Eletrônica

Alto-falantes são miniaturizados e ainda ganham em qualidade

Redação do Site Inovação Tecnológica -  08/12/2017

Esquema e foto do dispositivo projetado para mudar o ambiente ao redor de uma fonte sonora. O protótipo foi feito de plástico ABS. [Imagem: Jiajun Zhao]

Miniaturização dos alto-falantes

Em uma orquestra, as notas mais baixas são produzidas pelos instrumentos maiores. Por exemplo, na família das cordas, o contrabaixo emite notas muito mais baixas do que o violino porque é de quatro a cinco vezes maior.

O mesmo é verdade para os alto-falantes. Os grandes alto-falantes, conhecidos como woofers, são necessários para produzir notas graves claras. Já os alto-falantes pequenos, como os usados nos telefones celulares, produzem sons tão agudos que muitas vezes não fazem justiça à música gravada.

A boa notícia é que dá para miniaturizar os alto-falantes, com dispositivos minúsculos emitindo sons profundos.

"Uma configuração de áudio tradicional combina alto-falantes pequenos para frequências altas e woofers grandes para frequências baixas, o que é volumoso e desajeitado. Usamos 'ressonâncias estruturais' para construir um sistema de alto-falante miniaturizado que funciona tão bem quanto os tradicionais," disse Jiajun Zhao, da Universidade Rei Abdullah, na Arábia Saudita.

Ressonâncias estruturais

As ressonâncias estruturais a que o pesquisador se refere envolvem a colocação de uma fonte sonora dentro de um invólucro em forma de anel, feito de um material de alta densidade, com canais em forma de bobina. Os canais de ar reduzem a velocidade total do som, o que melhora os sons de baixa frequência e suprime sons de frequência mais alta.

"Por meio da ressonância do ar dentro dos canais, muito mais da energia elétrica da fonte é convertida em potência sonora do que aconteceria sem eles," explicou o pesquisador Ying Wu.

Simulações computadorizadas desse design mostraram que o invólucro não apenas melhora os sons baixos, mas também emite um som mais forte em todas as direções. Isso supera outra limitação dos alto-falantes tradicionais, que tendem a emitir som em apenas uma direção.

"Quando uma fonte [sonora] de um telefone celular é fechada pela estrutura, é emitida uma energia sonora mais de 200 vezes mais forte do que quando a estrutura não está lá," diz Zhao. "Estamos felizes em ver que nosso design não funciona apenas no papel, mas também na realidade".

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Bibliografia:

Enhancing monochromatic multipole emission by a subwavelength enclosure of degenerate Mie resonances
Jiajun Zhao, Likun Zhang, Ying Wu
The Journal of the Acoustical Society of America
Vol.: 142, EL24
DOI: 10.1121/1.4990010