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¿Cuál es la configuración ideal del controlador de altavoces?

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Cualquiera que haya estado en el audio durante un tiempo probablemente haya desarrollado una preferencia por un cierto estilo de altavoz y una determinada configuración de controlador. Esta preferencia puede basarse en la experiencia personal, la opinión de un revisor de confianza, el conocimiento técnico o tal vez incluso algunos esfuerzos en la construcción de altavoces de bricolaje. En realidad, hay muchas maneras de construir un buen orador, y ciertamente hay espacio para el gusto personal. Aún así, a menudo me sorprende lo poco que la mayoría de las personas (incluso algunas que están profundamente involucradas en el audio) realmente entienden las implicaciones de rendimiento de las diferentes configuraciones de controladores.

Mucho de esto se explica en The Loudspeaker Design Cookbook. Cuando leí The LDC por primera vez hace 20 años, probablemente aumentó mi comprensión de cómo funcionan los altavoces en un orden de magnitud. Lo que presentaré aquí es mucho menos técnico. Animo a todos los audiófilos y revisores a que profundicen más eligiendo una copia del LDC, que ahora está en su séptima edición y que fue escrito por Vance Dickason, editor de la revista Voice Coil y uno de los diseñadores de altavoces más experimentados del mundo.

Para comprender por qué algunas configuraciones de controladores funcionan mejor que otras en determinadas situaciones, es importante comprender un par de principios generales:

1) En igualdad de condiciones, cuanto mayor sea el diámetro de un controlador, más bajas serán las frecuencias que puede reproducir y más dificultad tendrá para reproducir frecuencias altas. Nuevamente, ese es un principio general, cierto solo cuando todas las demás cosas son iguales.

2) La dispersión de un parlante (la uniformidad con la que dispersa el sonido en todas las direcciones) depende principalmente de su diámetro o, en el caso de parlantes ovalados o rectangulares, de sus dimensiones horizontales y verticales. Una buena regla general es que la dispersión de un parlante comienza a estrecharse (o "haz") en la frecuencia cuya longitud de onda corresponde a la dimensión del parlante. Para calcular esto, divida 13,512 (la velocidad del sonido en pulgadas al nivel del mar) por el área de radiación efectiva del conductor. Por ejemplo, un woofer de 6,5 pulgadas con un diámetro de área de radiación efectiva de cinco pulgadas (medido desde el pico del sonido envolvente hasta el pico opuesto) comienza a emitir aproximadamente 2702 Hz, o 13 512 dividido por cinco.

La dispersión es importante porque le da al altavoz un sonido grande, abierto y natural. Si la dispersión de un altavoz es pobre, parecerá que el sonido proviene de la caja del altavoz en lugar de un cantante o un instrumento real. La mala dispersión en el rango medio también puede crear una coloración de "manos ahuecadas" en las voces, como si los cantantes tuvieran las manos ahuecadas alrededor de la boca.

Es posible que ya haya descubierto cuál es el mayor dilema en el diseño de parlantes: cuanto más pequeño es el controlador, más amplia es su dispersión (vea la tabla de medidas a continuación, haga clic en la foto para verla en una ventana más grande); sin embargo, cuanto más pequeño es el controlador, menos puede manejar las bajas frecuencias. Un poco más de contemplación podría llevar a darse cuenta de que "cuanto más simple, mejor" rara vez se aplica a los hablantes. Cuanto más simple sea el altavoz, más probable es que tenga una combinación de respuesta de frecuencia desigual, mala dispersión, falta de respuesta de graves y/o agudos y/o alta distorsión.

¿Cuál es la configuración ideal del controlador de altavoces?

Consideremos los pros y los contras de algunas de las configuraciones de controladores de altavoces más populares. Una nota: hay innumerables factores que influyen en el rendimiento de los altavoces, incluido el diseño y los materiales del controlador, el diseño y los materiales del gabinete, la carga de graves del gabinete, las pendientes de cruce, etc. Sin embargo, están fuera del alcance de este artículo, que trata específicamente de las configuraciones del controlador. Para una comprensión más profunda del funcionamiento interno de los altavoces, consulte el Libro de cocina de diseño de altavoces u otro trabajo de referencia detallado.

Unidireccional (controlador único, rango completo)
Algunos audiófilos y revisores se inclinan por los diseños de un solo controlador porque creen que eliminar el circuito de cruce para dividir la señal de audio en graves y agudos produce una mayor pureza sónica. El problema es que esto tiene un costo, que a menudo es extremo. Los controladores de rango completo más grandes tienen una respuesta desigual de alta frecuencia y una dispersión extremadamente pobre en los agudos. Controladores de rango completo más pequeños, como el de 3,5 pulgadas utilizado en el altavoz Role Audio Sampan FTL revisado recientemente aquí, pueden tener una respuesta de agudos bastante suave e incluso una dispersión de entre 5 y 7,5 kHz, por lo que pueden sonar bien, pero debido a que las frecuencias resonantes de esos controladores tienden a ser de 100 Hz o más, ofrecerán poca o ninguna respuesta de graves. En comparación con un tweeter decente de una pulgada, su respuesta de agudos no será tan suave y su dispersión no será tan amplia.

