O alinhamento temporal e a coerência de fase são fundamentais para uma interação uniforme entre subwoofers e arrays lineares. Devemos, então, alinhar temporalmente os elementos com precisão superior a ±1 ms (para evitar interferência destrutiva nas proximidades dos pontos de crossover (80-120 Hz)). A fase pode ser mantida dentro de ±90 graus para eliminar efeitos de filtragem em pente. Processadores digitais de sinal realizam isso utilizando drivers de alta frequência com atrasos na escala de microssegundos. Ultrapassar esses limites pode resultar em degradação da resposta transitória de até 15%. E o posicionamento correto resulta em deslocamentos de frequência contínuos no campo sonoro, sem borrões temporais.
Uma distribuição equilibrada do nível de pressão sonora (SPL) entre subwoofers e arrays lineares evita mascaramento de frequências e irregularidades na resposta de potência. Três princípios fundamentais regem uma equalização eficaz do SPL:
Os métodos mais comuns para a implantação de múltiplos subwoofers incluem as técnicas de padrão cardióide direcional (controle de padrão cardióide de subwoofer) e métodos modais distribuídos. Os padrões cardióides criam uma direcionalidade observável em baixas frequências, utilizando inversão de fase e alto-falantes traseiros atrasados, com atenuação traseira de até 20 dB, conforme apresentado em estudos recentes sobre coerência de fase. Isso é útil em aplicações de áudio profissional onde apenas as partes frontais precisam ser reforçadas e a parte traseira de um local deve ter simplesmente o grave reduzido. Em arranjos menores, um número de subelementos é distribuído de maneira desigual pelo espaço para anular ondas estacionárias por meio da média espacial. Embora configurações cardióides tenham uma direcionalidade superior, elas geralmente apresentam uma resposta mais plana em 3-6 dB no ambiente (retangular).
De acordo com a regra de espaçamento 3:1 encontrada na norma IEC 60268.1, arrays de subwoofers são otimamente espaçados de forma que fiquem separados por um terço da dimensão máxima do recinto. Isso traz o benefício de reduzir a reforço de modos axiais, já que os padrões de cancelamento são forçados acima da frequência de corte de Schroeder. Medições no campo revelam que o correto espaçamento 3:1 reduzirá a amplitude das ondas estacionárias na faixa de 40-80Hz em 8-12dB em comparação com posicionamentos equidistantes. Instalações reais normalmente utilizam agrupamentos triangulares de subwoofers em salas de tamanho semelhante a esta, ou espaçamento igual ao longo da largura do recinto em salões maiores.
Subwoofers colocados estrategicamente próximos aos limites do ambiente aproveitam a acústica da sala com o objetivo de aumentar a resposta de graves por meio da adição construtiva. Quando você posiciona os alto-falantes a uma distância inferior a λ/8 de uma parede ou canto, obtém reflexões sonoras construtivas (tudo indicado para mostrar um tempo de reverberação de cerca de 0,5–0,7 s). Para cada interface de limite (parede-piso-canto), é adicionado um ganho de 3-6 dB em relação à condição de campo livre, chegando a um pico máximo de 12 dB em subwoofers posicionados em cantos triplas. O melhor ganho provém da rigidez das superfícies (concreto > drywall), com coeficientes de absorção < 0,2 em frequências abaixo de 80 Hz, para minimizar a perda de energia.
A fase devido às reflexões planares das ondas emitidas diretamente em deslocamentos de 180° é cancelada pelas reflexões de fronteira. 2007-12-11 As bandas de guarda seguem regras de posicionamento dependentes da frequência para evitar zonas DIFZ ou CD, por exemplo mantendo distâncias de λ/4 das fronteiras nas frequências de crossover. Os engenheiros também utilizam exclusivamente decibéis como abordagens baseadas na natureza e empregam redes de filtros All-Pass para rotação de fase, mas prevêem padrões com base nos nós das ondas estacionárias. Medições no mundo real mostraram que o nulo é reduzido em 8 a 15 dB ao utilizar bandas de guarda de 1/6-oitava entre as bandas críticas de 40-80 Hz.
Para alcançar uma integração de graves ideal em home theaters, são necessários protocolos sistemáticos de calibração que abordem tanto as especificações técnicas quanto as anomalias específicas do ambiente. Uma calibração adequada garante coerência de fase, minimiza ondas estacionárias e mantém um SPL consistente em todas as posições de escuta.
O padrão SMPTE 2034-2 estabelece o alinhamento temporal de sistemas de áudio multicanal e estipula que subwoofers e alto-falantes satélites devem ser alinhados com a matriz principal dentro de +2ms. Parte disso se deve ao fato de que o casamento de fase ajuda a eliminar a maioria das cancelamentos de fase na frequência de crossover (+-80-120Hz). Se mantiver os alto-falantes dentro de 1/3 de onda da frequência de crossover, é possível manter a coerência, afirmam os engenheiros. A atual geração de processadores utiliza equalização GDC para compensar os atrasos nas respostas do amplificador e dos alto-falantes, o que é especialmente importante em salas com formatos irregulares.
