Un altavoz (tambien conocido como parlante , altoparlante , bocina o corneta , mayormente en America del Sur ) es un transductor electroacustico , ^{[ 1 ]} ​ esto es, un dispositivo que convierte una senal electrica de audio en ondas mecanicas de sonido . ^{[ 2 ]} ​ Un sistema de altavoz, generalmente referido simplemente como altavoz , incluye uno o mas transductores, un bafle, conexiones electricas, y posiblemente incluya un filtro de cruce . El transductor puede verse como un motor lineal conectado a un diafragma que acopla el movimiento del motor al movimiento del aire. Una senal de audio, tipicamente de un microfono , grabacion o transmision de radio, se amplifica electronicamente a un nivel de potencia suficiente como para mover el motor y este reproduce el sonido correspondiente a la senal electrica original. Realiza la funcion inversa que un microfono. Se pueden encontrar pequenos altavoces en radios , televisores , reproductores de musica portatiles y computadoras . Los altavoces grandes se utilizan en sistemas de sonido potentes de alta fidelidad , Instrumentos musicales electronicos , sistemas de refuerzo de sonido en cines y teatros y megafonia .

Terminologia [ editar ]

El termino altavoz se refiere a los transductores individuales o a un sistema completo de altavoces, tambien referido como ≪caja acustica≫, que consiste en un bafle , uno o mas transductores y un filtro de cruce . En Costa Rica, El Salvador, Honduras, Nicaragua, Peru, Chile y Argentina al altavoz se le conoce como parlante ^{[ 3 ]} ​ o altoparlante , ^{[ 4 ]} ​ bocina en Mexico, Panama, Colombia y Ecuador ?aunque se entiende el significado de ≪altavoz≫ y de ≪altoparlante≫?. Por su parte, en Venezuela se le conoce como corneta. ^{[ 5 ]} ​

Para poder reproducir adecuada y exactamente un amplio rango de frecuencias, la mayoria de los sistemas utilizan mas de un altavoz (transductor), particularmente para un mayor nivel de presion sonora o maxima precision. Se utilizan altavoces individuales para reproducir diferentes bandas de frecuencias; llamados: subwoofer (para muy bajas frecuencias); woofer (bajas frecuencias); altavoz-medio (frecuencias medias); tweeter (altas frecuencias); e incluso supertweeter (las frecuencias audibles mas altas y mas alla ). Cuando se utiliza mas de un altavoz en un sistema se coloca un filtro de cruce para separar la senal de entrada en sus distintas bandas de frecuencia y dirigirlas al transductor adecuado. Un altavoz con n bandas de frecuencia diferentes, se define como ≪altavoz de n vias≫. Los mas usuales son el altavoz de 2 vias y el Altavoz de 3 vias . En lo que se conoce como altavoz activo , el amplificador esta incluido en la propia caja, estos son cada vez mas comunes, especialmente como altavoces de ordenador.

Principios basicos [ editar ]

Cuando se pone en funcionamiento un altavoz, su membrana hace vibrar el aire por delante, pero tambien por detras. En el movimiento de la vibracion cuando la membrana avanza, la presion del aire aumenta por delante, pero disminuye por detras, y viceversa cuando la membrana retrocede: Decimos que la onda trasera esta desfasada 180 ° . Por lo tanto, los cambios en la presion del aire (sonido) no se transmiten correctamente al aire circundante, ya que el aire tiende a circular entre la parte frontal y la parte posterior de la membrana para igualar las presiones. Este es el llamado fenomeno de cortocircuito acustico, muy significativo a bajas frecuencias. La solucion es poner un bafle para suprimir (o al menos atenuar) las radiaciones traseras y que no cancelen las delanteras. En la practica, llamamos carga acustica a la forma en que gestionaremos este problema. Los especialistas han encontrado multitud de formas, mas o menos complejas, de resolverlo. ^{[ 6 ]} ​ El diseno del bafle influye significativamente en la calidad de sonido obtenida.

Un sistema de altavoz generalmente contiene no solo los altavoces, sino tambien filtros, modulos de amplificacion, botones de encendido o de ajuste, rejillas protectoras o incluso puertos de ventilacion en el caso de una caja acustica tipo bass-reflex . Finalmente, esta equipado con conectores destinados a conectar un amplificador u otra fuente que contenga la senal sonora a emitir. Algunos altavoces llamados ≪ inalambricos ≫ puede prescindir de dicha conexion, la senal que llega mediante la transmision de radio (actualmente el sistema Bluetooth es el mas habitual para productos de consumo). Dichos altavoces suelen funcionar con pilas o con baterias, lo que los convierte en dispositivos moviles.

Existen multitud de tipos de sistemas de altavoces que corresponden por un lado a una amplia variedad de usos, y por otro lado a diferentes niveles de calidad, considerandose generalmente que los altavoces son el eslabon mas debil en la cadena de reproduccion del sonido junto con la sala de escucha. El uso que se quiera hacer es, por tanto, fundamental: sistema de sonido , monitorizacion, Hi-Fi o incluso cine en casa . El genero musical , contrariamente a la creencia popular, no influye en la eleccion de los sistemas de altavoces. Un sistema de altavoces de buena calidad debe poder reproducir correctamente cualquier tipo de sonido. Incluso forma parte de los criterios y tecnicas para la seleccion de una caja acustica. Sin embargo, el uso final determina los criterios de seleccion, por lo que no utilizaremos las mismas soluciones para distribuir musica en un supermercado que para proporcionar sonido para un concierto al aire libre.

Historia [ editar ]

A la izquierda un fonografo con cilindro de Edison, a la derecha un gramofono de 1910.

El primer dispositivo que permitio al publico en general escuchar musica en casa fue el fonografo , patentado por Thomas Edison. 19 de diciembre de 1877. Le siguio el gramofono inventado por Emile Berliner en 1888, que utilizaba soportes en forma de disco. En estos dos dispositivos, no hay ≪altavoz≫ estrictamente hablando: el sonido es emitido por una membrana unida a la aguja que esta en contacto con el soporte y solo esta amplificado por una bocina .

