A PfP RkiR Seven Different Types of - audioartistry.com new papers/Keele-CBTPaper6PPT-A... · Un 3...

Post on 19-Jul-2018

212 views 0 download

transcript

A P f R ki fA Performance Ranking of Seven Different Types ofSeven Different Types of Loudspeaker Line ArraysLoudspeaker Line Arrays

D  B  (Don) Keele  JrD. B. (Don) Keele, Jr.DBK Associates and LabsBloomington, IN 47408g , 474www.DBKeele.com(AES Paper Given Nov. 2010)

1Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

OverviewIntroduction

Arrays AnalyzedArrays Not AnalyzedPerformance Parameters EvaluatedA  Si l i  C di iArray Simulation ConditionsPerformance Ranking

AnalysisAnalysisAnalysis Results and RankingSummarySummary

2Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Arrays Analyzed1. An un‐shaded straight‐line array2. A Hann‐shaded straight‐line arrayg y3. An un‐shaded “J”‐line array with straight top half and circular‐arc bottom half

4. An un‐shaded spiral‐ or progressive‐line array5. An un‐shaded circular‐arc array 6. A Legendre‐shaded circular‐arc CBT array 7. A Legendre‐shaded delay‐curved straight‐line CBT array

3Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Arrays Not Analyzed!Any array that requires complex DSP frequency‐dependent processing.

Other potentially complicated constant beamwidth designs such as:designs such as:

Arrays that maintain a constant acoustic aperture size in wavelengths.gHorbach‐Keele pair‐wise symmetric multi‐way crossover‐based designs.Etc.

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 4

Caution! Disclaimer!Take what you are going to hear in the following presentation with a grain of salt!CBT   Constant Beamwidth TransducerCBT = Constant Beamwidth TransducerThe CBT technology was first described by the U.S. Military in a series of JASA papers describing simple y J p p g pspherical‐cap underwater transducers that provide wide‐band extremely constant beamwidth and directivity behavior with virtually no side lobesbehavior with virtually no side lobes.I was the first to apply the CBT concept to loudspeakers.

Therefore  I’m biased!!!Therefore, I m biased!!!Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 5

Array Depictions

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 6

Array Depictions

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 7

Array Depictions

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 8

Array Depictions

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 9

Array Depictions

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 10

Array Depictions

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 11

Array Depictions

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 12

Array Depictions

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 13

P f P tPerformance Parameters EvaluatedEvaluated

Beamwidth uniformityDirectivity uniformity  Vertical sound‐field uniformity  

l   d  l b  Polar side lobe suppressionUniformity of polar responseS h   d fl   f  ff i  f  Smoothness and flatness of off‐axis frequency responseSound pressure rolloff versus distance, and N f   l   tt   if itNear‐far polar pattern uniformity.

14Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Array Simulation ConditionsAll modeled arrays were 2m high and composed of 100 equal‐spaced point sources.q p pEach of the circular‐arc arrays were 60°.No complicated signal processing was permitted p g p g pexcept for frequency‐independent inter‐element shading and delay, plus in‐line equalization to flatten th  f     t    ifi  l tithe frequency response at a specific location.All data was calculated at one‐third‐octave intervals over the range of 20 Hz to 20 kHzover the range of 20 Hz to 20 kHz.

15Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Array Rotation Point for PolarsMost arrays were rotated around the front center of the array.

Th   i l    The circular‐arc arrays were rotated around the arc’s center of 

16Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

the arc s center of curvature.

Performance RankingPerformance Ranking

The eight performance parameters were simulated for each array type and then subjectively (by me!) scored on a scale from 1 to 10 with 10 higheston a scale from 1 to 10 with 10 highest.The subjective score of the eight parameters was then used to rank each array with respect to each other for used to rank each array with respect to each other for each parameter.The final array ranking was calculated by adding up the individual performance parameter scores for each array in a table which then determined the final rankingranking.

17Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis: Beamwidth UniformityAnalysis: Beamwidth UniformityIdeal Beamwidth

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 18

Analysis: Beamwidth UniformityAnalysis: Beamwidth UniformityUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Un‐Shaded Spiral‐Line Array

Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line ArrayShaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 19

Analysis: Beamwidth UniformityUn‐shaded straight‐line array

20Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis: Beamwidth UniformityHann‐shaded straight‐line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 21

Analysis: Beamwidth UniformityUn‐shaded “J”‐line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 22

Analysis: Beamwidth UniformityUn‐shaded spiral‐ or progressive‐line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 23

Analysis: Beamwidth UniformityUn‐shaded circular‐arc array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 24

Analysis: Beamwidth UniformityLegendre‐shaded CBT circular‐arc array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 25

Analysis: Beamwidth UniformityLegendre‐shaded delay‐curved CBT straight‐line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 26

Beamwidth RankingBeamwidth RankingUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

56 756 7Un‐Shaded Spiral‐Line Array

3Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line Array

3Shaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array

1 24CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 27

1 24

Analysis: Directivity UniformityAnalysis: Directivity UniformityIdeal Directivityy

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 28

Analysis: Directivity UniformityAnalysis: Directivity UniformityUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Un‐Shaded Spiral‐Line Array

Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line ArrayShaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 29

Analysis: Directivity UniformityUn‐shaded straight‐line array

30Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis: Directivity UniformityHann‐shaded straight‐line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 31

Analysis: Directivity UniformityUn‐shaded “J”‐line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 32

Analysis: Directivity UniformityUn‐shaded spiral‐ or progressive‐line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 33

Analysis: Directivity UniformityUn‐shaded circular‐arc array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 34

Analysis: Directivity UniformityLegendre‐shaded CBT circular‐arc array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 35

Analysis: Directivity UniformityLegendre‐shaded delay‐curved CBT straight‐line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 36

Directivity RankingDirectivity RankingUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

67 567 5Un‐Shaded Spiral‐Line Array

3Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line Array

3Shaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array

1 24CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 37

1 24

Analysis: Sound‐Field Uniformity i h Fwith Frequency

Ideal Vertical Sound‐FieldIdeal Vertical Sound‐Field

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 38

Analysis: Sound Field UniformityAnalysis: Sound‐Field UniformityIdeal Vertical Sound‐Field

Stays the same with frequency!Stays the same with distance!No near-field chaos or disorder!No Lobes!

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 39

Analysis: Sound‐Field UniformityAnalysis: Sound Field UniformityUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Un‐Shaded Spiral‐Line Array

Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line ArrayShaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 40

Analysis: Sound‐Field UniformityUn‐shaded straight‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

41Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis: Sound‐Field UniformityHann‐shaded straight‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 42

Analysis: Sound‐Field UniformityUn‐shaded “J”‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 43

Analysis: Sound‐Field UniformityUn‐shaded spiral‐ or progressive‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 44

Analysis: Sound‐Field UniformityUn‐shaded circular‐arc array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 45

Analysis: Sound‐Field UniformityUn‐shaded circular‐arc array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Note near‐field chaos!

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 46

Analysis: Sound‐Field UniformityUn‐shaded circular‐arc array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 47

Analysis: Sound‐Field UniformityLegendre‐shaded CBT circular‐arc array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 48

Analysis: Sound‐Field UniformityLegendre‐shaded delay‐curved CBT straight‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 49

Analysis: Sound‐Field RankingAnalysis: Sound Field RankingUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

47 647 6Un‐Shaded Spiral‐Line Array

5Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line Array

Shaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line array

5Un Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

1 23Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 50

1 23

Analysis: Sound‐Field Uniformity

Note: The appendix of my paper has aNote: The appendix of my paper has acomplete set of octave sound‐fieldsf h f H 6 kH !for each array from 125 Hz to 16 kHz!

51Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis: Polar Side Lobe SuppressionAnalysis: Polar Side‐Lobe Suppression

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 52

Analysis: Polar Side Lobe SuppressionAnalysis: Polar Side‐Lobe SuppressionBad! Good!

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 53

Analysis: Polar Side‐Lobe SuppressionUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line ArrayAnalysis: Polar Side‐Lobe Suppression

Un‐Shaded Spiral‐Line Array

Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line ArrayShaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco 54Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

Analysis: Polar Side‐Lobe SuppressionUn‐shaded straight‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

55Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis: Polar Side‐Lobe SuppressionHann‐shaded straight‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 56

Analysis: Polar Side‐Lobe SuppressionUn‐shaded “J”‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 57

Analysis: Polar Side‐Lobe SuppressionUn‐shaded spiral‐ or progressive‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 58

Analysis: Polar Side‐Lobe SuppressionUn‐shaded circular‐arc array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 59

Analysis: Polar Side‐Lobe SuppressionLegendre‐shaded CBT circular‐arc array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 60

Analysis: Polar Side‐Lobe SuppressionLegendre‐shaded delay‐curved CBT straight‐line array

Mid Frequencies (1 kHz) High Frequencies (8 kHz)

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 61

Analysis: Side‐Lobe Supp RankingUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line ArrayAnalysis: Side‐Lobe Supp. Ranking

37 637 6Un‐Shaded Spiral‐Line Array

5Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line Array

Shaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line array

5Un Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array g y

1 24Nov. 4, 2010 AES San Francisco 62

1 24Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

A l i U if it f V ti lAnalysis: Uniformity of Vertical Polar Response with FrequencyPolar Response with Frequency 250 Hz 500 Hz 1 kHz 2 kHz 4 kHz 8 kHz

250 Hz 500 Hz 1 kHz 2 kHz 4 kHz 8 kHz

Nov. 4, 2010 AES San Francisco 63Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

A l i U if it f V ti lAnalysis: Uniformity of Vertical Polar Response with FrequencyPolar Response with Frequency 250 Hz 500 Hz 1 kHz 2 kHz 4 kHz 8 kHz

Bad! 

250 Hz 500 Hz 1 kHz 2 kHz 4 kHz 8 kHz

Good! Nov. 4, 2010 AES San Francisco 64Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

Analysis: Uniformity of Polar Response with Frequency Ranking

Un‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line ArrayResponse with Frequency Ranking

67 567 5Un‐Shaded Spiral‐Line Array

4Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line Array

Shaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line array

4Un Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array g y

1 23Nov. 4, 2010 AES San Francisco 65

1 23Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

Analysis: Uniformity of PolarAnalysis: Uniformity of Polar Response with Frequency RankingResponse with Frequency Ranking

Note: The appendix of my paper has Note: The appendix of my paper has a complete set of octave polars for 

h   f    H  t   6 kH !66Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

each array from 125 Hz to 16 kHz!

Analysis: Smoothness andAnalysis: Smoothness and Flatness of Off‐Axis Responsep

Ideally, the off‐axis frequencyresponse should be well‐behaved,smooth and flat, and be independentof distance. In order to assess this,the off‐axis frequency response of thethe off‐axis frequency response of thearrays was simulated at two distancesof 3 m and 18 m. Frequencyresponses were simulated at six on‐and off‐axis angles from 0° to 30°,with a step of 6° with the on axis

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 67

with a step of 6 , with the on‐axisresponse equalized flat.

Analysis: Smoothness and Flatness of 

Un‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Off‐Axis ResponseUn Shaded Straight Line Array Shaded Straight Line Array Un Shaded  J Line Array

Un‐Shaded Spiral‐Line Array

Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line ArrayShaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco 68Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

Analysis: Smoothness and Flatness ofAnalysis: Smoothness and Flatness of Off‐Axis Response

Un‐shaded straight‐line array3 m 18 m

69Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis: Smoothness and Flatness ofAnalysis: Smoothness and Flatness of Off‐Axis Response

Hann‐shaded straight‐line array3 m 18 m

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 70

Analysis: Smoothness and Flatness ofAnalysis: Smoothness and Flatness of Off‐Axis Response

