Processing and interpolation of complex loudspeaker directivity data for sound-field simulation

Accurate loudspeaker sound-field simulation requires a directivity description that accounts for both the magnitude and phase of the radiated field. However, this information is often represented only in magnitude form, thus neglecting the intrinsic phase response of the loudspeaker. This thesis addresses said limitation by focusing on the processing and interpolation of complex directivity data for listening-plane simulations. Starting from measured directional responses, we develop a modular MATLAB framework to generate calibrated complex acoustic balloons. These data are then used for interpolation and listening-plane simulation. Several reconstruction strategies are compared at the balloon level and in listening-plane simulations. A hybrid nearest-bilinear method is then proposed to reduce the computational cost while preserving a more regular spatial description in the frontal radiation region. The results show that phase information can significantly affect the simulated sound field when multiple acoustic contributions interact. The proposed strategy provides a practical compromise between accuracy, spatial regularity, and computational efficiency. Experimental measurements support the consistency of the workflow, especially in the frontal region, while lateral and rear positions remain more sensitive to measurement uncertainty. For this reason, the proposed workflow can support more reliable loudspeaker-system predictions in practical electroacoustic design scenarios, where phase interactions cannot be neglected.

Una simulazione accurata del campo sonoro generato da un diffusore richiede una descrizione della direttività che includa sia il modulo sia la fase del campo irradiato. Tuttavia, in molti casi la direttività viene rappresentata solo in termini di livello, escludendo quindi la risposta in fase del diffusore dalla simulazione. Questa tesi affronta tale limite concentrandosi sul trattamento e sull’interpolazione di dati di direttività complessa per simulazioni sul piano d’ascolto. A partire da risposte direzionali misurate, viene sviluppato un framework modulare in MATLAB per ottenere balloon acustici normalizzati, nei quali sono conservate sia l’informazione di modulo sia quella di fase. I dati così ottenuti sono poi utilizzati per l’interpolazione spaziale e per la simulazione del campo sonoro sul piano d’ascolto. Diverse strategie di ricostruzione vengono confrontate sia sulla direttività ricostruita sia nei risultati di simulazione. Viene quindi proposta una strategia ibrida nearest--bilinear, pensata per ridurre il costo computazionale mantenendo una descrizione spaziale più regolare nella regione frontale di radiazione. I risultati mostrano che l’informazione di fase può influenzare in modo significativo il campo sonoro simulato quando più contributi acustici interagiscono tra loro. La strategia proposta offre quindi un compromesso efficace tra accuratezza, regolarità spaziale ed efficienza computazionale. Le misure sperimentali confermano la coerenza del metodo, in particolare nella regione frontale, mentre le posizioni laterali e posteriori risultano più sensibili alle incertezze di misura. Per questi motivi, il workflow proposto può supportare previsioni più affidabili del comportamento di sistemi di diffusori in applicazioni reali di progettazione elettroacustica, dove le interazioni di fase non possono essere trascurate.