Dicho esto, en productos de bajo costo, los controladores de rango completo a veces son la mejor opción. Recuerdo con cariño los sistemas Cambridge SoundWorks económicos y de gran sonido diseñados por el legendario Henry Kloss, que presentaban altavoces de rango completo de 2,5 o tres pulgadas en recintos en forma de cubo, aumentados por un módulo de bajos de paso de banda económico pero efectivo. Muchas veces he aconsejado a los fabricantes de barras de sonido de bajo precio que usen controladores únicos de rango completo en lugar de woofers y tweeters separados; a esos precios, es casi imposible encontrar un tweeter que suene decente e incluir un circuito de cruce adecuado.

¿Cuál es la configuración ideal del controlador de altavoces?Los parlantes con controladores pequeños de rango completo, como Sampan FTL o Kvart & Bolge Sound Sommeliers (que se muestran aquí) tienen sus encantos, a menudo brindan una respuesta plana y una dispersión bellamente consistente desde el rango medio bajo hasta los agudos más bajos, lo que se traduce en suave y reproducción natural de la voz. Sin embargo, no suenan tan aireados o espaciosos como un parlante con un tweeter típico de una pulgada, y no suenan muy alto ni ofrecen muchos graves. Pero se pueden aumentar con un subwoofer.

No veo cómo los altavoces que usan controladores individuales más grandes pueden considerarse productos de alta fidelidad. A algunos audiófilos les gustan, pero por lo que puedo decir, su atracción es más filosófica que musical. La respuesta de frecuencia y las anomalías de dispersión que presentan estos altavoces son fáciles de escuchar y medir; así que, en mi opinión, no hay forma creíble de llamar a su sonido natural o neutral. Algunos de estos altavoces agregan un súper tweeter para una respuesta de agudos más extendida, pero su respuesta de frecuencia general seguirá siendo áspera y su dispersión se estrechará en los agudos inferiores y en el rango medio superior.

También hay altavoces de panel electrostáticos y magnetoplanares de gama completa, como los fabricados por MartinLogan y Magnepan, respectivamente. Estos son un asunto completamente diferente porque irradian sonido hacia adelante y hacia atrás, lo que ayuda a contrarrestar los problemas de dispersión causados ​​por las grandes superficies de radiación de los paneles. Muchos de estos altavoces utilizan paneles curvos para ampliar su dispersión. No pueden ofrecer graves profundos a volúmenes altos o el tipo de imagen enfocada que puede producir un buen parlante dinámico (es decir, conos y cúpulas), pero aun así muchos audiófilos y revisores consideran que estos parlantes se encuentran entre los mejores disponibles en cualquier momento. precio.

¿Cuál es la configuración ideal del controlador de altavoces?Los altavoces de dos vías (woofer/tweeter) que
combinan un solo woofer y un solo tweeter son los más comunes, y algunos audiófilos y revisores los consideran los mejores, a menudo citando la máxima "cuanto más simple, mejor". Una vez más, esa noción no se aplica. Sí, los altavoces de dos vías suelen ser más simples que los modelos de tres vías, pero esa simplicidad requiere un compromiso que tiende a ocurrir en frecuencias entre dos y cuatro kHz, donde el oído es más sensible.

El problema con los parlantes de dos vías ocurre en el punto de cruce, la frecuencia en la que el sonido pasa del woofer al tweeter. Como discutimos anteriormente, cuanto más grande es el woofer, más comienza a reducirse su dispersión en frecuencias más altas. Entonces, a medida que pasa del rango medio a los agudos, la dispersión se estrecha a medida que se acerca al punto de cruce, luego se abre de nuevo a medida que el sonido pasa al tweeter, que generalmente tiene una o 0.75 pulgadas de diámetro y, por lo tanto, dispersa el sonido ampliamente en la octava superior de los agudos (entre 10 y 20 kHz).

Una solución es usar un woofer más pequeño, en cuyo caso sacrificará la respuesta de graves. O puede mover el punto de cruce más abajo, para que el woofer no esté activo en frecuencias altas. Pero luego comienzas a ejercer una presión excesiva sobre el tweeter, que probablemente no tenga suficiente área de radiación o excursión (movimiento de adelante hacia atrás) para reproducir esas frecuencias más bajas.

Obviamente, muchos diseñadores de altavoces han hecho este compromiso con éxito porque hay innumerables altavoces de dos vías que suenan muy bien. Con algunas excepciones, prefiero altavoces de dos vías con tweeters de una pulgada y woofers de no más de 5,25 pulgadas, con puntos de cruce de alrededor de 2,2 kHz más o menos. Por supuesto, cualquier altavoz de dos vías se puede complementar con un subwoofer.