Un‐shaded “J”‐line array3 m 18 m

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 71

Analysis: Smoothness and Flatness ofAnalysis: Smoothness and Flatness of Off‐Axis Response

Un‐shaded spiral‐ or progressive‐line array3 m 18 m

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 72

Analysis: Smoothness and Flatness ofAnalysis: Smoothness and Flatness of Off‐Axis Response

Un‐shaded circular‐arc array3 m 18 m

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 73

Analysis: Smoothness and Flatness ofAnalysis: Smoothness and Flatness of Off‐Axis Response

Legendre‐shaded CBT circular‐arc array3 m 18 m

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 74

Analysis: Smoothness and Flatness ofAnalysis: Smoothness and Flatness of Off‐Axis Response

Legendre‐shaded delay‐curved CBT straight‐line array

3 m 18 m

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 75

Analysis: Smoothness and Flatness of 

Un‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Off‐Axis Response RankingUn Shaded Straight Line Array Shaded Straight Line Array Un Shaded  J Line Array

57 6Un‐Shaded Spiral‐Line Array

457 6

Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line ArrayShaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line array

4Un Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

1 23Nov. 4, 2010 AES San Francisco 76

1 23Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

Analysis: Sound Pressure LevelAnalysis: Sound Pressure Level vs. DistanceThe sound pressure level (SPL)versus distance of the arrays wasevaluated at octave frequencies of62.5 Hz to 8 kHz. The SPL vs.distance was evaluated at twodistance was evaluated at twodifferent array launch heights: a) thecenter of the array and b) the top ofthe array.

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 77

SPL L h P i t dSPL Launch Points and TrajectoriesTrajectories

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 78

A l i SPL Di tUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Analysis: SPL vs. Distance

Un‐Shaded Spiral‐Line Array

Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line ArrayShaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco 79Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

Analysis: SPL vs. DistanceUn‐shaded straight‐line array

From Center From Topp

80Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis: SPL vs. DistanceHann‐shaded straight‐line array

From Center From Topp

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 81

Analysis: SPL vs. DistanceUn‐shaded “J”‐line array

From Center From Topp

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 82

Analysis: SPL vs. DistanceUn‐shaded spiral‐ or progressive‐line array

From Center From Topp

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 83

Analysis: SPL vs. DistanceUn‐shaded circular‐arc array

From Center From Topp

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 84

Analysis: SPL vs. DistanceLegendre‐shaded CBT circular‐arc array

From Center From Topp

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 85

Analysis: SPL vs. DistanceLegendre‐shaded delay‐curved CBT straight‐line array

From Center From Topp

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 86

A l i SPL Di t R kiUn‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Analysis: SPL vs. Distance Ranking

67 567 5Un‐Shaded Spiral‐Line Array

4Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line Array

Shaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line array

4Un Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

1 23Nov. 4, 2010 AES San Francisco 87

1 23Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

A l i N F P l P ttAnalysis: Near‐Far Polar Pattern UniformityUniformity

The polar pattern of the array was evaluated for itsuniformity with distance.The following graphs show polar pattern shapes andbeamwidth vs frequency data at three distances frombeamwidth vs. frequency data at three distances fromthe array: 2 m, 6 m, and 18 m.Two sets of polars are shown for the three distances atTwo sets of polars are shown for the three distances at800 Hz and 8 kHz.This information yields a reasonable estimate of theychanges in the polar patterns with distance.

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 88

Analysis: Near‐Far Polar Pattern U if it

Un‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Uniformity

Un‐Shaded Spiral‐Line Array

Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line ArrayShaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line arrayUn Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

Nov. 4, 2010 AES San Francisco 89Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

Analysis: Near‐Far Polar Pattern UniformityUniformity

Un‐shaded straight‐line array2 m 6 m 18 m2 m 6 m 18 m

800 Hz:

8 kHz:

Beamwidth:

90Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Beamwidth:

Analysis: Near‐Far Polar Pattern Uniformity

Hann‐shaded straight‐line arrayUniformity2 m 6 m 18 m2 m 6 m 18 m

800 Hz:

8 kHz:

