Bassi Direzionali:

Nota:

l'esigenza di disporre di sorgenti direzionali a bassa frequenza viene dagli spettacoli all'aperto. Per prima cosa è inutile diffondere i bassi a 360° se devono essere indirizzati sulla platea (quindi risparmiare potenza) e in secondo luogo le frequenze basse procurano fastidio a chi abita vicino e vuole dormire. Il woofer cardioide presenta un minimo di emissione in una certa direzione ma la profondità di questo minimo dipende dalla distanza di ascolto.

In un ambiente chiuso anche se il woofer possiede emissione a cardioide le onde stazionarie si instaurano ugaualmente quindi serve a poco.

Qualsiasi sorgente estesa diventa direzionale a partire da quelle frequenze che hanno lunghezza d’onda paragonabile alla dimensione della sorgente stessa. Un esempio di sorgente direzionale è l’ array di altoparlanti.

Per capire come sia possibile ottenere una sorgente direzionale alle basse frequenze è utile studiare i microfoni cardioidi e ipercardioidi e sfruttare la reciprocià di questi dispositivi. Un microfono cardioide è costituito da una cartuccia sensibile alla pressione (omnidirezionale) in serie ad una cartuccia sensibile alla velocità (dipolare) molto vicine tra loro. La sovrapposizione del diagramma polare omnidirezionale e dipolare produce la cancellazione della radiazione da un lato ed il raddoppio dall’altro. La sensibilità delle due cartucce devono essere uguali.

Un altro metodo deriva dal meccanismo utilizzato nel microfono ad interferenza (vedi figura). Più tubi di lunghezza diversa convogliano il suono alla cartuccia (sensibile alla pressione). Quando l’angolo di incidenza è nullo le radiazioni arrivano sulla membrana tutte in fase. Quando la radiazione arriva da un angolo diverso i tubi costringono il suono su percorsi diversi producendo interferenza sul diaframma. Questo meccanismo può essere sfruttato per realizzare una sorgente direzionale composta da woofer caricati in tubi di diversa lunghezza..

Diagramma polare cardioide	Microfono a interferenza (Beranek – ”Acoustical Measurements” pag 255) la differenza di lunghezza tra un tubo e l’altro è costante.

La dispersione a cardioide si ottiene sommando una sorgente omnidirezionale con una sorgente a gradiente (dipolo). La radiazione del dipolo va equalizzata: . (Acoustic di Beranek pag 99).

Schema di principio di un subwoofer cardioide. Il primo e l’ultimo woofer costituiscono il dipolo e, in questo esempio, sono separati di un metro. Il woofer centrale è la sorgente omnidirezionale. Nello schema sono presenti due equalizzazioni eq = (b/r)(1+jkr): quella applicata al solo woofer centrale serve per equiparare la pressione con quella prodotta dal dipolo, la seconda, applicata a tutto il sistema, rende la risposta in frequenza piatta nel range di frequenza di interesse. Si noti la differenza tra la risposta in frequenza blu (frontale) e rossa (180°): fino a 80 Hz la differenza è superiore a 25 dB. Questo sistema funziona finché la lunghezza d’onda del suono emesso è grande rispetto alle dimensioni. Riducendo b la frequenza superiore di utilizzo si alza a spese di una equalizzazione più pesante.

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Il sistema subwoofer cardioide realizzato con due woofer in casse separate. In pratica i primi due altoparlanti sono stati “fusi” in un unico elemento che riceve un segnale opportunamente ritardato ed equalizzato. Nel Xsub di Elecrovoice b/2 corrisponde a 2 millisecondi e la linea di ritardo aggiunge 2.56 per ottenere il cardioide e 1.4 per ottenere ipercardioide. I woofer possono essere montati back-to-back

Due tipi di dispersione a 60 Hz ottenibili variando il ritardo del woofer posteriore Sinistra: Cardioide. Ritardo = 4.65 mSec. Destra: Ipercardioide, zeri a ±135°. Ritardo= 3.4 mSec.

Il rendimento di un woofer a cardioide è al massimo la metà del rendimento di un singolo woofer . In ambiente chiuso conviene usare woofer convenzionali e correggere la risposta dell'ambiente con un DRC o Dirac o simili (ingombra meno, costa meno e il risultato è garantito).