Crossovers de primer orden: ¿panacea o problema?

Siempre he alentado los correos electrónicos críticos de los lectores porque es bueno recibir comentarios. Pero un par de correos electrónicos en respuesta a mi revisión del THIEL TT1 se volvieron francamente desagradables. "¡No eres un audiófilo!" uno se enfureció en respuesta a mi comentario de que el TT1 es "… un altavoz más versátil que cualquier Jim Thiel [el difunto cofundador de la compañía] diseñado y probablemente un mejor valor que cualquier diseño de Jim…"

Me acordé de esto cuando recientemente busqué en Google información para mi próxima revisión del nuevo subwoofer SmartSub 1.12 de THIEL. Encontré quejas apasionadas sobre la decisión de la compañía de alejarse de los diseños de fase coherente y los cruces de primer orden que eran el sello distintivo del trabajo de Jim Thiel. En un video de YouTube, un entusiasta del audio elogió los diseños de Jim Thiel como "años luz por delante de lo que todos los demás tenían para ofrecer" y criticó a la empresa por ofrecer un nuevo producto que "parece ser la misma vieja basura que hemos visto en el mundo de los altavoces durante los últimos 30, 40 o 50 años".

Desde un punto de vista comercial, es discutible si fue inteligente que THIEL Audio abandonara los conceptos de diseño centrales de Jim Thiel, pero espero que la mayoría de los diseñadores de altavoces hayan tomado la misma decisión que la gente nueva en THIEL. Eso no es porque sean tontos. No es porque lo que hacen sea "basura" (no doy calificaciones de rendimiento de cinco estrellas a oradores de basura). No es porque "no sean audiófilos". Es porque entienden que los cruces de primer orden introducen una cantidad sorprendente de compensaciones, un punto que ninguno de los comentaristas que he visto criticando a THIEL Audio parece haberse molestado en investigar.

Tengo la suerte de haber pasado muchas horas discutiendo estos temas con el mismo Jim Thiel. Lo visité dos veces en su laboratorio y fábrica de desarrollo de productos, y pasó por mi lugar de trabajo un par de veces para ayudarme a configurar los altavoces o para conversar sobre lo que tenía en proceso. Puede ser sorprendente para algunos que su enfoque estuviera profundamente arraigado en la ciencia y la ingeniería sensata. Que yo sepa, nunca se entregó a la palabrería mística y las afirmaciones de rendimiento difíciles de respaldar que son comunes en el audio de alta gama, y ​​en nuestras discusiones a menudo desdeñaba las prácticas de audio de moda que no estaban firmemente respaldadas por evidencia científica.

Primero, algunos conceptos básicos para aquellos que los necesitan. El cruce es una red eléctrica que divide el sonido en graves para el woofer y agudos para el tweeter (y, a menudo, de rango medio para un controlador de rango medio). Un cruce de dos vías tiene dos filtros: uno que filtra los agudos del woofer y otro que filtra los graves del tweeter. (Un altavoz de tres vías agrega filtros que eliminan las señales de graves profundos y agudos superiores del controlador de rango medio). Estos filtros se caracterizan por la frecuencia en la que comienzan a atenuar una señal y por la pendiente de esa atenuación. Un filtro de primer orden atenúa a -6 dB por octava, un filtro de segundo orden a -12 dB por octava y así sucesivamente. Estos filtros afectan la fase de una señal de audio, retrasando ligeramente algunas frecuencias en relación con otras.

El beneficio de un cruce de primer orden es que mantiene la fase de la señal original, siempre que el altavoz en el que se usa tenga los centros acústicos de los controladores alineados en el plano vertical, a menudo mediante el uso de un deflector frontal inclinado.. Mientras su cabeza esté posicionada de modo que sus oídos estén equidistantes de todos los controladores, la fase del sonido directo que llega primero a sus oídos no debería variar más de unos pocos grados. Es por eso que THIEL y otros fabricantes se refieren a esto como un diseño de fase coherente.

¿Cómo afecta esto al sonido que escuchas? He revisado quizás 10 altavoces THIEL desde principios de la década de 1990, así como varios otros diseños de fase coherente. En mi opinión, el beneficio del diseño de coherencia de fase es que obtienes un escenario sonoro más envolvente, más parecido a lo que esperarías escuchar de un panel de altavoces como MartinLogan o Magnepan, pero con imágenes más precisas que un panel de altavoces dipolar. puede producir. Es un gran sonido, uno que recomiendo encarecidamente a todos los entusiastas del audio que comprueben por sí mismos en una sala de exposición de distribuidores bien diseñada o en un espectáculo de audio.

