Array di microfoni in linea
di Michele Viola
perpendicolare all’array, i segnali ripresi da ciascuna
capsula sono in fase ad ogni frequenza e il guadagno
complessivo del sistema è il massimo possibile.
In maniera analoga agli array di altoparlanti, anche gli array di microfoni esibiscono una direttività particolarmente stretta nel piano dell’array.
Consideriamo, per semplicità, un array formato da tre capsule microfoniche allineate. Un’onda sonora proveniente dalla direzione frontale raggiunge le capsule nello stesso istante, quindi in uscita vengono sommati tre segnali uguali e il risultato ha la stessa forma del segnale in ingresso mentre l’ampiezza risulta praticamente moltiplicata per il numero delle capsule. Se, invece, l’onda sonora proviene da una direzione obliqua, il suono raggiunge le tre capsule in tempi differenti e il risultato della sommatoria è così un segnale di ampiezza inferiore (e di maggiore durata nel tempo).
Si può cercare di osservare la situazione da un altro punto di vista, nel dominio della frequenza. Intuitivamente, se un’onda sonora raggiunge le capsule in tempi differenti, alcune frequenze si sommano in maniera distruttiva mentre altre si sommano in maniera costruttiva. L’attenuazione dipende dalla frequenza, ovvero dalla lunghezza d’onda. In ogni caso, per le onde sonore provenienti dalla direzione perpendicolare all’array lo sfasamento è comunque nullo, quindi per tale direzione la somma sarà costruttiva ad ogni frequenza ed il guadagno complessivo sarà massimo.
Sviluppando i calcoli, si può notare che in bassa frequenza la direttività dell’array diminuisce, cioè la sensibilità dell’array diminuisce allontanandosi dalla perpendicolare e tale diminuzione è tanto meno accentuata quanto più la frequenza è bassa. In altri termini: aumentando la frequenza, la direttività aumenta. Questo è un risultato abbastanza intuitivo, direi, per chiunque abbia anche solo un’infarinatura di acustica ed elettroacustica.
La frequenza più bassa a cui si osserva un’interferenza completamente distruttiva (a 90° dalla direzione perpendicolare all’array) è una frequenza la cui lunghezza d’onda è paragonabile alla lunghezza complessiva dell’array: più l’array è lungo, in sostanza, maggiore è la direttività in bassa frequenza. Anche questo è abbastanza intuitivo.
obliqua rispetto all’array, la correlazione tra i segnali
ripresi da ciascuna capsula è inferiore per cui anche
l’intensità della somma è inferiore.
diverse frequenze. Si nota il lobo principale a 0°,
a 0 dB per ogni frequenza.
Quando la frequenza aumenta ulteriormente, iniziano a comparire dei lobi, che si spostano al variare della frequenza. Tali lobi hanno comunque un’ampiezza inferiore a 0 dB, cioè la direttività rimane comunque inferiore rispetto a quella in direzione perpendicolare all’array.
Riassumendo: la direttività dipende dalla frequenza ma è comunque massima (e coerente) per tutte le frequenze in direzione perpendicolare all’asse dell’array, mentre dipende dalla frequenza ed è comunque complessivamente inferiore per le direzioni non perpendicolari. Gli array di grandi dimensioni e composti da tante capsule si comportano meglio, dal punto di vista della direttività e della coerenza al di fuori della direzione perpendicolare.
Utilizzando capsule con direttività cardioide, la direttività complessiva fuori asse diminuisce ulteriormente, e questo contribuisce a smorzare anche eventuali incoerenze nella risposta in frequenza in direzioni non perpendicolari all’array.