El principio de la bocina acustica ^{[ 7 ]} ​ consiste en realizar una adaptacion de impedancia entre la membrana emisora y el aire ambiente. Se obtiene asi una mejora espectacular en la eficiencia de modo que las bocinas siguen siendo, al menos para las frecuencias medias y altas, utilizadas casi universalmente en el ambito de la sonorizacion de potencia. Para los graves, el tamano de la bocina a menudo se vuelve prohibitivo por lo que esta solucion sigue siendo poco comun, pero debemos mencionar la caja acustica Klipschorn de Klipsch, creada en la decada de 1940, que utiliza una bocina para graves gracias a aprovecharse de las paredes de la sala, colocado en la esquina. ^{[ 8 ]} ​

Johann Philipp Reis instalo un altavoz electrico en su telefono en 1861; fue capaz de reproducir tonos claros, pero tambien podia reproducir el habla amortiguada despues de algunas revisiones. ^{[ 9 ]} ​ Alexander Graham Bell patento su primer altavoz electrico (capaz de reproducir el habla inteligible) como parte de su telefono en 1876, que fue seguido en 1877 por una version mejorada de Werner von Siemens . Durante este tiempo, Thomas Edison recibio una patente britanica para un sistema que usaba aire comprimido como mecanismo de amplificacion para sus primeros fonografos de cilindro, pero finalmente se decidio por el familiar cuerno de metal impulsado por una membrana unida a la aguja. En 1898, Horace Short patento un diseno para un altavoz accionado por aire comprimido; luego vendio los derechos a Charles Parsons , al que se le otorgaron varias patentes britanicas adicionales antes de 1910. Unas pocas companias, entre ellas la Victor Talking Machine Company y Pathe , produjeron reproductores de discos utilizando altavoces de aire comprimido. Sin embargo, estos disenos estaban significativamente limitados por su mala calidad de sonido y su incapacidad para reproducir el sonido a bajo volumen. Se utilizaron variantes del sistema para aplicaciones de publicidad y, mas recientemente, se han utilizado otras variaciones para probar la resistencia de los equipos espaciales a los niveles de sonido y vibracion muy fuertes que produce el lanzamiento de cohetes. ^{[ 10 ]} ​

Altavoz de bobina movil [ editar ]

Prototipo del altavoz de bobina movil, de Rice y Kellogg en 1925, sin el electroiman mostrando la bobina movil unida a la membrana.

La primera version comercial del altavoz, vendido con el receptor RCA Radiola, tenia una membrana de solo 6 pulgadas. En 1926 se vendia por 250$ equivalente aproximadamente a 3000$ actualmente.

El primero Altavoz dinamico (de bobina movil) experimentales lo invento Oliver Lodge en 1898. ^{[ 11 ]} ​ Los primeros altavoces de bobina movil practicos, fueron fabricados por el ingeniero danes Peter L. Jensen and Edwin Pridham en 1915, en Napa , California. ^{[ 12 ]} ​ Como los altavoces anteriores, usaban bocinas para amplificar el sonido producido por un pequeno diafragma. A Jensen se le negaron las patentes. Sin exito intentando vender su producto a las companias telefonicas, en 1915 cambiaron su tactica a las radios y la megafonia , llamando a su producto Magnavox . Jensen fue durante anos de la invencion del altavoz parcialmente propietario de la compania Magnavox. ^{[ 13 ]} ​ Pero los verdaderos comienzos del altavoz de bobina movil tal como lo conocemos se remontan a 1925, cuando Chester W. Rice y Edward W. Kellogg lo patentaron (Patente US 1,707,570. 2 de abril de 1929), junto con un amplificador capaz de entregar una potencia de 1 watt para su dispositivo. Este ultimo, el Radiola Modelo 104, con amplificador incorporado, fue lanzado al ano siguiente. La diferencia principal entre los intentos anteriores y la patente de Rice y Kellogg es el ajuste de los parametros mecanicos para obtener una respuesta en frecuencia relativamente plana. ^{[ 14 ]} ​ Nos referimos al altavoz Rice-Kellogg para designar este primer modelo. Sin embargo, la paternidad esta en disputa, ya que se ha realizado un trabajo similar en otros paises desarrollados. ^{[ 15 ]} ​

Los primeros altavoces usaban electroimanes porque los imanes permanentes grandes y potentes no estaban disponibles a un precio razonable. La bobina del electroiman se activaba con una corriente por otro par de conexiones. Esta bobina tenia una segunda funcion, usandose como una bobina de choque filtrando la alimentacion del amplificador de audio, al que estaba conectado el altavoz. ^{[ 16 ]} ​ El rizado en alterna en la corriente, se atenuaba por el hecho de pasar por la bobina de choque. Sin embargo, las frecuencias alternas presenten en la alimentacion del amplificador tendia a modular la senal de audio que pasaba por la bobina movil, resultando en un zumbido audible. En 1930 Peter L. Jensen presento el primer altavoz comercial de iman permanente; sin embargo, los pesados imanes de hierro de la epoca no eran practicos y los altavoces con electroimanes fueron predominantes hasta que la amplia disponibilidad de imanes ligeros de alnico estuvo disponibles despues de la segunda guerra mundial.

Los altavoces siguen utilizando el mismo principio basico y han tomado su forma definitiva con bastante rapidez, pero han evolucionado mucho: los materiales utilizados y el diseno y las pruebas con sistemas informatizados significan que el rendimiento ha experimentado un progreso considerable, incluso en los modelos para el mercado de gran consumo.

Los primeros sistemas de altavoces [ editar ]

En los anos 1930 los fabricantes de altavoces empezaron a combinar dos o tres conjuntos de altavoces, cada uno optimizado para diferentes bandas de frecuencia, para mejorar la respuesta en frecuencia e incrementar el nivel de presion sonora . ^{[ 17 ]} ​ En 1937 El primer sistema comercial para salas de cine, ≪El sistema de altavoz de bocina Shearer para teatros≫ ^{[ 18 ]} ​ un sistema de dos vias se introdujo por Metro-Goldwyn-Mayer . Usaba dos altavoces de 15" de baja frecuencia, un filtro de cruce de 375 Hz y un solo altavoz de bocina multicelular con dos altavoces de compresion para las altas frecuencias. John Kenneth Hilliard, James Bullough Lansing y Douglas Shearer participaron en la creacion del sistema. En la Exposicion General de Nueva York de 1939 un sistema muy grande de megafonia de dos vias se monto en una torre en Flushing Meadows . Ocho altavoces de 27" de baja frecuencia disenados por Rudy Bozak en su papel como ingeniero jefe de Cinaudagraph. Junto con Altavoces de alta frecuencia fabricados por Western Electric . ^{[ 19 ]} ​

En 1943 Altec Lansing introdujo el 604 , que se convirtio en su altavoz coaxial con mas exito. Incorporaba Un altavoz de bocina de alta frecuencia que enviaba el sonido a traves de un agujero en el iman de un woofer de 15" para obtener unas prestaciones de fuente puntual. ^{[ 20 ]} ​ El sistema de altavoz ≪Voice of the Theatre≫ de Altec, presentado en 1945 ofrecia mas claridad y coherencia a los altos niveles de potencia necesarios en las salas de cine. ^{[ 21 ]} ​ La Academia de Artes y Ciencias Cinematograficas lo convirtio en el estandar de la industria en 1955. ^{[ 22 ]} ​

En 1954 Edgar Villchur desarrollo el principio de la ≪ suspension acustica ≫ ^{[ 23 ]} ​ ^{[ 24 ]} ​ ^{[ 25 ]} ​ en el diseno de los altavoces. Esto permitia una mejor respuesta de bajos que anteriormente para altavoces montados en una caja menor. El y su socio Henry Kloss crearon la empresa Acoustic Research para fabricar sistemas de altavoces usando este principio. Posteriormente, El desarrollo en diseno de bafles y materiales ha traido sensibles mejoras audibles.

