira curva em uma curta distância do alto-falante. A partir daí, volta novamente à distância normal em relação ao seu comprimento de onda.

Figura 8a

Figura 8b

 

Primeiramente veremos 31 Hz (Figuras 8a e 8b). Todos os quatro alto-falantes chegam em fase no lado direito (na frente dos alto-falantes). Cada um viaja uma distância diferente, mas cada um tem um valor de delay eletrônico diferente. O resultado é que todos terminam a primeira volta no mesmo local e depois avançam a partir daí.

 

No lado de trás, o delay eletrônica tem seu efeito - mas o avanço físico é invertido. O resultado agora é que as respostas de fase se cruzam mais rapidamente, de modo que os alto-falantes A e D estão separados por 197 graus. Cancelamento com tempos maiores.

Figura 9a

Figura 9b

 

As Figuras 9a e 9b mostram 63 Hz. A mesma coisa acontece na frente, mas agora o lado de trás cruza por mais de um ciclo completo. A parte superior e inferior da tela cancela gradualmente à medida que nos movemos da frente para trás, criando a direção incremental que concentra a energia para frente e a rejeita para trás. O mecanismo é exposto aqui - onde as linhas convergem é onde vemos mais energia (cores quentes), e onde elas se cancelam vemos o azul(cores frias).

Figura 10a

Figura 10b

 

Quando chegamos em 125 Hz (Figuras 10a e 10b), estamos girando vários ciclos atrás e até nas laterais (daí os lóbulos laterais). Aqui há também um pequeno componente de direcionalidade dos alto-falantes.Hopefully this graphics-based presentation helps clarify some of the mysteries of the end fire sub array.

 

Espero que esta apresentação baseada em gráficos ajude a esclarecer alguns dos mistérios do arranjo de sub end fire.

 

 

 

 

 

 

TRADUÇÃO NA INTEGRA: DOUGLAS BARBA

POR BOB McCARTHY (PROSOUNDWEB)

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