Acoustic simulation of line array systems in free field

In this work we discuss about the design and the development of a software application for acoustical simulation of line array systems in free-field. Line arrays have enjoyed a surge of popularity in recent years. This revived approach to acoustical control (formerly embodied in the familiar column loudspeaker) now dominates the large-scale touring market, and also has seen rapid growth in markets for smaller venues such as houses of worship. With the advent of modern line arrays, sound reinforcement systems reached a new level of flexibility and performance but also of complexity. Mechanical and DSP-based control capabilities opened the door, for example, to more effective solutions for speech transmission in reverberant spaces and to rapid deployment with higher reproduction quality in outdoor applications. But these advantages came at the cost of higher complexity in the configuration and use of the systems. As a result, simulation and measurement tools have become a necessity when designing and verifying such complex loudspeaker systems. But modeling a line array is not trivial because it cannot be considered as a point source like a conventional loudspeaker. A line array represents an approximately linear sound source of finite size that is typically used into its near field. Due to its size and directivity, acquiring measurement data of sufficient quality for the system as a whole is impractical; therefore new measurement and modeling methods must be developed. The aim of this thesis work, and the related software, it’s to provide a tool for modeling line array sound sources and predict the sound field produced by these systems.

Questo lavoro tratta la progettazione e lo sviluppo di un software per la simulazione acustica di sistemi line array in campo libero. I sistemi line array, in particolare, hanno guadagnato notevole popolarità negli ultimi anni, quest’approccio al controllo acustico (appartenente alla famiglia degli altoparlanti a colonna) in questo momento domina il mercato dei grandi tour musicali e il loro impiego ha avuto una rapida crescita in situazioni quali conferenze e luoghi di culto. Con l’avvento dei moderni line array, i sistemi di diffusione hanno raggiunto un nuovo livello di flessibilità ed efficienza al prezzo della complessità. Controlli basati su meccanica e DSP hanno aperto le porte, ad esempio, a soluzioni più efficaci per la trasmissione del parlato in ambienti riverberanti e alla rapida diffusione di soluzioni per la riproduzione di musica ad alta qualità in situazioni all’aperto. Questi vantaggi arrivano però a costo di una maggior complessità nella configurazione e utilizzo dei sistemi line array. Come conseguenza, strumenti per simulare e misurare il comportamento di questi sistemi sono diventati necessari per gestire tale complessità. Creare il modello di un line array non è però un’operazione banale perché esso non può essere considerato una sorgente puntiforme come gli altoparlanti convenzionali. Un line array rappresenta approssimativamente una sorgente sonora lineare di dimensione finita utilizzata principalmente nel suo campo ravvicinato. Allo stesso modo è poco pratico acquisire i dati necessari da misurazioni su sistemi reali a causa delle loro dimensioni e direttività. Per questo sono stati sviluppati nuovi approcci per la misurazione e modellazione. Obiettivo di questa tesi, e del relativo software, è fornire uno strumento per simulare e predire il campo sonoro emesso da uno o più sistemi line array.