När elektroniska enheter minskar i storlek, deras komponenter, som högtalare, måste krympa också.

I JASA Express Letters , publicerad av Acoustical Society of America, forskare från Northwestern Polytechnical University i Kina och University of Quebec utvecklade tre konstruktioner för kompakta högtalarsystem som styr ljudriktningen mer effektivt än tidigare modeller.

Enstaka högtalare utstrålar ljudvågor åt alla håll. Dock, för ett effektivt högtalarsystem, ljudet måste fokuseras i en riktning, ungefär som ljusstrålen från en ficklampa i ett mörkt rum. Direktivitetsfaktorn mäter hur mycket ljud som släpps i önskad riktning jämfört med andra bortkastade riktningar.

"Vi vill att strålen ska ha en så hög riktningsfaktor som möjligt, "sa författaren Jingdong Chen." Eller med andra ord, vi vill att strålen ska vara så skarp att vi bara kan rikta energin mot vissa riktningar. "

För varje enskild talare, forskarna kunde manipulera tidpunkten och styrkan för de utgående ljudvågorna. De kombinerade flera högtalare till en grupp och använde konstruktiv och destruktiv störning av ljudvågor till deras fördel.

Ljudvågor avbröt varandra i oönskade riktningar, samtidigt som ljudenergin transporteras effektivt i önskad riktning. Detta ökade riktningsfaktorn i högtalarsystemkonstruktionerna.

Teamet hittade fler högtalare de kombinerade i gruppen, desto högre steg direktivitetsfaktorn.

"Det här är något som vi vill ha, men självklart, vi måste betala ett pris, "sa Chen." Vi måste öka storleken på matrisen genom att använda fler högtalare. "

Högtalaruppsättningarna måste också fungera lika bra vid alla frekvenser för att förhindra ljudförvrängning.

I deras tre systemdesigner, författarna optimerade olika aspekter av högtalarna. Den första uppnår önskad riktning av ljudvågorna mycket bra men med låg effektivitet. Den andra maximerar effektiviteten, men matrisen fungerar inte enhetligt över alla frekvenser, leder till ljudförvrängning. Den slutliga konstruktionen är effektiv och konsekvent men kan ha en lägre riktningsfaktor än de andra två.

När den används i framtida teknik och forskning, dessa mönster gör att användaren kan välja vilka faktorer som är viktigast i sitt högtalarsystem:storlek, effektivitet, riktning, och brist på snedvridning.