ساب ووفرهای آرایه ای جهتی

 

با استفاده از تداخل در فرکانس های پایین، و با کمک بلندگوهای همه جهتی می توان جهتوری را افزایش داد. برای مثال آرایش Cardiobid که به آرایشی می گویند که الگوی جهتی کاردیوئید را با چینش سابووفرها تشکیل می دهد. موج صدا در هر دو جهت مثبت و منفی در هر تکرار خود (یک تناوب خاص) نوسان می کند. اگر تداخل دو منبع با اندازه های برابر و فاز معکوس از نظر تئوری کاملا سفت خواهد بود، این کار برای کاهش انتشار صوت در پشت بلندگوها انجام می شود. البته عیب این کار کاهش بازدهی و مجموع سطح صدا خواهد بود. چرا که بخشی از موج منتشر شده خنثی می شود. شکل زیر دو روش دستیابی به جهتوری را با استفاده از سه سابووفر به صورتی افقی و پشته کردن (Stacked) نشان می دهد. (اولی کاردیوئی ساب و دومی endfire نامیده می شوند). از آنجایی که سرعت صوت در هوا نسبتا کم است، فاصله فیزیکی بین مراکز آکوستیکی سابووفرها شیفت فاز پدید می آورد. (با افزایش فرکانس و فاصله بیشتر می شود). با افزودن تاخیر به ساب ها می توان مشکل شیفت فاز را در امواج در یکی از جلو یا پشت ساب ها جبران کرد. شکل سمت چپ امواج همگامی در جلو (سمت راست صفحه) را با استفاده از معکوس کردن یکی از ساب ها و بیشینه کردن خنثی سازی نتیجه می دهد. شکل سمت راست (endfire)  امواج کاملا همگامی در مقابل (سمت شنوندگان؛ راست صفحه) و تاخیر قابل ملاحظه ای در پشت خواهد داشت. تفاوت مهم این دو روش این است که بر خلاف کاردیوئید در endfire خنث سازی زیادی در پشت نداریم. در ساختار endfire خنثی سازی در پشت بسیار وابسته به فرکانس است. مزیت این روش بازدهی بالای آن در مقابل است، چرا که امواج کاملا همدوس خواهند بود. علاوه بر بازدهی بالای صدا، همگامی کامل در ساختار endfire باعث تجربه باس شفاف تر (distinct) برای شنوندگان می شود که در برخی از ژانرهای موسیقی مناسب نیست. فاصله فیزیکی افقی بین مراکز آکوستیکی ساب ها در شکل زیر با فلش نشان داده شده است.

برا مثال فاصله یک و نیم متری تاخیر چهار و نیم ms در تولید موج دو ساب تولید می کند، در نتیجه اگر تاخیر ساب وسط را 4.5ms و ساب آخر را 9ms در نظر بگیرید، امواج در طرف راست همفاز خواهند بود. سیگنال هایی که به بلندگوها فرستاده می شود، معمولا کاملا یکسان است. به عبارت دیگر، نسبت به هم، همفاز و همبسته هستند. نتیجه سیگنال ها/امواج منطبق سطح صدای بالا برای شنوندگان است. در پشت در این حالت، تاخیرهای 4.5ms و 9ms داریم. از نظر آکوستیکی، تاخیر 9ms اگر دوره نوسان موج اصلی 18ms باشد، دو موج با اختاف فاز 180 درجه تولید خواهد کرد. با استفاده از فرمول f=1/T فرکانس متناسب با دوره 6ms برابر 56Hz خواهد بود. نتیجه این کاهش شدید، فرکانس های بم در پشت خواهد بود. در شرایطی که ساب ها به صورت عمودی روی هم گذاشته شده اند، خنثی سازی از نظر تئوری با توجه به قطبیت معکوس در تمام فرکانس ها وجود خواهد داشت. اختلاف فاصله 1m تقریبا 4.5ms تاخیر خواهد داشت، که معادل فرکانس 167Hz بوده و بیشتر از فرکانس های تولیدی توسط سابووفر می باشد. پس مشکلی نخواهد بود.

چالشی که در مواجهه با روش کاردیوید به آن برمی خوریم، تطبیق تاخیر جبرانسازی و فاصله فیزیکی سابووفرها است. مرکز آکوستیکی یک سابووفر متغیر با فرکانس است که این خود یافتن تنظیمات مناسب برای تمام باند فرکانسی را مشکل (اگر نگوییم غیر ممکن) می کند. عدم تطبیق تاخیر و فاصله فیزیکی، به مشکلات انتشار مهمی در پشت ساب ها و در نواحی خاصی از باند فرکانسی منجر می شود. این موضوع مشکلات بزرگی مثلا برای نوازنده ها بر روی صفحه تولید می کند. برای تنظیم فاز در فرکانس های خاصی می توان از فیلتر تمام گذر بهره برد. مشکل دیگر روابط فاز سابووفر و سیستم اصلی صدارسانی (مثلا line array) درناحیه crossover (حدودا بین 125 تا 160 هرتز) خواهد بود.