Hace ya algunos años varios fabricantes empezaron a sacar al mercado subwoofwers en formato direccional. Recientemente también he podido ver en la red videos de subs con presets para modo cardioide, como es el caso de los D.A.S LX.
Bien, puedo entender hasta un cierto punto que los fabricantes decidan implementar presets preconfigurados, pero desde mi pinto de vista y como bien se sabe es mejor enseñar a pescar que dar peces, y de esto trata este blog.
(Un arreglo de subs cardioides no es un sistema mágico)
Existen varios tipos de configuraciones cardioides, como pueden ser el End Fired, el invertido o la configuracion en linea.
Para desvelar los secretos realizaremos simulaciones con Mapp, pues hasta el momento me parece unos de los mejores programas de predicción.
Antes de empezar y para simplificar el entendimiento del funcionamiento, recordemos que para configurar un arreglo cardioide a partir de fuentes omnis, debemos obtener cancelaciones en la parte trasera y faborecer con sumas constructivas en la parte delantera.
También hay que tener en cuenta la frecuencia que vamos a escojer para hacer nuestros cálculos, ya que escojer una frequencia no adecuada puede ser catastrofico para nuestro arreglo.
Por ejemplo, si deseamos diseñar un arreglo cardioide en linea a partir de 2 fuentes omnidireccionales, debemos empezar por separar las fuentes 1/4 de onda de una frecuencia. Si decidimos hacer nuestros calculos con una frequencia de 35 Hz, deberiamos separar las fuentes 2.45 metros para obtener un diferencial de 90 grados:
Longitud de onda = 343 / 35 = 9.8 metros
9.8 / 4 = 2.45 metros (90·)
Que podemos descifrar...... que si a 2.45 metros nuestras fuentes estan separadas 90· para la frequencia de 35 Hz, a 70 Hz estaran separadas 180·, con lo que obtendremos una cancelación. Algo nada recomendable para unos subwoofers.
La próxima cancelación la obtendríamos a 210 Hz, pero no debería preocuparnos mucho porque nuestros subs ya estarían fuera de rango.
Para hacer los calculos hay que utilizar una frequencia segura, en este caso como he dicho ya en otras entradas del blog una medida segura puede ser utilizar la frecuencia de corte del radiante, pues en este caso la cancelación de fase la obtendriamos por encima de su rango de trabajo.
Bien, llegados a este punto vamos a demostrar que la magia no existe.
Vamos a trabajar con una frecuencia de 75Hz y con un diseño cardioide en linea.
Para empezar y como hemos dicho anteriormente vamos a colocar uno de los radiantes detras del otro separados 90·.
Longitud de onda = Velocidad sonido / Frecuencia
Longitud de onda = 343 / 75 = 4.57 metros
4.57 / 4 = 1.14 metros para 1/4 de onda.
Subwoofers separados 1.14 metros
Vamos a realizar la predicción con únicamente uno de los radiantes.
Vemos que en la posición de micro obtenemos una lectura de unos 105 dB. Acto seguido vamos a poner en funcionamiento el sub trasero y realizaremos una nueva medición. Al estar separados 90· podemos pronosticar que obtendremos unos +3 dB.
La gráfica nos verifica que obtenemos una suma de unos 3 dB.
Para seguir configurando nuestro arreglo cardioide debemos retrasar otros 90· el sub trasero, pero esta vez digitalmente, de ese modo obtendremos una cancelación en la posición delantera a causa de tener un desfase de 180·, y por contra, obtendremos una suma constructiva en la parte trasera. Pensar que la parte trasera ahora está en fase ( en la parte trasera teníamos 90· de desfase que recuperamos con el retardo digital ).
Tiempo = Distancia / velocidad sonido
Tiempo = 1.14 / 343 = 0.0033 = 3.3 milisegundos
Cancelación en la parte delantera causado por un desfase de 180·.
Suma constructiva en la parte trasera por estar en fase
Una vez llegados a este punto debemos realizar un cambio de polaridad al sub trasero, de ese modo obtendremos la cancelación en la parte trasera y la suma constructiva en la parte delantera.
Tiene lógica, ya que al estar en fase en la parte trasera e invertir la polaridad, volvemos a un valor de 180· , con lo que obtendremos cancelación. En cambio en la parte delantera, como teniamos una cancelacion causada por la separación de 90· físicamente + el retraso de 90· digital (180·), al cambiar la polaridad volveremos a un valor constructivo.
Al cambiar la polaridad, volvemos a recuperar la direccionalidad hacia la parte delantera
La predicción nos muestra el resultado de un sub cardioide en toda regla, aunque es posible mejorar el rendimiento.
En la simulación podemos observar un pequeño lobeo en la parte trasera, es debido a que las señales llegan a la posición trasera de 180· con un diferencial de presión sonora.
Para entenderlo mejor coloquemos el microfono en la parte trasera y veamos...
Colocamos el micro en la parte trasera y captamos la presión únicamente con uno de los radiantes en funcionamiento
Obtenemos una lectura de 105.2 dB en 70 Hz
Acto seguido con el micro en la misma posición hacemos la misma operación pero cambiando de fuente sonora.
Podemos observar que en este caso el micro nos capta 102.3 dB. Esto nos da un diferencial de 2.9 dB entre fuentes ( posicion trasera ).
Para maximizar el rendimiento del arreglo reduciremos el gain de la fuentre trasera 2.9 dB, de ese modo obtendremos las sumas de fase destructiva con una misma amplitud.
