Направленный звук
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2013 г. ) |
Направленный звук подразумевает использование различных устройств для создания звуковых полей, которые распространяются меньше, чем большинство (маленьких) традиционных громкоговорителей. Для этого существует несколько методов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В конечном счете, выбор устройства направленного звука во многом зависит от среды, в которой оно используется, а также от контента, который будет воспроизводиться. Учет этих факторов даст наилучшие результаты при любой оценке технологий направленного звука.
Системы, которые направляют эвакуируемых во время чрезвычайной ситуации посредством излучения розового шума к выходам, часто также называют системами «направленного звука».
Основная теория
[ редактировать ]Во всех источниках, генерирующих волны, направленность любого источника в максимуме соответствует размеру источника по сравнению с длинами волн, которые он генерирует: чем больше источник по сравнению с длиной звуковых волн, тем более направленный луч получается. [ нужна ссылка ] . Конкретный метод преобразования не влияет на направленность результирующего звукового поля; анализ опирается только на апертурную функцию источника в соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля .
Ультразвуковые устройства достигают высокой направленности за счет модуляции звукового звука на высокочастотный ультразвук. Звуковые волны более высокой частоты имеют более короткую длину волны и поэтому распространяются не так быстро. По этой причине результирующая направленность этих устройств намного выше, чем физически возможно для любой акустической системы. Однако сообщается, что они имеют ограниченные возможности воспроизведения низких частот. См. звук ультразвука для получения дополнительной информации.
Массивы динамиков
[ редактировать ]
Хотя большой громкоговоритель, естественно, более направленный из-за своего большого размера, источник с эквивалентной направленностью можно создать, используя массив традиционных небольших громкоговорителей , работающих вместе синфазно. По акустике он равен большому динамику, что создает больший размер источника по сравнению с длиной волны, а результирующее звуковое поле сужается по сравнению с одним маленьким динамиком. Большие массивы динамиков использовались в сотнях звуковых систем на аренах для подавления шума, который обычно распространяется на соседние районы, а также в ограниченных приложениях в других приложениях, где полезна некоторая степень направленности, таких как музеи или аналогичные демонстрационные приложения, которые могут выдерживать большие громкоговорители. размеры.
Традиционные массивы динамиков могут быть изготовлены любой формы и размера, но уменьшение физического размера (относительно длины волны) по своей сути приведет к ухудшению направленности в этом измерении. Чем больше массив динамиков, тем он более направленный, и чем меньше размер массива динамиков, тем он менее направленный. Это фундаментальная физика, и ее нельзя обойти, даже используя фазированные решетки или другие методы обработки сигналов. Это связано с тем, что диаграмма направленности любого источника волн представляет собой преобразование Фурье функции источника. [1] Однако конструкция фазированной решетки иногда полезна для управления лучом или для подавления боковых лепестков, но такие компромиссы обязательно уменьшают направленность.
С акустической точки зрения массивы динамиков по сути аналогичны звуковым куполам, которые также доступны уже несколько десятилетий; размер отверстия купола имитирует акустические свойства большого динамика того же диаметра (или, что то же самое, большого массива динамиков того же диаметра). Однако купола, как правило, весят намного меньше, чем вес сопоставимых массивов динамиков (15 фунтов против 37 фунтов, согласно веб-сайтам производителя), и гораздо дешевле.
Другие типы больших панелей динамиков, такие как электростатические динамики , имеют тенденцию быть более направленными, чем маленькие динамики, по тем же причинам, что и выше; они несколько более направленные только потому, что физически больше, чем большинство обычных громкоговорителей. Соответственно, электростатический громкоговоритель размером с небольшой традиционный громкоговоритель будет ненаправленным.
Направленность для источников различных размеров и форм приведена в . [2] Показано, что направленность зависит только от размера и формы источника, а не от конкретного типа используемого преобразователя.