Cardiode sub-array

Bij gebrek aan een duidelijk verhaal over de theorie van het richting geven aan sub-laag ben ik mij hierin gaan verdiepen. Hier dus mijn (voorlopige) bevindingen.

Theorie

Alles staat of valt met de snelheid van geluid, in normale lucht bij kamertemperatuur (20 graden Celsius) is dit +- 343,6 m/s het volume en de frequentie heeft hier geen invloed op.

Een audio frequentie is een trilling die tijd nodig heeft om 1 volledige sinus te voltooien, hoe langer hij er over doet hoe lager de toon, hoe vaak hij dit kan voltooien binnen 1sec bepaald de frequentie.

80Hz zijn dus 80 trillingen per seconde.

De tijdspan van 1 zo’n sinus op 80Hz bereken je door 1sec te delen door 80 = 0,0125s

Dit is dus de tijd die het kost om 1keer volledig uit te vouwen.

Als je de afstand die geluid aflegt in 1 sec deelt door het aantal keer dat een bepaalde frequentie uit kan vouwen in 1 sec weet je dus hoe lang 1 volledige sinus op die frequentie is.

Dus voor 80Hz geld: 343,6m/80Hz = 4,295m

Dit was het wiskundige gedeelte. (later meer)

Nu het natuurkundige deel:

Als je 2 geluidsbronnen hebt die precies tegelijk, precies het zelfde weergeven, precies naast elkaar zet, versterken ze elkaar. Wordt 1 van de 2 bronnen vertraagd treed er uitdoving op op de frequentie waar door de vertraging het signaal 180 graden is verschoven.

Bij 80Hz is dit 6,25ms dus 2,1475meter (de helft van de lengte van 1sinus)

*(1/80=0,0125s/2=0,00625s*1000=6,25ms)*

*(343,6m/80=4,295m/2=2,1475m)*

Dit werkt ook andersom, als je 2 speakers hebt die niet precies gelijk staan kun je de voorste gaan vertragen om te zorgen dat die pas gaat werken zodra het signaal van de achterste op hoogte is van de voorste, aangezien alle frequenties met een zelfde snelheid naar voren gaan heb je geen last van uitdoving.

Nu komt het!

Sub (+- 10Hz t/m +- 100Hz) heeft van nature geen richting, het reageert als een omnidirectionele bron, dit wil zeggen dat het naar alle kanten afstraalt.

Als je er voor kan zorgen dat door combinatie van fysieke afstand, fase en delay (vertraging van het signaal voor het de speaker bereikt) het signaal wat vooruit gaat in fase staat en dat wat naar achteren afstraalt uit fase staat dan kun je dus een cardioide afstraling aan een sub geven.

Methodes

Dit zijn een aantal methodes waarmee je die manipulatie kan bewerkstelligen:

Methode 1:

Wanneer je 2 subs achter elkaar zet moet je er voor zorgen dat de afstand tussen de 2 geluidsbronnen (het midden van de conus) gelijk is aan 1/4de van de golflengte van de frequentie die je wilt beïnvloeden. (voor 80Hz is dit 1,07375m)

*(343,6m/80=4,295m/4=1,07375m)*

Als je nu de voorste sub 1/4de golflengte delayed (voor 80Hz is dit 3,125ms) dan staan de 2 subs in voorwaartse richting in fase.

*(1/80=0,0125s/4=0,00625s*1000=3,125ms)*

omdat de afstraling naar achter 1/4de golflengte er over doet om bij de achterste kast te komen en ook nog 1/4de golflengte is gedelayed stralen de subs dus perfect uit fase naar achteren af.

Het voordeel hiervan is dat je meer koppel aan de voorkant hebt door de dubbele subs en je achter de kasten in theorie geen 80Hz meer hebt wat een hoop gerommel scheelt.

Methode 2:

De 2de manier is een soortgelijke manier maar deze heeft een grotere uitdoving aan de achterkant maar een iets mindere kwaliteit aan de voorkant.

Je hebt weer 2 subs achter elkaar waarvan de achterste in fase wordt omgedraaid, middels processing of door de kast fysiek om te draaien, beide kasten liggen weer 1/4de golflengte uit elkaar.

Nu delay je de achterste kast weer 1/4de golflengte.

Doordat de afstraling aan de achterkant van de eerste rij er 1/4de golflengte over doet en je er nog eens 1/4de golflengte bij voegt door de achterste te delayen staat dit perfect in fase met elkaar, maar door de omgekeerde fase dus weer perfect uit fase wat een volledige (theoretische) uitdoving aan de achterkant veroorzaakt, hier tegenover staat dat die achterste sub wel 1 volledige golflengte later aankomt aan de voorkant waardoor het geluid dus wel wordt beïnvloed aan de voorkant.

Dit is de theorie in een ideale situatie, geen ruimte, geen reflectie, volledig identieke speakers. Ofterwijl onmogelijk in de werkelijkheid na te bootsen maar wel goed toe te passen.

(Ruimtes zijn niet meegerekend in deze metingen)
2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 25Hz

2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 31Hz

2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 40Hz

2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 50Hz

2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 63Hz

2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 80Hz

2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 100Hz

2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 125Hz

2 subs op 1.07375m van elkaar in tijd beinvloed volgens methode 1 gemeten op 160Hz