Beamwidth:

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 91

Beamwidth:

Analysis: Near‐Far Polar Pattern Uniformity

Un‐shaded “J”‐line arrayUniformity2 m 6 m 18 m2 m 6 m 18 m

800 Hz:

8 kHz:

Beamwidth:

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 92

Beamwidth:

Analysis: Near‐Far Polar Pattern Uniformity

Un‐shaded spiral‐ or progressive‐line arrayUniformity2 m 6 m 18 m2 m 6 m 18 m

800 Hz:

8 kHz:

Beamwidth:

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 93

Beamwidth:

Analysis: Near‐Far Polar Pattern Uniformity

Un‐shaded circular‐arc arrayUniformity2 m 6 m 18 m2 m 6 m 18 m

800 Hz:

8 kHz:

Beamwidth:

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 94

Beamwidth:

Analysis: Near‐Far Polar Pattern Uniformity

Legendre‐shaded CBT circular‐arc arrayUniformity2 m 6 m 18 m2 m 6 m 18 m

800 Hz:

8 kHz:

Beamwidth:

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 95

Beamwidth:

Analysis: Near‐Far Polar Pattern Uniformity

Legendre‐shaded delay‐curved CBT straight‐line arrayUniformity2 m 6 m 18 m2 m 6 m 18 m

800 Hz:

8 kHz:

Beamwidth:

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 96

Beamwidth:

Analysis: Near‐Far Polar Pattern U if it R ki

Un‐Shaded Straight‐Line Array Shaded Straight‐Line Array Un‐Shaded “J”‐Line Array

Uniformity Ranking

67 567 5Un‐Shaded Spiral‐Line Array

4Un‐Shaded Circular‐Arc Line Array Shaded Circular‐Arc CBT Line Array

Shaded Delay‐Curved CBT Straight‐Line array

4Un Shaded Circular Arc Line Array Shaded Circular Arc CBT Line Array CBT Straight Line array

1 23Nov. 4, 2010 AES San Francisco 97

1 23Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays

Analysis Results and yFinal Ranking

98Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis Results and Final yRanking

99Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Analysis Results and Ranking

2134567

100Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Final Ranking (with scores, range 8 ‐80)1. CBT circular‐arc array: 80 2. CBT delay‐curved straight‐line array: 77 y g y 773. Un‐shaded circular‐arc array: 544. Spiral‐line array: 46 p y5. “J”‐line array: 266. Straight‐line array (Hann shaded): 237. Straight‐line array (not shaded): 10

101Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

SummaryThis paper presented simulated performance data that allowed several different types of loudspeaker line arrays to allowed several different types of loudspeaker line arrays to be compared and ranked.

The performance data for all the arrays was subjectively ranked for each performance type on a scale from 1 to 10 and then totaled (scale 8 to 80) for each array  to yield the and then totaled (scale 8 to 80) for each array, to yield the final array rankings.

102Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

S C tSummary, Cont.The performance data clearly shows the superiority of the i l   d d l d CBT   All  h  circular‐arc and delay‐curved CBT arrays. All the 

performance data for these two arrays was extremely uniform and well behaved. The Legendre‐shaded circular‐arc CBT array is clearly the winner here because of its uniformity of coverage and the independence of its performance with distance  the independence of its performance with distance. The performance of the delay‐curved straight‐line CBT array is also very uniform and well behaved and nearly y y f ymatches the performance of the circular‐arc CBT array. A distant third to the CBT arrays is the spiral‐line array with th   i i  “J” li   d  t i ht li    h ldi    the remaining  J”‐line and straight‐line arrays holding up the bottom of the rankings.

103Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line ArraysNov. 4, 2010 AES San Francisco

Th E dThe End.Ph I’ l d th t t dPhew, I’m glad that guy stopped 

talking!!!talking!!!

Nov. 4, 2010 AES San Francisco Keele ‐ Ranking of Loudspeaker Line Arrays 104