Mas sistemas avançados de correção acústica, como o Dirac Live e o Audyssey MultEQ XT32, medirão as respostas ao impulso 256 vezes a partir de 256 fontes diferentes, fornecendo mapas tridimensionais precisos das frequências e da fase do ambiente. Em 2022, a AES analisou sete sistemas e encontrou diferenças na precisão do alinhamento que variavam de ±3,2 ms (de entrada) a ±0,5 ms (de alta performance). Embora essas ferramentas ajudem a reduzir a variação entre assentos em 6 a 8 dB, ainda é necessária uma verificação manual. Algoritmos de linearização de fase reduzem em 35% os nulos causados pelas fronteiras do recinto abaixo de 50 Hz em salas assimétricas ou praticamente eliminam os nulos em salas simétricas. Sistemas híbridos compostos por equalização paramétrica e correção no domínio do tempo (TD) conseguem desvios inferiores a 1 dB em relação às curvas alvo nestes sistemas, superando o desempenho obtido apenas com equalização pura no caso de múltiplos subwoofers.
O som de baixa frequência do tipo end-fire é um som matricial no qual os subwoofers são posicionados um à frente e outro atrás em linha reta. Os alto-falantes dianteiros avançam progressivamente, enquanto os traseiros ficam ligeiramente atrasados, e os sinais são ajustados para sincronizar as frentes de onda por meio de interferência construtiva ao longo do eixo alvo. Isso proporciona cerca de 10 dB de isolamento entre frente e verso em 80 Hz, embora a integridade do padrão seja garantida apenas se o atraso for exatamente um quarto do comprimento de onda. No entanto, em um estádio ou arena, onde há necessidade de controlar com precisão a direcionalidade do som, o comprimento da configuração precisa ser maior que o comprimento de onda da frequência alvo.
A otimização baseada em gradiente ajusta arrays de subwoofers para espaços não difusos, associando modulações de SPL a ganhos e atrasos incrementais de tom. Isso corrige desbalanceamentos arquiteturais, como pisos inclinados ou paredes assimétricas; diferenças de nível inferiores a 3dB não causam filtro comb. A otimização orientada por medições reduz a variância entre assentos em 57% em auditórios assimétricos. -Pal: Tempos de reverberação RT60 e coerência da resposta ao impulso entre zonas, com os primeiros dentro de ±1,5dB em todas as posições de escuta.
Seja pilha de subs no chão, é necessário um alinhamento temporal preciso para ajustar as frequências graves com o ouvido treinado e otimizar a resposta dos falantes de linha elevados. Mais recentemente, em um estádio ao ar livre com capacidade para 50.000 pessoas, o alinhamento de fase foi obtido por meio de um protocolo de compensação de atraso para equalizar os tempos de chegada da frente de onda ao longo de linhas de visão de 120 metros. Este projeto foi concebido para combater os efeitos de filtro comb gerados pelas fileiras de assentos pneumáticos e preservou um atraso de grupo constante (aceitável ±0,5 ms), confirmado por modelagem acústica baseada em computador. O sistema alcançou 98% de inteligibilidade da fala (STI ≥0,65) na área superior das arquibancadas, apesar das reflexões causadas pelo concreto.
Arranjos de subwoofers cardioide com rejeição traseira de 8 dB mostraram-se eficazes para instalações em estádios ao ar livre. Dezesseis subs de 18'' duplos em uma configuração de preenchimento descendente proporcionaram direcionalidade controlada utilizando alto-falantes defasados, alinhados para fornecer direcionalidade entre 60Hz e 120Hz. Relações de rejeição frontal-traseira superiores a 14:1 foram alcançadas em locais centrais, isolando efetivamente o acúmulo de frequências graves sob estruturas em balanço. Trabalhos recentes sobre arranjos de subwoofers indicam que essa configuração reduz a energia das ondas estacionárias em 41% em comparação com pilhas tradicionais, resultando em uma variação de SPL de 105dB com diferença inferior a 2dB para todos os assentos.
O alinhamento temporal é essencial para evitar interferência destrutiva nos pontos de crossover, garantindo uma interação uniforme entre subwoofers e arrays lineares, preservando assim a qualidade do som.
A colocação adequada do subwoofer no ambiente pode melhorar seu desempenho, aproveitando o reforço natural das paredes para aumentar a resposta de graves e minimizar ondas estacionárias.
A regra 3:1 envolve espaçar os arrays de subwoofers a um terço da dimensão máxima do ambiente para reduzir a reforço dos modos axiais e melhorar a qualidade do som.
Arrays de subwoofers cardioide oferecem direcionalidade controlada e rejeição traseira, reduzindo o acúmulo de frequências graves e melhorando a clareza sonora em locais ao ar livre e grandes.
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