Las mejoras mas notables en los altavoces dinamicos modernos, y los sistemas de altavoces que los utilizan, han sido mejoras en los materiales de los diafragmas, materiales mejorados para imanes permanentes, tecnicas de medicion mejoradas y aplicacion del analisis computarizado por el metodo de los elementos finitos . En bajas frecuencias, la aplicacion de la teoria de redes electricas al rendimiento acustico ha permitido un diseno variado de bafles iniciado por Neville Thiele en 1961 y Richard H. Small en 1973 que marco un avance decisivo en el modelado permitiendo la explotacion eficiente de este tipo de carga. Tanto es asi que los parametros electromecanicos de los altavoces ahora estan asociados a su nombre bajo la denominacion de Parametros de Thiele y Small o ≪Parametros T/S≫. ^{[ 26 ]} ​ Para la construccion de la caja propiamente, aunque todavia se utiliza mucho la madera, cada vez se utilizan mas materiales sinteticos. Ademas de sus propias cualidades, permite formas complejas, mas adecuadas para una buena acustica que un paralelepipedo, lo que era imposible a un precio razonable con materiales tradicionales.

Diseno de sistema [ editar ]

Filtro de cruce [ editar ]

Cada altavoz solo debe recibir el rango de frecuencia previsto para el. Para ello, la senal se puede filtrar antes de la amplificacion (denominado filtrado activo) o despues de la amplificacion (denominado filtrado pasivo). Los filtros de cruce pasivos no necesitan alimentacion, pero tienen alguna desventaja: Pueden necesitar inductancias y condensadores grandes debido a la potencia a soportar, pues estan despues de amplificador. Disponibilidad limitada de los componentes necesarios que soporten dichas potencias. Modifican la impedancia de carga vista por el amplificador. ^{[ 27 ]} ​ A diferencia de los filtros de cruce activos, que pueden tener ganancia, los filtros pasivos tienen una atenuacion inherente en la banda de paso. Que suele llevar a una reduccion del factor de amortiguacion propio del altavoz. ^{[ 28 ]} ​

Activo [ editar ]

Un filtro de cruce activo es un filtro electronico que divide la senal en diferentes bandas de frecuencia antes de la amplificacion de potencia, por lo que requieren como minimo un amplificador para cada banda. ^{[ 28 ]} ​ Tambien se puede usar un filtro pasivo antes de la amplificacion, pero no es una tecnica habitual, pues es menos flexible que un filtro activo. Cualquier solucion que utiliza un filtro de cruce antes de la amplificacion, se denomina comunmente bi-amplificador, tri-amplificador y asi sucesivamente en funcion del numero de canales. ^{[ 29 ]} ​ Pueden incluso incluir alineacion de fase o tiempo entre las distintas bandas de frecuencia, ecualizacion y compresion dinamica . ^{[ 28 ]} ​

El diseno de los filtros de cruce se vuelve rapidamente bastante complejo, por lo que cada vez mas, los filtros mas elaborados se realizan en formato activo. De hecho, los componentes para el filtrado pasivo son sensiblemente mas criticos y las inductancias necesarias son mas caras a medida que disminuye la frecuencia de filtrado. Por este motivo, los subwoofers se fabrican casi exclusivamente con filtrado activo.

pasivo [ editar ]

Tradicionalmente, la gran mayoria de cajas acusticas utilizaban filtrado pasivo. Este filtro de cruce, insertado entre la entrada de la caja acustica y los altavoces, distribuye las bandas de frecuencia al altavoz correspondiente que puede reproducirla. Esta compuesto principalmente por condensadores , inductancias y resistencias pero puede integrar otros componentes para la proteccion de los transductores contra el exceso de potencia. Los componentes pueden soldarse en un circuito impreso , o incluso insertarse directamente en el cableado interno de la caja para las implementaciones mas simples. los Altavoces con filtro pasivo integrado, solo requieren la llegada de una senal de sonido amplificada, no necesitan alimentacion.

El filtro de cruce pasivo de una caja acustica puede ser muy simple, limitandose a un condensador en serie en el tweeter para un altavoz de dos vias. En este caso, constituye un filtro paso alto de 6 dB/ octava , el woofer no se filtra y ve su respuesta atenuarse naturalmente en la parte superior de su espectro de sonido. Este tipo de filtrado es comun en la gama basica. Los filtros mas sofisticados generalmente tienen un circuito por via, utilizando multiples componentes para lograr pendientes de 12 dB/octava (segundo orden) o 18 dB/octava (tercer orden). El filtro tambien puede integrar circuitos de correccion para el altavoz utilizado.

Al contrario de lo que podria pensarse, el filtrado pasivo no solo se usa en los altavoces multi-via. En un altavoz unidireccional (generalmente equipado con un solo altavoz de rango completo), es posible integrar un filtro pasivo destinado a mejorar la respuesta de frecuencia del altavoz utilizado. ^{[ 27 ]} ​ Naturalmente, la operacion se realiza a expensas de la eficiencia, pero cuando este punto no es critico, esta tecnica puede aportar una mejora significativa en la calidad del sonido.

Bafle [ editar ]

La mayoria de los sistemas de altavoces consisten en altavoces montados en un bafle o caja acustica. El objetivo del bafle es evitar que las ondas sonoras provenientes de la parte trasera de los altavoces hagan una interferencia destructiva con la frontal. Las ondas traseras estan desfasadas 180° de las frontales, por lo que sin bafle crean cancelaciones que degradan tanto el nivel y la calidad del sonido a bajas frecuencias.

El bafle mas sencillo es un panel plano con agujeros donde se montan los altavoces. Sin embargo, en esta solucion las frecuencias de sonido con longitudes de onda mayores que las dimensiones del bafle se cancelan debido al Cortocircuito acustico . ^{[ 30 ]} ​ Con un panel infinito se pueden eliminar completamente estas interferencias. Una caja sellada suficientemente grande, puede aproximarse a este funcionamiento. ^{[ 31 ]} ​ ^{[ 32 ]} ​ Como los paneles de dimension infinita son imposibles, la mayoria de las cajas acusticas funcionan conteniendo la radiacion posterior del diafragma al moverse. Una caja sellada impide la transmision posterior del altavoz confinando el sonido en una caja rigida y estanca. Tecnicas para reducir la transmision del sonido a traves de las paredes de la caja incluyen: paredes mas gruesas, material absorbente, soportes internos, paneles curvos, o mas raramente, materiales viscoelasticos o finas laminas de plomo aplicadas en los paneles interiores.

Sin embargo, una caja rigida refleja el sonido internamente, que se transmite al exterior a traves del diafragma del altavoz, degradando la calidad del sonido. Esto se puede reducir con absorcion interior, usando materiales absorbentes (a menudo llamado ≪atenuacion≫) como fibra de vidrio , lana o guata de fibra sintetica dentro de la caja. La forma interna de la caja tambien se puede disenar para reducir el efecto, reflejando los sonidos alejandolos del diafragma a donde puedan ser absorbidos.