Atenuando 2.9 dB el sub trasero conseguimos un rendimiento mejor
Sin atenuar el sub trasero obtenemos un lobeo en la parte trasera
Bien, puedo entender hasta un cierto punto que los fabricantes decidan implementar presets preconfigurados, pero desde mi pinto de vista y como bien se sabe es mejor enseñar a pescar que dar peces, y de esto trata este blog.
(Un arreglo de subs cardioides no es un sistema mágico)
Existen varios tipos de configuraciones cardioides, como pueden ser el End Fired, el invertido o la configuracion en linea.
Para desvelar los secretos realizaremos simulaciones con Mapp, pues hasta el momento me parece unos de los mejores programas de predicción.
Antes de empezar y para simplificar el entendimiento del funcionamiento, recordemos que para configurar un arreglo cardioide a partir de fuentes omnis, debemos obtener cancelaciones en la parte trasera y faborecer con sumas constructivas en la parte delantera.
También hay que tener en cuenta la frecuencia que vamos a escojer para hacer nuestros cálculos, ya que escojer una frequencia no adecuada puede ser catastrofico para nuestro arreglo.
Por ejemplo, si deseamos diseñar un arreglo cardioide en linea a partir de 2 fuentes omnidireccionales, debemos empezar por separar las fuentes 1/4 de onda de una frecuencia. Si decidimos hacer nuestros calculos con una frequencia de 35 Hz, deberiamos separar las fuentes 2.45 metros para obtener un diferencial de 90 grados:
Longitud de onda = 343 / 35 = 9.8 metros
9.8 / 4 = 2.45 metros (90·)
Que podemos descifrar...... que si a 2.45 metros nuestras fuentes estan separadas 90· para la frequencia de 35 Hz, a 70 Hz estaran separadas 180·, con lo que obtendremos una cancelación. Algo nada recomendable para unos subwoofers.
La próxima cancelación la obtendríamos a 210 Hz, pero no debería preocuparnos mucho porque nuestros subs ya estarían fuera de rango.
Para hacer los calculos hay que utilizar una frequencia segura, en este caso como he dicho ya en otras entradas del blog una medida segura puede ser utilizar la frecuencia de corte del radiante, pues en este caso la cancelación de fase la obtendriamos por encima de su rango de trabajo.
Bien, llegados a este punto vamos a demostrar que la magia no existe.
Vamos a trabajar con una frecuencia de 75Hz y con un diseño cardioide en linea.
Para empezar y como hemos dicho anteriormente vamos a colocar uno de los radiantes detras del otro separados 90·.
Longitud de onda = Velocidad sonido / Frecuencia
Longitud de onda = 343 / 75 = 4.57 metros
4.57 / 4 = 1.14 metros para 1/4 de onda.
Subwoofers separados 1.14 metros
Vamos a realizar la predicción con únicamente uno de los radiantes.
Vemos que en la posición de micro obtenemos una lectura de unos 105 dB. Acto seguido vamos a poner en funcionamiento el sub trasero y realizaremos una nueva medición. Al estar separados 90· podemos pronosticar que obtendremos unos +3 dB.
La gráfica nos verifica que obtenemos una suma de unos 3 dB.
Para seguir configurando nuestro arreglo cardioide debemos retrasar otros 90· el sub trasero, pero esta vez digitalmente, de ese modo obtendremos una cancelación en la posición delantera a causa de tener un desfase de 180·, y por contra, obtendremos una suma constructiva en la parte trasera. Pensar que la parte trasera ahora está en fase ( en la parte trasera teníamos 90· de desfase que recuperamos con el retardo digital ).
Tiempo = Distancia / velocidad sonido
Tiempo = 1.14 / 343 = 0.0033 = 3.3 milisegundos
Cancelación en la parte delantera causado por un desfase de 180·.
Suma constructiva en la parte trasera por estar en fase
Una vez llegados a este punto debemos realizar un cambio de polaridad al sub trasero, de ese modo obtendremos la cancelación en la parte trasera y la suma constructiva en la parte delantera.
Tiene lógica, ya que al estar en fase en la parte trasera e invertir la polaridad, volvemos a un valor de 180· , con lo que obtendremos cancelación. En cambio en la parte delantera, como teniamos una cancelacion causada por la separación de 90· físicamente + el retraso de 90· digital (180·), al cambiar la polaridad volveremos a un valor constructivo.
Al cambiar la polaridad, volvemos a recuperar la direccionalidad hacia la parte delantera
La predicción nos muestra el resultado de un sub cardioide en toda regla, aunque es posible mejorar el rendimiento.
En la simulación podemos observar un pequeño lobeo en la parte trasera, es debido a que las señales llegan a la posición trasera de 180· con un diferencial de presión sonora.
Para entenderlo mejor coloquemos el microfono en la parte trasera y veamos...
Colocamos el micro en la parte trasera y captamos la presión únicamente con uno de los radiantes en funcionamiento
Obtenemos una lectura de 105.2 dB en 70 Hz
Acto seguido con el micro en la misma posición hacemos la misma operación pero cambiando de fuente sonora.
Podemos observar que en este caso el micro nos capta 102.3 dB. Esto nos da un diferencial de 2.9 dB entre fuentes ( posicion trasera ).
Para maximizar el rendimiento del arreglo reduciremos el gain de la fuentre trasera 2.9 dB, de ese modo obtendremos las sumas de fase destructiva con una misma amplitud.
Atenuando 2.9 dB el sub trasero conseguimos un rendimiento mejor
Sin atenuar el sub trasero obtenemos un lobeo en la parte trasera
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