El lóbulo acústico se refiere al patrón de radiación de una combinación de dos o más controladores de altavoz a una determinada frecuencia , como se ve mirando el altavoz desde un lado. En la mayoría de los altavoces multidireccionales, es en la frecuencia de cruce donde los efectos del lóbulo son más preocupantes, ya que esto determina qué tan bien el altavoz conserva la tonalidad del contenido grabado original. [1]
En la práctica, los efectos de la sala y las interacciones significan en gran medida que el altavoz ideal (o una combinación de ellos) no es prácticamente posible. Sin embargo, un altavoz que tenga la mejor dispersión en todas las frecuencias de interés (especialmente la frecuencia de cruce), tendrá la menor coloración del sonido, es decir, reproducirá más fielmente el material grabado. Por lo tanto, un altavoz ideal no tendría lóbulos en todas las frecuencias; en otras palabras, actuará como una fuente puntual que irradia omnidireccionalmente en todas las frecuencias. En la práctica, todos los altavoces exhibirán cierta cantidad de lóbulos en la frecuencia de cruce. Las razones principales de esto son la distancia física entre los conductores y los diámetros efectivos de los conductores en relación con la frecuencia de interés.
Se mide que el lóbulo tiene una respuesta de filtrado en peine (es decir, áreas de picos y caídas) a medida que la posición de escucha varía verticalmente ‡ con respecto a la posición nominal en el eje. Dado que en la práctica no se puede lograr un verdadero frente de onda esférico , los diseñadores intentan hacer que el lóbulo sea lo más ancho posible en la frecuencia de cruce, de modo que en posiciones de escucha típicas, el altavoz parezca omnidireccional. [ cita necesaria ]
En aras de la simplicidad, lo siguiente supone dos fuentes puntuales separadas por una distancia d verticalmente ‡ , ambas irradiando en el medio espacio a una cierta frecuencia f . Así podemos expresar el lóbulo en función de d y su relación con la longitud de onda λ . A medida que d se vuelve significativo (o mayor) en comparación con λ , el frente de onda acústica comienza a volverse más estrecho o más directivo.
La siguiente imagen muestra una representación simplificada de cómo dos conductores no coincidentes exhiben lóbulos (la diferencia entre los patrones de lóbulos está muy exagerada para demostrar el efecto):
El gran punto negro es la posición de escucha vertical con respecto al centro, a una cierta distancia horizontal fija del altavoz. Para longitudes de onda mucho mayores que d , el frente de onda es casi esférico (circular, visto desde un lado) y el nivel de sonido es constante para una variedad de posiciones de escucha: la respuesta fuera del eje del altavoz es casi omnidireccional. A medida que la distancia d se acerca a λ/4 , el frente de onda comienza a hacerse más estrecho. En la posición de escucha, el nivel de sonido no es el mismo que habría sido si estuviera exactamente a medio camino entre los controladores. El área donde el nivel de sonido es constante para un rango determinado de posiciones verticales (y una distancia de escucha fija) es el lóbulo. Fuera del lóbulo, el nivel de sonido es mucho menor y esto es lo que hace que el altavoz tenga un cambio de tonalidad a medida que cambia la altura de escucha.
Nota: Para un conductor individual, este efecto se conoce como directividad y es observable tanto en el plano vertical como en el horizontal, y d es ahora el diámetro del conductor en relación con la longitud de onda, mientras que el patrón lobular debido a dos o más conductores es principalmente un efecto. en el plano vertical, como resultado de la distancia entre los dos conductores.
La razón física para que se forme un lóbulo es el hecho de que en cualquier punto que esté en una posición diferente de ambos controladores, en ciertas frecuencias (es decir, longitudes de onda) y dependiendo de d y la diferencia relativa entre las distancias a la posición de escucha, los frentes de onda de cada conductor interferirá de manera constructiva o destructiva. Esta interferencia constructiva o destructiva ocurre debido a las fases relativas de las ondas de cada conductor cuando llegan a la posición de escucha.
Por lo tanto, para cualquier frecuencia dada, habrá una distancia mínima desde el altavoz por debajo de la cual habrá cambios radicales en el nivel del sonido a medida que la posición de escucha cambia verticalmente. Y esta distancia aumenta a medida que aumenta la distancia entre los conductores. Por lo tanto, el mejor compromiso se obtiene cuando, para distancias de escucha prácticas, podemos elegir controladores lo suficientemente grandes para cubrir la mayor parte posible de la banda de audio pero al mismo tiempo lo suficientemente pequeños para que puedan estar lo más cerca posible entre sí para que parezcan una fuente puntual para cualquier distancia de escucha práctica. [2]
‡ - El artículo asume una configuración de altavoz típica donde varios controladores están dispuestos verticalmente. Por tanto, el fenómeno lobulado es observable en el plano vertical. Para conductores dispuestos horizontalmente, el fenómeno lobulado sería observable en el plano horizontal.