Otros tipos de cajas acusticas modifican la radiacion posterior de forma que se sumen constructivamente a la senal del cono frontal. Disenos que usan este principio como ≪bass-reflex≫, ≪radiador pasivo≫ o ≪linea de transmision≫ se usan a menudo para extender la respuesta efectiva a bajas frecuencias incrementando la respuesta a baja frecuencia del altavoz.

Para hacer la transicion entre los altavoces lo mas continua posible, los disenadores de sistemas han intentado alinear en el tiempo los altavoces moviendo sus posiciones de montaje adelante o atras de forma que el centro acustico de cada altavoz este en el mismo plano vertical. Esto tambien puede incluir inclinar el frontal del altavoz hacia atras, poner cajas individuales a cada altavoz, o mas raramente usar filtros electronicos para el mismo fin. Estos intentos han resultado en cajas acusticas bastante inusuales.

La forma de montar los altavoces incluyendo las cajas acusticas, pueden causar difraccion resultando en picos y valles de la respuesta en frecuencia. El problema es mayor en altas frecuencias, donde las longitudes de onda son similares o menores que las medidas de la caja. El efecto se puede minimizar redondeando los bordes de la caja, curvando el mismo bafle, usando una caja mas pequena o estrecha, modificando la ubicacion de los altavoces, usando materia absorbente alrededor del altavoz o usando una combinacion de estas y otras estrategias.

Pantalla infinita [ editar ]

Es un sistema de colocacion para altavoces dinamicos, que consiste en integrar el altavoz en una gran superficie plana (por ejemplo, una pared) con un agujero circular en el centro (donde va alojado el cono del altavoz).

Caja sellada [ editar ]

Es simplemente una caja hermetica, cuyo proposito es eliminar el cortocircuito acustico atrapando la radiacion trasera en un volumen relativamente pequeno. ^{[ 33 ]} ​ Puede rellenarse o acolcharse con material absorbente segun necesidades.

La membrana esta en ≪suspension acustica≫, Porque el volumen de aire (VB) contenido actua como un resorte y lo frena. ^{[ 33 ]} ​ Por lo tanto, su volumen debe calcularse de acuerdo con las caracteristicas del altavoz: frecuencia de resonancia al aire libre (FS o FR), volumen de aire equivalente a la elasticidad de la suspension (VAS) y, su factor de calidad total (QTS).

La respuesta de graves conserva la mejor extension de graves sin sobre respuesta cuando QTC = 0,707.

${\displaystyle QTC=QT{\sqrt {{\frac {VAS}{VB}}+1}}}$

A un volumen comparable, la frecuencia de corte en los graves es mayor que en una caja tipo bass-reflex , pero con una pendiente mas suave a 12 dB/octava por debajo de la frecuencia de corte ( F c).

Una caja cerrada muy grande se denomina caja infinita . En este caso, el aire que contiene ya no hace efecto resorte. El resultado, se acerca al del bafle infinito . Este tipo de cerramiento se puede lograr integrando uno o mas altavoces en la pared de una sala, siendo entonces la caja infinita la sala de al lado.

Caja Bass reflex [ editar ]

Es un sistema de construccion de cajas acusticas para mejorar la respuesta en bajas frecuencias. En una de las paredes de la caja se abre un puerto (orificio en forma de tubo) y todos los parametros que afectan al volumen interno de la caja estan previstos para que el aire en el interior del tubo resuene en una baja frecuencia determinada.

Son facilmente identificables gracias a su(s) puerto(s). El principio es recuperar la radiacion trasera para agregarla en fase con la radiacion frontal. ^{[ 33 ]} ​ Se basan en el principio del resonador de Helmholtz, que consta de un volumen y uno (o mas) puertos. El puerto se caracteriza por su superficie y su longitud, que define un volumen de aire que circula en el mismo y por tanto una frecuencia natural, asi como resonancias secundarias.

Radiador pasivo [ editar ]

Es una variacion del bass reflex , que utiliza un woofer sin motor (bobina e iman) en lugar del puerto. El termino exacto es ≪radiador pasivo≫. Permite una extension de la respuesta de graves, al igual que su homologo. Este sistema posee mejor respuesta a las bajas frecuencias, pero su construccion resulta cara y puede tener algo de perdida de potencia.

Altavoz de bocina [ editar ]

los altavoces de bocina son los sistemas de altavoces mas antiguo. El uso de bocinas acusticas como amplificadores de voz megafonos se remonta por lo menos al siglo  XVIII ^{[ 34 ]} ​ y las bocinas se usaban en Fonografos mecanicos desde 1877. Un altavoz de bocina utiliza una guia ondas conformada delante del altavoz para incrementar la directividad del sistema. Transformando una pequena superficie con alta presion en el cono a una gran superficie con baja presion en la boca de la bocina. Esto transforma la impedancia electroacustica/mecanica entre el altavoz y el ambiente, incrementando la eficiencia y enfocando el sonido en una direccion.

El tamano de la garganta, boca, la longitud de la bocina, asi como la forma con la que se expande, se deben seleccionar cuidadosamente para adaptarse al altavoz y permitir que esta funcion de transformacion ocurra en una banda de frecuencias (todas las bocinas tienen un rendimiento pobre fuera de sus limites acusticos, tanto en altas como en bajas frecuencias). La longitud y seccion de la boca requeridas para bajas frecuencias necesitan bocinas de mas de un metro de largo. Las ≪bocinas plegadas≫ pueden reducir el tamano total, pero obligan al disenador a hacer compromisos y a una mayor complicacion de coste y fabricacion.

Un altavoz de bocina puede tener una eficiencia de hasta 110 dB a 2,83V (1W a 8Ω)a 1 metro. Esto es cien veces superior a lo obtenido con un altavoz dinamico que suelen llegar a una eficiencia de 90 dB y son imprescindibles en aplicaciones donde se requieren altos niveles sonoros o la amplificacion esta limitada.

linea de transmision [ editar ]

Es un diseno de caja acustica que utiliza una linea de transmision acustica en el interior de la caja. El sonido de la parte posterior del altavoz se dirige por un conducto largo y acolchado (generalmente plegado) con un orificio al final que lo comunica con el exterior, creando interferencias constructivas a bajas frecuencias con el altavoz. Comparado con los disenos relativamente simples de las cajas selladas o bass reflex, permite un mayor control de la energia y el sonido resultante.

Bafle abierto (bafle plano y sus variantes) [ editar ]

Es una caja abierta sin fondo o simplemente una placa mas o menos grande, que separa la onda trasera del altavoz de la onda delantera, limitando asi el cortocircuito acustico. El bafle debe ser tanto mas grande como se desee bajar en frecuencia. ^{[ 35 ]} ​ El cortocircuito acustico todavia se produce a bajas frecuencias, para longitudes de onda que superan el tamano de la placa.

