• Lucas C. L. Falcão

Parâmetros de alto-falantes: resposta espacial

Atualizado: 5 de Set de 2019

Se você trabalha com sonorização, é provável que você já saiba de bastante coisa que vai ser dita aqui. Esse é um dos parâmetros de caixas que mais importa na hora de sonorizar um ambiente e quer saber por quê? Simplesmente porque a cobertura espacial de uma caixa influencia diretamente na qualidade da sonorização.


O que eu preciso saber sobre resposta espacial?

A resposta espacial de uma caixa de som, ou de um PA, define como o produto responde ao longo dos eixos horizontal e vertical em diferentes frequências. Esta informação pode ser encontrada em gráficos polares, gráficos de cobertura ou simplesmente escrita nos manuais técnicos. Mas o que mais precisamos ter em mente, principalmente quando se fala em sonorização, é o ângulo de cobertura de uma caixa. Este ângulo é definido como a cobertura total entre os pontos em que a resposta da caixa atinge -6 dB em relação ao seu eixo direto (0 graus).


Se pensarmos em boas práticas de sonorização, a plateia deve estar sempre dentro desta área de cobertura definida pelo ângulo de corte, assim nenhum ponto da plateia terá mais de 6 dB de variação. O trabalho fica um pouco mais complicado a partir do momento que começamos a lidar com cancelamentos e tempo de reverberação, mas é bom lembrar dessa regra básica para nunca deixar que as pessoas fiquem fora da área de cobertura do PA.


Interpretando um gráfico polar

Eu sei, esse gráfico da figura 1 parece meio assustador. Mas esqueça o excesso de informações e vamos direto ao que interessa! Existem algumas informações básicas que a gente precisa prestar atenção neste gráfico. A primeira delas é que os números ao redor do círculo representam os graus, de 0 a 360. O ponto 0 representa o eixo direto da caixa de som, ou seja, é como se aquele ponto estivesse bem em frente ao alto-falante em uma linha reta. Existe uma informação secundária nesse gráfico representada pelos números de 90 a 40, isso é a informação de sensibilidade em função do ângulo. Agora já sabemos como ler o ângulo do gráfico e como olhar o nível de pressão sonora, ou sensibilidade, naquele ângulo, resta apenas encontrar o ângulo de cobertura.

Figura 1: Exemplo de gráfico polar de caixa de som [1]

Dá pra ver que esse gráfico específico se refere à frequência de 1 kHz, isso significa que este padrão de distribuição espacial refere-se apenas à essa frequência. Para cada frequência diferente é gerado um novo gráfico e muitas vezes eles estão sobrepostos em cores diferentes para facilitar a leitura. Voltando ao ângulo de cobertura, aqui vai um passo a passo para você encontrá-lo se tiver apenas o gráfico polar de um PA:

  1. Identifique o nível de pressão sonora no ângulo 0 e guarde o valor. Neste caso é 80 dB SPL.

  2. Observe em que ângulo o nível cai para 80 - 6 = 74 dB SPL. Neste caso, acontece aproximadamente em 90 e 270 graus. Isso significa que a cobertura total desta caixa nesta frequência é 90 graus para cada lado do eixo direto, o que dá um total de 180 graus de cobertura.

Boa notícia: conseguimos calcular o ângulo de cobertura dessa caixa! Mas tenho outra boa notícia para você: na maioria dos casos o fabricante já nos dá essa informação. É o caso de alguns produtos da JBL, por exemplo. Fiz uma pesquisa rápida e a única informação que eles dão nos manuais é o ângulo de cobertura médio, sempre separado em ângulo de cobertura horizontal e vertical, já que muitas vezes o PA é colocado suspenso. Em outros casos é possível encontrar o ângulo de cobertura em um gráfico como uma função da frequência, como na figura 2. Nesse gráfico já tem todas as informações que a gente precisa para saber a cobertura de um PA. Se você conhece algum outro fabricante ou produto que dá essas informações de ângulo de cobertura, comenta aqui no artigo. Pode salvar muita gente na hora de preparar uma sonorização.

Figura 2: Gráfico de ângulo de cobertura horizontal do line array modelo VRX932LAP da marca JBL

O índice de diretividade

Esta parte fica um pouco mais complexa, mas também é importante que você saiba um pouco a respeito disso. O índice de diretividade (DI) é um número calculado a partir dos ângulos de cobertura do produto para cada frequência. Quanto mais próximo de 0, mais omnidirecional é a fonte sonora (omnidirecional é um termo usado para dizer que a fonte irradia som em todas as direções em níveis praticamente iguais). Conforme o valor do índice de diretividade (DI) sobe, mais direcional torna-se a fonte. É comum que este índice de diretividade fique bem próximo de 0 para frequências mais baixas e torne-se gradativamente mais alto para frequências mais altas. Aqui vai uma super dica para vocês: as frequências mais altas, a partir de 1000 Hz aproximadamente, se comportam praticamente como um feixe de luz de uma lanterna, ou seja, se existe algum obstáculo entre você e a fonte sonora, uma área de sombra será criada logo após o obstáculo gerando o que se chama de sombra acústica, uma área geralmente com deficiência nas frequências mais altas.


Agora vai a parte mais interessante sobre índice de diretividade: ele também influencia na percepção da qualidade sonora de uma caixa. Se lembra da pesquisa do Floyd Toole que eu comentei no artigo sobre resposta em frequência? Se você não viu, é só clicar aqui. Bom, aquela pesquisa nos mostrou que um índice de diretividade com uma transição suave e linear tem efeito positivo na qualidade sonora do PA. Dá uma olhada na figura 3, que eu puxei lá do artigo sobre resposta em frequência, e olha o gráfico do índice de diretividade (aquela curva logo abaixo da resposta em frequência) e compara com todos os 4 produtos. Percebeu uma diferença? Os dois produtos mais bem pontuados tem uma curva dos índices de diretividade muito mais suave se comparado com o quarto produto - o que obteve a pior pontuação. E isso tem uma explicação bem lógica: quando uma caixa é colocada dentro de uma sala, as reflexões têm uma influência enorme na resposta percebida pelo usuário. Se a caixa torna-se muito direcional em certas frequências de maneira abrupta, muito provavelmente a resposta fora do eixo direto vai ficar seriamente comprometida, o que acaba por comprometer também vários outros aspectos do campo sonoro.

Figura 3: Gráficos de resposta em frequência e índice de diretividade de 4 caixas de som com suas respectivas notas de avaliação subjetiva [2]

Conclusão

Agora você já sabe onde encontrar a cobertura de uma caixa em um manual técnico e pra que serve este parâmetro. Certifique-se sempre de deixar o público dentro deste ângulo de cobertura e lembre-se que um índice de diretividade com transições abruptas pode influenciar na qualidade sonora do PA. Uma dica rápida: se o ângulo de cobertura de um PA é 60 graus, por exemplo, isso significa que a angulação máxima seria 30 graus para cada lado do eixo direto. E se a sua caixa estiver suspensa, fique de olho no ângulo de cobertura vertical, um bom posicionamento baseado nos ângulos de cobertura é o primeiro passo para uma boa sonorização.


Espero que tenhamos conseguido passar um pouco mais sobre áudio para vocês e que continuem lendo nossos posts.


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Referências:

[1] BORWICK, John (Ed.). Loudspeaker and headphone handbook. CRC Press, 2012.


[2] TOOLE, Floyd E. Sound reproduction: The acoustics and psychoacoustics of loudspeakers and rooms. Routledge, 2017.

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