¿Por qué la distorsión del subwoofer es diferente de la distorsión del amplificador?

Recientemente me alarmé al enterarme de que algunos participantes en un foro de audio afirmaban que un subwoofer que había medido tenía una distorsión "terrible". No me habría molestado si el subwoofer realmente tuviera una distorsión "terrible", pero este subwoofer es uno de los mejores que he medido en su rango de precio y tamaño. Sin embargo, no puedo culpar a los entusiastas de ese foro, porque cualquiera fuera del puñado de personas que realizan mediciones de salida de subwoofer habría pensado lo mismo.

El problema surgió cuando compartí las medidas de salida de mi subwoofer CEA-2010 con el fabricante y el fabricante, con mi permiso, las compartió con otro sitio web. (Felizmente comparto mis medidas CEA-2010 porque quiero promover el uso de medidas de salida en las revisiones de subwoofer). La confusión surgió porque el otro sitio web publicó mis números de distorsión, en lugar de solo la salida máxima en decibeles. Y si observa los números de distorsión del subwoofer, de hecho pueden verse "horribles".

Solo algunos antecedentes rápidos: CEA-2010 mide la salida de un subwoofer en diferentes frecuencias de sonido. El volumen se eleva hasta que la distorsión supera un cierto umbral, luego el volumen se vuelve a bajar ligeramente y el nivel se registra en decibelios. Aquí hay un ejemplo de las mediciones CEA-2010 en una revisión, y aquí hay una explicación detallada del proceso.

Ese número de dB suele ser todo lo que necesita saber, en mi opinión, pero el programa de software que utilizan la mayoría de los practicantes de CEA-2010 también le indica el porcentaje de distorsión armónica total (incluidos los armónicos del segundo al quinto), así que lo anoto para mis notas.. De vez en cuando menciono ciertos números de distorsión en mis revisiones en los casos en que siento que ilustran algo importante, pero generalmente no los incluyo porque me preocupa que el observador casual pueda mirarlos y asumir que el sub es "horrible". Eso es exactamente lo que sucedió en este caso.

El porcentaje de THD permitido por CEA-2010 no es exacto porque el método establece diferentes umbrales para diferentes armónicos (cuanto mayor y más audible sea el armónico, menor será el umbral). Pero, por lo general, el THD promedio permitido por CEA-2010 es de alrededor del 30 por ciento.

"¿¿¿QUÉ???" Me imagino a algunos entusiastas pensando en este momento. (Lo siento si te hice escupir un sorbo de café en tu computadora). Eso se debe a que los números de distorsión que estamos acostumbrados a ver son para dispositivos electrónicos, como amplificadores y preamplificadores, que operan en toda la banda de audio. Para un amplificador, el uno por ciento de THD es mucho; un umbral de audibilidad generalmente aceptado para la distorsión del amplificador y preamplificador es del 0,5 por ciento. Pero para los subwoofers, es el 10 por ciento. Lo he confirmado cientos de veces al hacer las pruebas CEA-2010. Por lo general, puedo comenzar a escuchar la distorsión cuando el volumen está un par de clics por debajo de lo que se requiere para romper uno de los umbrales CEA-2010, lo que generalmente significa alrededor del 10 por ciento de THD.

¿Por qué la distorsión es mucho más difícil de escuchar en los subwoofers? La respuesta es bastante simple. La distorsión armónica es la creación de armónicos falsos debido, por ejemplo, a que un amplificador se conduce más allá de la capacidad de voltaje de su fuente de alimentación, o al cono de un altavoz que se empuja al límite de lo que permite su suspensión. Esto convierte lo que debería ser una forma de onda agradable y limpia en una forma de onda "recortada", con un pico plano donde debería haber un pico redondeado. Cuanto más cuadrada se vuelve la forma de onda, más energía de alta frecuencia espuria se produce. Puede escuchar un ejemplo de esto en el siguiente video de YouTube:

Si está probando un amplificador con un tono de un kilohercio, el segundo armónico está a dos kHz, el tercero a tres kHz y así sucesivamente. Esto está justo en el área donde el oído humano es más sensible. Pero si está probando un subwoofer con un tono de 50 Hz, los armónicos de distorsión más altos se encuentran en 100, 150 y 200 Hz, una región en la que el oído humano no es muy sensible. Por lo tanto, lo que sería una distorsión extremadamente audible en un amplificador puede ser completamente inaudible en un subwoofer.

Algunos fabricantes de subwoofers pueden tratar de limitar la distorsión de sus productos a, digamos, un cinco por ciento. En la superficie, esto podría parecer una buena idea. Sin embargo, la forma en que logran este número bajo es configurando el limitador en el amplificador del subwoofer de manera conservadora. Esto puede crear su propio conjunto de problemas porque los otros altavoces del sistema no están gobernados por un limitador a menos que sean diseños activos (es decir, amplificados internamente). En un pasaje alto de una película de acción, el resto de los parlantes pueden estar sonando a todo volumen, mientras que el subwoofer se frena. Por lo tanto, todo lo que esté por encima de los 80 Hz se está reproduciendo a un nivel alto, pero todo lo que está por debajo de los 80 Hz está siendo bloqueado por el altavoz. limitador de subwoofer. Obtendrá un sonido delgado, que es mucho más objetable desde el punto de vista sonoro que un poco de distorsión del subwoofer.

Por supuesto, si estamos hablando de un gran subwoofer que ofrece 118 dB a 50 Hz mientras se mantiene por debajo del cinco por ciento de distorsión, probablemente no escuchará el problema del que estoy hablando anteriormente. Sin embargo, a menos que seas un fanático de los graves, probablemente no tocarás el subwoofer mucho más alto que eso de todos modos, así que me parece que no tiene mucho sentido configurar el limitador de manera tan conservadora, excepto con el propósito de publicar muy bajo. números de distorsión.

En pocas palabras: cuando se trata de la salida del subwoofer, los dB son principalmente lo que importa.