Sistemas de conexion [ editar ]

Para conectar una caja acustica a una fuente de senal de audio, esta equipada con uno o mas conectores. Estos conectores difieren (al menos en principio) segun se trate de un altavoz pasivo o amplificado. En el primer caso, se trata de poder transmitir una potencia que puede ser significativa (varios cientos de vatios) y una alta tension, potencialmente peligrosa. En el segundo, la potencia es insignificante y el voltaje bajo. los requisitos son muy diferentes. Ademas, dependiendo del uso previsto del altavoz (escucha domestica, instalacion de sistemas de sonido fijos, sistemas de sonido moviles, musicos), los conectores y las cualidades requeridas varian enormemente.

altavoces pasivos [ editar ]

Las cajas acusticas pasivas, destinadas a ser conectadas a un amplificador de potencia, deben utilizar conectores capaces de transmitir potencia sin perdidas apreciables y garantizar una buena seguridad tanto para el usuario como para el equipo (sin riesgo de cortocircuito).

Para utilizaciones de gran consumo (alta fidelidad y similares) han surgido dos tipos de conectores: por un lado, los terminales de presion (se introduce un cable en un orificio presionando un boton y cuando se suelta un sistema de guillotina asegura el contacto) y los bloques de terminales tambien aceptan el conector banana de 4 mm . ^{[ 35 ]} ​ Estos bloques de terminales pueden recibir el extremo de cables desnudos o provistos de terminales. A menudo son los conectores preferidos por los aficionados exigentes porque ofrecen una mayor superficie de contacto y una mayor universalidad de uso. Aunque una directiva europea prohibe el uso de enchufes tipo banana para voltajes superiores a 25 V , siguen siendo muy utilizados porque son muy practicos. El principal inconveniente de todos estos modos de conexion es la ausencia de un dispositivo de polaridad. Asi, es posible conectar un altavoz al reves, lo que no presenta ningun riesgo, pero deteriora mucho la reproduccion acustica ya que algunos de los transductores de la instalacion presentan una inversion de fase. Por tanto, es necesario verificar este punto, la tecnica convencional consiste en utilizar una pila: cuando se conecta una pila a un altavoz o una caja acustica, la membrana del altavoz avanza si la conexion es correcta (positivo con positivo y negativo con negativo) y retrocede si la conexion esta en contrafase.

Para usos profesionales, se impone el conector Speakon : ^{[ 36 ]} ​ especialmente disenado para este uso por Neutrik, no presenta riesgo de error o invertir la conexion y se bloquea automaticamente, evitando cualquier desconexion intempestiva. Hay varios modelos de conectores Speakon para satisfacer necesidades especificas. Los altavoces profesionales casi siempre estan equipados con al menos dos conectores para proporcionar retroalimentacion de modulacion para combinaciones de altavoces u otras necesidades.

Los musicos han utilizado durante mucho tiempo (y con frecuencia siguen utilizando) conectores jack de 6,35 mm ( 1/4 de pouce ). ^{[ 37 ]} ​ Este conector, muy economico y practico, tiene el inconveniente de ser utilizado para otros usos, de ahi el riesgo de danos por confusion. Ademas (aparte de los modelos en angulo bastante raros) sobresale de la parte posterior del altavoz y, por lo tanto, se puede romper facilmente. Tambien se puede desconectar facilmente si se tira del cable, por lo que debe evitarse su uso para este fin. Las tomas (al menos para este trabajo) se encuentran principalmente en equipos semiprofesionales, pero pueden estar presentes en paralelo con otros conectores, especialmente Speakon.

Por ultimo, en ocasiones se han utilizado conectores XLR profesionales para la conexion de altavoces pasivos, pero, es una practica no recomendable por los riesgos de confusion con los usos habituales de este tipo de conector.

altavoces amplificados [ editar ]

Las cajas acusticas que incorporan amplificador de potencia pueden recibir, segun modelo, una senal analogica a nivel de linea o una senal digital segun un estandar correspondiente a su uso.

Los altavoces profesionales (sistema de sonorizacion y similares) utilizan, para conexiones analogicas, conectores XLR con conexiones balanceadas. En equipos moviles, estos conectores pueden ser del tipo ≪combinado≫, lo que permite el uso de un conector XLR y un conector jack de 6,35 mm. Las entradas son normalmente de nivel de linea, pero muchos modelos ofrecen una entrada de microfono , a veces con un mezclador. En cuanto a los altavoces pasivos, los conectores se duplican para asegurar el retorno de la modulacion si fuera necesario.

Caracteristicas de los altavoces [ editar ]

Las principales caracteristicas de un altavoz son:

• Potencia admitida .
• Respuesta en frecuencia .
• Impedancia  ? tipicamente 4 Ω (ohms), 8 Ω, etc. ^{[ 38 ]} ​
• Rendimiento y sensibilidad  ? El nivel de presion sonora producido por el altavoz en un campo no reverberante, normalmente expresado en dB y medido a 1 m con una entrada de 1 W, normalmente especificado a una o mas frecuencias.
• Distorsion .
• Directividad .
• Nivel sonoro maximo  ? El nivel de sonido mas alto que puede soportar el altavoz sin danarse ni exceder un nivel de distorsion especificado.

Potencia [ editar ]

La potencia electrica nominal admisible que puede soportar el altavoz (potencia de entrada maxima antes de que se dane el altavoz) no es la potencia sonora producida. Mayor potencia tampoco es garantia de calidad de sonido. Se puede danar el altavoz con una potencia muy inferior a la nominal si se sobrepasan los limites mecanicos del altavoz con bajas frecuencias. ^{[ 39 ]} ​ El tweeter tambien se puede danar si hay saturacion del amplificador y recorte de la senal de salida (se genera gran cantidad de energias a altas frecuencias en esos casos) o una entrada con grandes componentes de altas frecuencias. ^{[ 40 ]} ​ En todas estas situaciones el tweeter recibe mas energia de la que puede soportar. Las diferentes maneras de definir la potencia admisible pueden ser bastantes confusas. En la practica, definir la potencia admisible de un altavoz es dificil. De hecho, un altavoz esta destinado a reproducir musica en diversas condiciones y no una senal perfectamente definida y estable en un laboratorio. La mejor demostracion de estos hechos es la multiplicidad de formas de definir (y finalmente medir) la potencia admisible de un altavoz: potencia nominal, potencia musical, potencia de programa, potencia pico, etc. Existen estandares como IEC 268-5, AES2-1984 o, mas antiguo, AFNOR NFC 97-330, pero es dificil encontrar un consenso.

Comprender e interpretar adecuadamente estos estandares esta fuera del alcance del publico en general. Para este ultimo, la mejor y mas comprensible indicacion es una recomendacion, por parte del fabricante, de la potencia de amplificacion que se asociara con un altavoz: por ejemplo ≪Amplificacion recomendada: 50 a 150 W efectivos≫.

