Compact Loudspeaker Array for Synthesizing the Radiation Pattern of an Acoustic Guitar
Authors
Bertelsen, Rasmus Bo ; Jensen, Tim Hede Stenholt ; d'Onofrio, Andrea
Term
4. term
Education
Publication year
2021
Submitted on
2021-06-03
Pages
203
Abstract
Acoustic guitarists playing to medium or large audiences often need amplification so the performance carries. Standard guitar amplifiers and loudspeakers project sound differently from an acoustic guitar, changing the spatial impression for the audience. This project tests whether a compact loudspeaker array can mimic an acoustic guitar's radiation pattern, meaning how its sound spreads in different directions across frequencies. Using acoustic measurements of a real guitar and numerical simulations of array layouts, we built a 20-speaker prototype designed to reproduce the guitar's directional magnitude response. We also designed optimal finite impulse response (FIR) filters, a type of digital filter used here to shape the array's output, and implemented them using either all 20 speakers or 12 selected speakers. We assessed performance by measuring the array's radiation pattern and comparing it with the guitar's. The array matched the desired pattern very well up to about 2 kHz, while only a rough match was achieved at higher frequencies. Using 12 speakers gave slightly lower objective performance. It remains an open question how close the match must be for listeners to perceive the amplified sound as having the same spatial character as an acoustic guitar.
Akustiske guitarister, der spiller for et mellemstort til stort publikum, har ofte brug for forstærkning, så musikken når ud. Almindelige guitarforstærkere og højttalere udsender lyden anderledes end en akustisk guitar og ændrer dermed publikums rumlige oplevelse. Dette projekt undersøger, om et kompakt højttalerarray kan efterligne en akustisk guitars strålingsmønster, altså hvordan lyden breder sig i forskellige retninger over frekvenser. Med udgangspunkt i akustiske målinger af en rigtig guitar og numeriske simuleringer af arraykonfigurationer byggede vi en prototype med 20 højttalere, designet til at genskabe guitarens retningsafhængige amplituderespons. Vi udviklede også optimale FIR-filtre (finite impulse response), en type digitale filtre, der her bruges til at forme arrayets output, og implementerede dem enten på alle 20 højttalere eller på 12 udvalgte. Ydelsen blev vurderet ved at måle arrayets strålingsmønster og sammenligne det med guitarens. Arrayet matchede det ønskede mønster meget godt op til omkring 2 kHz, mens matchningen ved højere frekvenser kun var grov. Brug af 12 højttalere gav en lidt lavere objektiv ydeevne. Det er stadig et åbent spørgsmål, hvor tæt et match der skal til, for at lyttere oplever den forstærkede lyd som rumligt tilsvarende en akustisk guitar.
[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords