Studio e Sviluppo di un Algoritmo per il Controllo Multilobo di un Array Lineare di Altoparlanti

Multi-lobe control of loudspeaker arrays is a technique that aims to be able to best adapt the sound beam emitted by the loudspeakers in such a way as to create distinct and personalized listening zones. The goal is to direct, using a single array, a sound content to some listeners, located in a certain area of the space, while other listeners, located in another area, are listening to a different sound content. The possible application contexts are various and numerous, such as homes, cars, offices, or public spaces. One possible solution to do this is to design a filter bank to be placed at the input of a linear array of loudspeakers and make appropriate use of the constructive and destructive interference phenomena of sound waves emitted by the source. In this thesis work, an algorithm based on the Pressure Matching technique was developed, implemented and tested, which is capable of generating filters that can drive each of the loudspeakers to output the desired sound beams in the two pointing directions. The testing phase was initially done via software, to theoretically validate the results, and then experimental tests were performed both in a semianechoic chamber and in the listening room, using a prototype linear array produced by FBT Elettronica S.p.A. Finally, an algorithm for reducing the secondary lobes that are created beyond a certain frequency range was developed and tested through simulations. All results were analyzed according to objective and subjective parameters.

Il controllo multilobo di array di altoparlanti è una tecnica che si propone di riuscire ad adattare al meglio il fascio sonoro emesso dagli altoparlanti in maniera tale da creare delle zone d'ascolto distinte e personalizzate. L'obiettivo è quello di indirizzare, utilizzando un singolo array, un contenuto sonoro verso alcuni ascoltatori, posizionati in una certa zona dello spazio, mentre altri ascoltatori, situati in un'altra area, stanno ascoltando un contenuto sonoro differente. I possibili contesti di applicazione sono vari e numerosi, come abitazioni, auto, uffici o spazi pubblici. Una possibile soluzione per fare ciò è quella di progettare un banco filtri da porre in ingresso ad un array lineare di altoparlanti e sfruttare in maniera opportuna i fenomeni di interferenza costruttiva e distruttiva delle onde sonore emesse dalla sorgente. In questo lavoro di tesi è stato sviluppato, implementato e testato un algoritmo basato sulla tecnica di Pressure Matching, capace di generare filtri che possano pilotare ognuno degli altoparlanti per ottenere in uscita i fasci sonori desiderati nelle due direzioni di puntamento. La fase di testing è stata fatta inizialmente via software, per validare dal punto di vista teorico i risultati, ed in seguito sono state eseguite prove sperimentali sia in camera semianecoica sia in sala d'ascolto, utilizzando un prototipo di array lineare prodotto da FBT Elettronica S.p.A.. Infine è stato sviluppato e testato tramite simulazioni un algoritmo per la riduzione dei lobi secondari che vengono a crearsi oltre un certo range di frequenze. Tutti i risultati sono stati analizzati secondo parametri oggettivi e soggettivi.