Sin embargo, hay dos excepciones aquí. La primera es que algunos controladores de alta frecuencia tienen suficiente respuesta en el rango medio para que puedan cruzarse con seguridad a un woofer a una frecuencia más baja, generalmente entre 800 Hz y 1,5 kHz. Estos incluyen tweeters de bocina que usan controladores de compresión (no tweeters de cúpula con una guía de ondas en forma de bocina), algunos tweeters de cinta y paneles electrostáticos y magnetoplanares. Es por eso que el diseño de dos vías funciona bien, por ejemplo, en los altavoces de bocina de JBL y Klipsch, así como en los altavoces electrostáticos de dos vías de MartinLogan.

La otra excepción es que los woofers grandes con poca masa en movimiento y alta sensibilidad pueden producir un rango medio de sonido natural y pueden cruzarse a frecuencias relativamente altas. A menudo, el woofer tendrá un marco plisado (la parte que conecta el cono a la canasta) en lugar del marco de medio rollo más común. Con uno de estos, puede obtener un sonido de rango completo de dos vías. Los ejemplos incluyen los monitores profesionales JBL M2 (que se muestran aquí) y los altavoces DeVore Fidelity Orangutan.

¿Cuál es la configuración ideal del controlador de altavoces?Tres vías (woofer/rango medio/tweeter)
La mayoría de los diseñadores de altavoces que conozco consideran que un diseño de tres vías es la mejor opción. Un diseño de tres vías le brinda la ventaja de los pequeños altavoces de rango completo descritos anteriormente: respuesta de frecuencia plana y dispersión constante en la mayor parte del rango vocal. Esto se debe a que los puntos de cruce suelen estar entre 300 y 600 Hz entre el woofer y el rango medio y entre 2,8 y 4 kHz entre el rango medio y el tweeter. Obtiene la amplia dispersión de un tweeter de una o 0,75 pulgadas sin preocuparse por la distorsión o falla del tweeter. El diseñador también es libre de usar un woofer más grande (o dos o tres) para obtener una respuesta de bajos más profunda. Un altavoz de tres vías bien diseñado puede ofrecer un manejo de alta potencia, un sonido extremadamente natural sin anomalías importantes en el equilibrio tonal y un rendimiento medido que es casi perfecto.

Sin embargo, eso no quiere decir que los altavoces de tres vías sean perfectos en todos los sentidos. Los parlantes que usan un controlador de rango medio que es del mismo tamaño o un poco más pequeño que el woofer son comunes; reproducirán más alto que los altavoces con controladores de rango medio más pequeños, pero por lo general no ofrecen esa dispersión de rango medio consistentemente amplia. Además, escuché algunas bocinas de tres vías donde el controlador de rango medio se cruzó con un woofer grande a una frecuencia demasiado alta, lo que hace que las voces suenen anormalmente hinchadas porque provienen de un woofer grande.

También es difícil fabricar un altavoz de tres vías a bajo costo. El diseñador tiene que agregar el controlador de rango medio, un gabinete interno separado para el controlador de rango medio, un gabinete más grande en general y, por lo general, dos o tres inductores adicionales, dos o tres capacitores adicionales y una resistencia adicional. Multiplique el costo de estas piezas adicionales por cinco o seis veces para obtener el aumento en el precio minorista, luego agregue un poco más para un envío más costoso y comenzará a comprender por qué hay pocos altavoces de tres vías con un precio inferior a $ 400 por par.

Una variante común del altavoz de tres vías es el altavoz de dos vías y media. Esto generalmente emplea un tweeter y dos o tres woofers a juego. El woofer más cercano al tweeter se cruza con el tweeter como de costumbre. Los woofers debajo de él tienen un filtro de paso bajo, generalmente de 300 a 800 Hz, por lo que aumentan la salida de graves del woofer superior, pero en su mayoría se mantienen fuera del rango medio. Si hiciera funcionar todos los woofers en paralelo, cruzándolos por completo con el tweeter, interferirían entre sí en el rango medio, produciendo haces de sonido verticalmente estrechos (llamados "lóbulos") en ciertas frecuencias. Si bien los diseños de dos vías y media le brindarán más graves que los modelos de dos vías comparables, aún presentan los mismos desafíos que los altavoces de dos vías cuando se trata de seleccionar el punto de cruce correcto entre el woofer y el tweeter.

Cuatro y más
Una vez que ingresa a los modelos de mayor precio, los altavoces de cuatro y cinco vías se vuelven comunes. En su mayor parte, estos son básicamente modelos de tres vías con un woofer grande agregado para graves más profundos. Tienen todas las ventajas de los modelos de tres vías con aún más bajos, pero a un costo mayor. Un diseño de cuatro vías es especialmente beneficioso para los altavoces con cruces de primer orden debido a la tensión que imponen a sus controladores.

Acabo de tocar la superficie de este tema aquí, y lo animo a aprender más al leer el LDC u otro buen libro de referencia sobre altavoces.

Fuente de grabación: hometheaterreview.com

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