Por agradable que pueda ser el sonido de fase coherente, no está "a años luz" de todo lo demás. Si los beneficios del diseño con coherencia de fase fueran tan grandes, más empresas de altavoces lo utilizarían, porque en su forma básica también es el crossover menos costoso que puede construir. Para un altavoz de dos vías, un cruce de primer orden requiere solo un condensador, un inductor y una resistencia. Por cada pedido agregado en un filtro pasivo, necesita un capacitor o inductor adicional. Es por eso que el uso más común de los crossovers de primer orden no es en altavoces para audiófilos, sino en barras de sonido, altavoces inalámbricos y sistemas de cine en casa en una caja. (Para que conste, los cruces de Jim Thiel eran increíblemente complejos, con numerosas redes añadidas para corregir las anomalías de impedancia y respuesta de frecuencia, pero la funcionalidad central aún la proporcionaban esos tres componentes básicos).

Entonces, ¿cuál es la desventaja de los cruces de primer orden? Hay tres: distorsión, longevidad del controlador y dispersión.

Como me dijo Jim Thiel, debido a que un filtro de primer orden no se atenúa tan abruptamente como los filtros de alto orden, un controlador usado con un cruce de primer orden tiene que exhibir un buen desempeño dos octavas más allá del punto de cruce especificado, es decir, en un altavoz de dos vías con un punto de cruce de 2,3 kHz, un tweeter debe poder manejar señales tan bajas como 575 Hz y un woofer debe poder manejar señales tan altas como 9,2 kHz. Esto es especialmente difícil para un tweeter, ya que produce distorsión a un volumen alto y, en ocasiones, provoca fallas en el controlador (los primeros altavoces Thiel eran conocidos por explotar los tweeters). También puede excitar los "modos de ruptura" del woofer o las resonancias de alta frecuencia que producen distorsión.

Jim Thiel reconoció plenamente estos problemas y los resolvió en gran medida mediante el desarrollo de tweeters con una excursión inusualmente larga de aproximadamente un cuarto de pulgada y mediante el uso de un controlador concéntrico de diafragma corrugado único que manejaba los medios y agudos en sus modelos más recientes. Estos problemas también se pueden reducir con diseños de tres o cuatro vías.

El otro problema con los cruces de primer orden es la dispersión. Debido a que los filtros son relativamente poco profundos, ambos controladores son audibles simultáneamente cuando los sonidos están dentro de una octava de la frecuencia de cruce. Esto no es un problema si sus oídos están a la misma distancia de los conductores. Sin embargo, si sus oídos están más cerca de un controlador, si se pone de pie, lo que coloca sus oídos más cerca del tweeter, o se encorva, acercando sus oídos al woofer, los sonidos de los dos controladores ya no estarán en fase en todas las frecuencias Estarán en fase en algunas frecuencias y desfasadas en otras, lo que significa que algunas frecuencias se potenciarán y otras se atenuarán, y ya no obtendrá una respuesta de frecuencia uniforme. (Los altavoces con cruces de orden superior también pueden tener este problema, pero en un grado mucho menor).

Una vez más, Jim Thiel se esforzó mucho para solucionar este problema; es por eso que muchos de sus diseños utilizaron un arreglo coaxial, con el tweeter dentro de un controlador de rango medio o woofer. Pero los diseños de controladores exóticos en los que confiaba tardaron años en desarrollarse, costaron mucho fabricarlos y, a veces, le impidieron sacar nuevos modelos tan rápido como les hubiera gustado a sus socios comerciales y distribuidores.

Tuve la suerte de revisar tanto el último altavoz que diseñó Jim Thiel (el CS1.7, que se muestra arriba) como el primer altavoz que diseñó la compañía después de la muerte de Jim (el TT1, que se muestra a la derecha). La diferencia fue dramática. El CS1.7, al igual que los altavoces de torre THIEL anteriores que revisé, era algo complicado de colocar y no podía tocar la respuesta de graves y la dinámica que ofrecen muchos altavoces de precio similar; fue espectacularmente bueno para grabaciones de instrumentos acústicos de audiófilos puristas, pero una opción cuestionable para música pop y rock más pesada o para cine en casa. Mientras tanto, el TT1 entregó mucha dinámica, no fue quisquilloso con la ubicación y, en última instancia, entregó un sonido más neutral que funcionó con cualquier tipo de música.

Por supuesto, los fanáticos de los antiguos altavoces THIEL pueden insistir en que los nuevos altavoces no tienen nada de especial, que no son muy diferentes de los que producen B&W, PSB y Revel. Eso es cierto. Y, por supuesto, muchos audiófilos prefieren un producto con una idiosincrasia encantadora a uno que ofrece un rendimiento objetivamente superior. Está bien. Y, por supuesto, es posible que algunos se alejen ahora de THIEL y se acerquen a Vandersteen, otra compañía conocida por sus diseños de fase coherente. Eso está bien, también.

Lo que no está bien es afirmar que el altavoz con coherencia de fase (o, para el caso, casi cualquier otra tecnología de audio) está "a años luz de lo que todos los demás tienen para ofrecer". Al igual que cualquier otro producto de audio que se haya fabricado, los altavoces con coherencia de fase representan una serie de compensaciones. Al comprender esas compensaciones, podemos tomar decisiones de compra inteligentes. No podemos tomar decisiones de compra inteligentes si basamos esas decisiones en una reverencia casi religiosa por tecnologías, marcas o personalidades específicas.