Las definiciones mas importantes son:

• Potencia nominal Potencia maxima, en regimen continuo, que puede soportar el altavoz sin deteriorarse. Si se hace trabajar al altavoz por encima de esta potencia se podra danar irremediablemente ya que este no podra disipar el calor producido por la corriente electrica que circula por la bobina y esta puede fundir el aislante que recubre el hilo de cobre que la forma, provocando cortocircuitos o cortandose la espalda por fusion del hilo de cobre.
• Potencia RMS Especifica el maximo valor de la potencia con que puede trabajar el altavoz (sobre la impedancia nominal) sin que sufra danos permanentes (mecanicos o termicos), cuando se le excita con una senal de forma senoidal continua en una determinada banda de frecuencias. Esta medida es comunmente conocida como Raiz de la Media Cuadratica, abreviadamente RMS (del ingles Root Mid Square ) y es el valor mas fiable y comunmente extendido para hablar de la potencia de un amplificador. ^{[ 41 ]} ​
• Potencia pico (el pico de senal), que puede soportar un tiempo limitado el altavoz antes de deteriorarse. Corresponde al valor maximo instantaneo de potencia que puede aplicarse durante un tiempo muy corto. Este valor esta muy relacionado con otra limitacion de los altavoces que es el maximo recorrido de la bobina sin que se destruya el diafragma (este problema se denomina desconado del altavoz). Esta potencia es mayor que la potencia media maxima.

Respuesta en frecuencia [ editar ]

La Respuesta en frecuencia especificada como la salida sobre un rango de frecuencias especificado para un nivel de entrada constante a lo largo del rango de frecuencias. A veces se especifica el margen de variacion como ± 2,5 dB Para que un equipo sea considerado de calidad debe cubrir al menos el margen de las audiofrecuencias, las frecuencias audibles para los humanos, es decir (20-20 000 Hz).

Pero la respuesta en frecuencia del altavoz no es plana. El altavoz ideal deberia dar una respuesta uniforme, es decir, igual potencia a todas las frecuencias, pero este altavoz no existe. En las especificaciones tecnicas se suele indicar la respuesta en frecuencia:

• Los altavoces de alta fidelidad son los que tienen un margen de variacion de 6  dB para el margen audible entre los 20 y los 20 000  Hz .
• Fuera de los sistemas de alta fidelidad, tambien son aceptables las variaciones de 3 dB en un margen de 100 a 15 000 Hz, ya que en la practica el margen de audibilidad humana casi nunca llega a los 20 000 Hz.

Respuesta en frecuencia alta resolucion (izquierda) y por tercios de octava (derecha) de un altavoz.

La respuesta de frecuencia determina las frecuencias de sonido que seran reproducidas por el altavoz y con que diferencia sobre nivel de referencia (generalmente el nivel a 1 kHz). Puede medirse rapidamente con un analizador de espectro . ^{[ 42 ]} ​ La respuesta en frecuencia se muestra a menudo en forma numerica simplificada: normalmente frecuencia inferior (en Hz) - frecuencia superior (en Hz o kHz) y error aceptado (en decibelios ). Esto da, por ejemplo, 40 Hz ?18 kHz , ?6 dB . Una respuesta sin una indicacion del error aceptado no es util, ya que el error podria ser considerable.

Sin embargo, indicar una respuesta de frecuencia en forma numerica proporciona poca informacion. Es preferible una curva de respuesta, trazada en un diagrama de Bode . Sin embargo, (para un sistema de altavoz) es un documento complejo que necesita ser interpretado por personas competentes para obtener informacion relevante. Ademas, una interpretacion correcta requiere saber en que condiciones y con que parametros tecnicos se registro. Generalmente, la abscisa del grafico representa la frecuencia y se extiende desde 20 Hz hasta 20 000 Hz , y la ordenada representa el nivel en dB. ^{[ 42 ]} ​

En la practica, es necesario distinguir las curvas de respuesta destinadas al usuario domestico que son versiones simplificadas y que dan una idea general de la respuesta de un altavoz y las curvas destinadas a ingenieros y tecnicos, mucho mas detalladas, pero tambien mas complejas. En definitiva, las curvas simplificadas se convierten en una especie de ilustracion o incluso en un documento publicitario: este tipo de documento fue muy popular en los anos de auge de la alta fidelidad. ^{[ 43 ]} ​ Sin embargo, existen curvas de respuesta relativamente simples de comprender e interpretar: las curvas de un tercio de octava. Intentan corresponder con las capacidades auditivas reales del oido humano.

Registrar y trazar la curva de respuesta de un altavoz ha sido durante mucho tiempo una operacion compleja, a menudo larga y que requeria un equipo costoso y si es posible, una camara anecoica . La disponibilidad de computadoras potentes y economicas y el procesamiento digital de senales han marcado una diferencia significativa, las mediciones suelen utilizar una computadora asociada con una interfaz y un software especializado (algunos son gratuitos). Este sistema permite realizar (en determinadas condiciones y dentro de determinados limites) mediciones comparables a las obtenidas en una camara anecoica con gran rapidez. ^{[ 44 ]} ​

Impedancia [ editar ]

La impedancia es una caracteristica esencial de un altavoz. Se expresa en ohmios . Debe ser conocida (como minimo aproximadamente) para una buena adaptacion al amplificador utilizado. Para ello, los fabricantes especifican una impedancia normalizada o nominal para sus altavoces. Los valores mas comunes son 4 y 8 Ω pero son posibles otros valores. En principio, las especificaciones del amplificador utilizado indican que valores de impedancia son aceptables. Esta es la impedancia de carga. No se trata, en ningun caso, de una adaptacion de impedancias sino de indicar una compatibilidad entre equipos.

La carga que un altavoz presenta al amplificador consiste en una Impedancia compleja, una combinacion de resistencia y reactancia ( capacitancia y inductancia ) tenemos que la bobina de voz es inductiva, el transductor tiene resonancias mecanicas, la caja modifica las caracteristicas mecanicas y por tanto electricas y el filtro de cruce pasivo contribuye con sus propias modificaciones. La mayoria de las especificaciones de los amplificadores se dan suponiendo una carga ideal resistiva, sin embargo, un altavoz, como hemos visto, no tiene una impedancia constante a lo largo de su banda de frecuencia, no solo en modulo sino tambien en fase. Algunos amplificadores pueden soportar estas modificaciones mejor que otros. Para el estudio de un altavoz anotamos su curva de impedancia , la variacion de impedancia en funcion de la frecuencia. Esta curva permite obtener cierta informacion tecnica, para comprobar que se han evitado determinados errores constructivos, pero tambien para determinar el valor que debe indicarse para la impedancia nominal.

Eficiencia y rendimiento [ editar ]

El rendimiento de un altavoz expresa la relacion entre la potencia acustica radiada y la potencia electrica consumida. El rendimiento se expresa en % y se calcula de la siguiente manera: Rendimiento = Potencia acustica radiada / Potencia electrica entregada . De hecho, el rendimiento rara vez se mide o se utiliza porque no tiene mucha utilidad practica. El rendimiento del altavoz es generalmente muy bajo, entre 0,3 y 3 %, el resto se convierte en calor. ^{[ 45 ]} ​ La causa principal del bajo rendimiento es la dificultad de adaptar la impedancia acustica entre el transductor y el aire sobre el que radia. Cabe destacar que este rendimiento es variable segun la frecuencia de medicion, lo que complica su valoracion, sin tener en cuenta otros parametros mas complejos. Por lo tanto, su utilidad y apreciacion no son dominio del usuario domestico.

