Por que a distorção do subwoofer é diferente da distorção do amplificador

Fiquei alarmado recentemente ao saber que alguns participantes em um fórum de áudio estavam alegando que um subwoofer que eu havia medido tinha uma distorção "horrível". Não teria me incomodado se o subwoofer realmente tivesse uma distorção "horrível", mas esse sub é um dos melhores que já medi em sua faixa de preço e tamanho. No entanto, não posso culpar os entusiastas desse fórum, porque qualquer pessoa fora do punhado de pessoas que faz medições de saída de subwoofer teria pensado a mesma coisa.

O problema surgiu quando compartilhei minhas medições de saída do subwoofer CEA-2010 com o fabricante, e o fabricante, com minha permissão, as compartilhou com outro site. (Eu compartilho com prazer minhas medições CEA-2010 porque quero promover o uso de medições de saída em revisões de subwoofer.) A confusão surgiu porque o outro site publicou meus números de distorção, em vez de apenas a saída máxima em decibéis. E se você observar os números de distorção do subwoofer, eles podem realmente parecer "terríveis".

Apenas algumas informações rápidas: o CEA-2010 mede a saída de um subwoofer em diferentes frequências de som. O volume é aumentado até que a distorção exceda um certo limite, então o volume é ligeiramente reduzido e o nível é registrado em decibéis. Aqui está um exemplo de medições CEA-2010 em uma revisão e aqui está uma explicação detalhada do processo.

Esse número de dB geralmente é tudo o que você precisa saber, na minha opinião, mas o programa de software que a maioria dos praticantes do CEA-2010 usa também informa a porcentagem total de distorção harmônica (incluindo o segundo ao quinto harmônico), então anoto isso para minhas anotações. Ocasionalmente, menciono certos números de distorção em minhas resenhas nos casos em que sinto que ilustram algo importante, mas geralmente não os incluo porque me preocupo que o observador casual possa olhar para eles e supor que o submarino é "horrível". Foi exatamente o que aconteceu neste caso.

A porcentagem de THD permitida pelo CEA-2010 não é exata porque o método define diferentes limiares para diferentes harmônicos (quanto mais alto e mais audível o harmônico, menor o limiar). Mas geralmente o THD médio permitido pelo CEA-2010 é de cerca de 30%.

"O QUE???" Posso imaginar alguns entusiastas pensando agora. (Desculpe se acabei de fazer você cuspir um bocado de café no seu computador.) Isso porque os números de distorção que estamos acostumados a ver são para eletrônicos, como amplificadores e pré-amplificadores, que operam em toda a banda de áudio. Para um amplificador, um por cento de THD é muito; um limite de audibilidade geralmente aceito para distorção de amplificador e pré-amplificador é de 0,5 por cento. Mas para subwoofers, são 10%. Confirmei isso centenas de vezes ao fazer testes CEA-2010. Normalmente, posso começar a ouvir a distorção quando o volume está alguns cliques abaixo do necessário para quebrar um dos limites do CEA-2010, o que normalmente significa cerca de 10% de THD.

Por que a distorção é muito mais difícil de ouvir nos subwoofers? A resposta, na verdade, é bastante simples. A distorção harmônica é a criação de falsos harmônicos – devido, por exemplo, a um amplificador sendo conduzido além da capacidade de tensão de sua fonte de alimentação, ou um cone de alto-falante sendo empurrado para os limites do que sua suspensão permite. Isso converte o que deveria ser uma forma de onda limpa e bonita em uma forma de onda "recortada", com um pico plano onde deveria haver um pico arredondado. Quanto mais quadrada a forma de onda se torna, mais energia espúria de alta frequência é produzida. Você pode ouvir um exemplo disso no vídeo do YouTube abaixo:

Se você estiver testando um amplificador com um tom de um kilohertz, o segundo harmônico está em dois kHz, o terceiro está em três kHz e assim por diante. Isso é bem na área onde o ouvido humano é mais sensível. Mas se você estiver testando um subwoofer com um tom de 50 Hz, os harmônicos de distorção mais altos estão em 100, 150 e 200 Hz, uma região onde o ouvido humano não é muito sensível. Assim, o que seria uma distorção extremamente audível em um amplificador pode ser completamente inaudível em um subwoofer.

Alguns fabricantes de subwoofers podem tentar limitar a distorção de seus produtos a, digamos, cinco por cento. Na superfície, isso pode parecer uma boa ideia. No entanto, a maneira como eles estão alcançando esse número baixo é definindo o limitador no amplificador do subwoofer de forma conservadora. Isso pode criar seu próprio conjunto de problemas porque os outros alto-falantes no sistema não são governados por um limitador, a menos que sejam projetos ativos (ou seja, amplificados internamente). Em uma passagem alta de filme de ação, o resto dos alto-falantes pode estar explodindo, enquanto o subwoofer se controla. Então, tudo acima de 80 Hz está tocando em um nível alto, mas tudo abaixo de 80 Hz está sendo preso pelo limitador do subwoofer. Você obterá um som fino, que é muito mais censurável do que um pouco de distorção do subwoofer.

Claro, se estivermos falando de um grande subwoofer que oferece 118 dB a 50 Hz enquanto permanece sob 5% de distorção, você provavelmente não ouviria o problema de que estou falando acima. No entanto, a menos que você seja um maníaco total do baixo, você provavelmente não tocará o sub muito mais alto do que isso, então parece-me que não faz sentido definir o limitador de forma tão conservadora – exceto para fins de publicação muito baixo números de distorção.

Conclusão: Quando se trata de saída de subwoofer, os dBs são principalmente o que importa.