В JASA Express Letters, опубликованном Акустическим обществом Америки через AIP Publishing, исследователи из Северо-Западного политехнического университета в Китае и Университета Квебека разработали три проекта компактных акустических систем, которые управляют направлением звука более эффективно, чем предыдущие модели.
Одиночные динамики излучают звуковые волны во всех направлениях. Однако для эффективной акустической системы звук должен быть сфокусирован в одном направлении, как луч фонарика в темной комнате.
Коэффициент направленности измеряет, сколько звука испускается в желаемом направлении по сравнению с другими потерянными направлениями.
«Мы хотим, чтобы у луча был как можно более высокий коэффициент направленности», – сказал автор Цзиндун Чен. "Или, другими словами, мы хотим, чтобы луч был достаточно резким, чтобы мы могли направлять энергию только в определенных направлениях."
Для каждого отдельного динамика ученые смогли управлять временем и силой исходящих звуковых волн. Они объединили несколько динамиков в массив и использовали конструктивную и деструктивную интерференцию звуковых волн в своих интересах.
Звуковые волны нейтрализовали друг друга в нежелательных направлениях, эффективно неся звуковую энергию в желаемом направлении. Это повысило коэффициент направленности в конструкции акустической системы.
Команда обнаружила, что чем больше динамиков они объединили в массив, тем выше повышался коэффициент направленности.
«Это то, что мы хотим иметь, но, конечно, мы должны заплатить определенную цену», – сказал Чен. "Мы должны увеличить размер массива, используя больше громкоговорителей."
Массивы динамиков также должны одинаково хорошо работать на всех частотах, чтобы предотвратить искажение звука.
В своих трех системных проектах авторы оптимизировали различные аспекты динамиков.
Первый очень хорошо обеспечивает желаемое направление звуковых волн, но с низким КПД. Второй увеличивает эффективность, но массив не работает равномерно на всех частотах, что приводит к искажению звука. Окончательный дизайн эффективен и согласован, но может иметь более низкий коэффициент направленности, чем два других.
При использовании в будущих технологиях и исследованиях эти конструкции позволят пользователю выбирать, какие факторы являются наиболее важными для его акустической системы: размер, эффективность, направленность и отсутствие искажений.