La eficiencia (tambien denominada sensibilidad) electroacustica, mide la relacion entre el nivel electrico de entrada al altavoz y la presion sonora obtenida. Indicada como: presion sonora (en dB _spl ) obtenida a 1 m cuando se aplica un voltaje de 2,83 V a la entrada del altavoz ( 2,83 V con una impedancia nominal de 8 Ω es decir, una potencia de 1 W  : P = U ² / R = 2.83 ² / 8 = 1 W ) Suele indicarse como: dB/ 2,83 V / 1 m porque los amplificadores de audio son asimilables a un generador de tension y es posible ignorar la impedancia y, por tanto, la potencia realmente absorbida. Aqui nuevamente, la medicion es una operacion compleja, el resultado puede verse influenciado por muchos parametros, como la senal utilizada para la medicion. Generalmente se utiliza sonido rosa (AES 1984) con 6 dB de cresta para las medidas.

Aunque la expresion anterior es tecnicamente la mas correcta, la eficiencia suele expresarse en dB/ 1 W / 1 m  : presion acustica en dB _spl , para una potencia absorbida de 1 W , midiendose la presion en campo libre a una distancia de 1 m En la practica, la potencia realmente absorbida rara vez se mide y esta expresion es enganosa.

Conociendo la eficiencia, la impedancia del altavoz y el voltaje aplicado, es posible calcular el nivel de presion sonora a 1 m  : Presion en dB _spl = sensibilidad + (10log U ² / Z ) , U el voltaje y Z la impedancia. Para otras distancias es necesario restar 20*log(distancia en metros) . Esto solo se aplica a la radiacion esferica en campo libre, es decir, 4 pi estereorradianes y corresponde a 6 dB de atenuacion cada vez que se duplica la distancia. Por tanto, se trata de valores teoricos, la mayoria de las veces bastante alejados de los valores practicos que dependen de las reflexiones en el entorno.

Por ejemplo, si aplicamos una senal con una amplitud de 32 volts eficaces a un altavoz que tiene una eficiencia de 90 dB / 1 W / 1 m y una impedancia nominal de 8 Ω , la presion a 1 m sera 90 + 10*log ( 32 ² / 8 ) = 111 dB _spl A 7 m y la presion sera de 111 - 20*log 7 = 94,1 dB _spl . Insistamos en el hecho de que se trata de un calculo teorico, las condiciones de campo libre nunca se cumplen en el mundo real.

• La eficiencia de los altavoces domesticos suele oscilar entre 85 dB y 95 dB ?un rendimiento de 0.5?4%.
• La eficiencia de los altavoces de megafonia o para conciertos suele oscilar entre 95 dB y 110 dB ?un rendimiento de 4?20%.

En el altavoz, a diferencia del microfono , la sensibilidad no es un indicativo de ≪calidad sonora≫, pues la practica ha demostrado que altavoces de inferior sensibilidad producen mejor ≪coloracion sonora≫.

Generalmente no es posible combinar altas eficiencias con cajas compactas y respuestas a bajas frecuencias adecuadas. En mayor parte solo podemos optimizar dos de los tres parametros al disenar un altavoz. Si buscamos una frecuencia en bajos extendida y un tamano compacto, tenemos que aceptar una baja eficiencia. ^{[ 46 ]} ​ esta regla practica llamada ≪Ley de hierro de Hofmann≫ (nombrada por J. Anton Hofmann, la H de la empresa KLH ). ^{[ 47 ]} ​ ^{[ 48 ]} ​

Distorsion [ editar ]

El altavoz es uno de los sistemas de audio que presenta mayor distorsion, por lo que los fabricantes no suelen suministrar al consumidor las cifras de distorsion de sus altavoces. La distorsion tiene causas muy variadas: flujo del entrehierro , vibraciones parciales, modulacion de frecuencia sobre el diafragma, alinealidad de las suspensiones, etc.

• La mayor parte de la distorsion se concentra en el segundo y tercer armonico, por lo que afectara en mayor medida a los tonos graves. Se trata de una distorsion en torno al 10 %.

• En las medias y altas frecuencias esta distorsion es proporcionalmente mucho menor y no llega al 1 %, aunque en las gargantas de bocinas de alta frecuencia esta distorsion llega hasta un margen de entre 10 y 15 %.

Directividad [ editar ]

Es facil constatar, moviendose con relacion al eje de difusion de un altavoz, que el sonido cambia a medida que uno se aleja de este eje. Si medimos la respuesta de frecuencia fuera del eje veremos que difiere del resultado obtenido en el eje. Esta diferencia es mas o menos importante segun el diseno del altavoz. Generalmente da como resultado una disminucion gradual en el nivel de los agudos (porque la directividad aumenta con el aumento de la frecuencia), pero son posibles otras configuraciones. Este fenomeno significa que la escucha solo cumple realmente con las expectativas desde un angulo determinado con respecto al eje. por esta razon, es preferible que el oyente se coloque directamente en frente de las cajas acusticas. {AP|Directividad} La directividad rara vez se especifica para altavoces de consumo, pero es una especificacion esencial para los modelos profesionales. El fabricante indica el angulo en el que se puede utilizar el altavoz y con que nivel de atenuacion. Esta es solo la directividad horizontal, pero ocurre un fenomeno similar en el eje vertical. Por tanto, la directividad se indica desde ambos angulos. Por ejemplo 60° × 40°  : sesenta grados en horizontal y cuarenta grados en vertical, para una atenuacion de 6 dB con respecto a la respuesta en el eje.

La forma mas grafica de dar la directividad es mediante un diagrama polar , que normalmente es recogido en las especificaciones, pues cada modelo tiene una respuesta concreta.

Un diagrama polar es un dibujo tecnico que refleja la radiacion del altavoz en el espacio, en grados, para cada punto de sus ejes (horizontal y vertical).

Dependiendo de su directividad se puede decir que la radiacion de un altavoz es:

• Omnidireccional. ? Radian igual en todas direcciones, es decir, en los 360°.
• Bidireccional. ? El diagrama polar tiene forma de ocho, es simetrico.
• Cardioide. ? Se llama asi porque su diagrama polar tiene forma de corazon (curva cardioide), lo que se traduce en que radian hacia la parte frontal y tienen un minimo de sensibilidad en su parte posterior.

Nivel sonoro maximo [ editar ]

El Nivel sonoro maximo a 1 metro, a veces llamado por abuso de lenguaje ≪SPL maximo≫, Casi nunca esta indicado para altavoces de consumo, pero es un elemento importante para altavoces profesionales, para cine o home cinema. Permite al usuario evaluar y posiblemente calcular si tendra un nivel de sonido que satisfaga sus necesidades. El nivel maximo teorico que se puede obtener se puede calcular a partir de la eficiencia y la potencia admisible, sin embargo, en el nivel realmente obtenido intervienen otros factores, por ejemplo, la directividad y la compresion termica . Por tanto, el valor calculado no es exacto en la practica. La indicacion del nivel maximo es, por tanto, una especie de compromiso por parte del fabricante que permite al usuario evaluar rapidamente las posibilidades ofrecidas en este ambito.

Tipologia [ editar ]

Numero de vias [ editar ]

Para reproducir correctamente todo el espectro audible , un solo altavoz resulta insuficiente. Por lo tanto, nos vemos obligados a utilizar varios altavoces en la misma caja acustica, cada uno especializado en una parte del espectro audible: graves , medio, agudos . Cada banda del espectro se denomina via , y la division se realiza mediante un filtro de cruce : esto generalmente resulta en altavoces de dos vias (minimo de dos altavoces) o de tres vias (minimo de tres altavoces). Puede haber una mayor cantidad de vias (cuatro o mas) pero estas formulas complejas no son habituales.

Hay que tener en cuenta que el numero de altavoces y el numero de canales no son necesariamente identicos. Por ejemplo, una caja acustica puede utilizar varios altavoces (generalmente identicos) para la reproduccion del mismo canal (ver imagen al lado). Esta tecnica se utiliza a menudo para la reproduccion de graves con la finalidad de permitir, por ejemplo, el uso de altavoces de pequeno diametro sin que el nivel de sonido sea demasiado debil.

El ultimo tipo de filtrado es el ≪Medio camino≫, La configuracion mas comun es de dos vias y media. El principio consiste en utilizar dos altavoces identicos para el canal bajo del espectro, siendo uno de los dos altavoces filtrado por un paso bajo con una frecuencia de corte anterior al otro. El objetivo es mejorar el nivel en los graves evitando interferencias entre dos transductores en el rango medio.

Formato de altavoces [ editar ]

Altavoz satelite [ editar ]

Altavoz de panel o altavoz de modos distribuidos: Sus propiedades electricas, mecanicas y acusticas difieren drasticamente de los altavoces convencionales ya que usan el principio de distribucion optima de los modos de vibracion de una lamina rigida delgada que han sido excitados por un pequeno transductor en un punto del panel. De este modo, se consigue radiar un amplio margen de frecuencias en todas direcciones con un nivel de presion considerable y una distorsion muy baja

El termino ≪satelite≫ Se refiere a altavoces generalmente de tamano pequeno disenados para usarse junto con un subwoofer . El termino proviene de la comparacion con un satelite que gira alrededor del astro del que depende. Los satelites generalmente reproducen tonos de medios a altos y el subwoofer, los tonos bajos. Este sistema es muy utilizado en sistemas de sonido, cine en casa y altavoces multimedia para ordenadores. Por ejemplo, hablamos de un sistema acustico 2.1 (dos altavoces satelites y un subwoofer) o incluso 5.1 (cinco satelites y un subwoofer).

La configuracion del sistema de altavoces no debe confundirse con el numero de canales de audio de la fuente (DTS 5.1, Dolby Digital 5.1) que no tienen nada que ver. Un sistema 2.1 se utiliza generalmente para reproducir una fuente estereo (dos canales) mientras que, en el contexto del cine en casa, los sistemas 5.1 o 7.1 tienen en cuenta las senales multicanal (Dolby Digital, DTS, etc. ).

En las configuraciones 5.1 o 7.1, utilizadas en el cine en casa, los satelites se colocan alrededor del oyente para que pueda discernir los sonidos que vienen del frente (dialogo, por ejemplo), los sonidos que provienen de los lados o posteriores. Esto contribuye a la inmersion en la pelicula.

Altavoz de estanteria [ editar ]

El altavoz de la estanteria (en ingles: bookshelf), o ≪altavoz compacto≫, Es un modelo de reducidas dimensiones, originalmente pensado, como su nombre indica, para ser colocado en las estanterias de una biblioteca. Este tipo de altavoz es especialmente adecuado para aquellos que no tienen mucho espacio para darles. Tambien se pueden colocar sobre unos pies adecuados para ubicarlos a la altura de las orejas, sin necesidad de colocarlos sobre un mueble. Estos altavoces suelen ser de dos vias, con un tweeter y un woofer . Tambien suelen incluir un puerto bass-reflex, colocado en la parte delantera, o trasera para ahorrar espacio en el panel frontal.

En comparacion con las columnas, a menudo son mas limitadas en extension y volumen de graves, y son mas adecuadas para salas de sonido mas pequenas. Se pueden utilizar en estereo, pero tambien en la parte trasera como ambiente envolvente en una configuracion de cine en casa.

Altavoz de columna [ editar ]

Como sugiere su nombre, un altavoz columna es un modelo mucho mas alto que ancho destinado a colocarse directamente en el suelo. Efectivamente, un altavoz convencional es necesario colocarlo sobre un soporte (soporte especial, mueble, etc.) para que la emision de sonido del altavoz de graves no se vea perturbada por la proximidad del suelo y que los altavoces de medios y agudos esten ubicados aproximadamente al nivel del oido de los oyentes. En una configuracion de este tipo, el volumen entre la caja y el suelo suele ≪desaprovecharse≫. La idea del altavoz de columna es utilizar este volumen para aumentar el del altavoz sin que aumente su tamano. Estos son generalmente los modelos que ofrecen la mejor relacion entre la extension y la magnitud de la restitucion de los graves y el volumen, ya que cualquier volumen ocupado se utiliza como carga acustica. Tampoco hay que preocuparse por encontrar un soporte adecuado.

Usados comunmente en alta fidelidad, tambien se usan a menudo en el cine en casa como altavoces izquierdo y derecho, acompanados de un altavoz central y a veces, un subwoofer.

Altavoz inalambrico [ editar ]

Son muy similares a los altavoces tradicionales cableados, pero reciben la senal de audio utilizando ondas de radio (generalmente usando el estandar Bluetooth ) en vez de con cables de audio. siempre incluyen un amplificador integrado pues las ondas de radio no suministran suficiente potencia para alimentar el altavoz. Esta integracion de amplificador y altavoz se conoce como altavoz activo. Los fabricantes de este tipo de altavoces los suelen disenar de forma que sean lo mas ligeros posible mientras suministran la mayor potencia sonora posible de la forma mas eficiente. Los altavoces inalambricos tambien necesitan energia para alimentarlos, por lo que requieren baterias o alternativamente conectarse a un enchufe de corriente alterna, en ese caso solo el cable al amplificador se elimina.

Tipos de altavoces (transductores) [ editar ]

Existen muchos tipos mas, pero estos son los mas comunes y usados.

Con Diafragma [ editar ]

Altavoz dinamico o altavoz de bobina movil [ editar ]

La senal electrica de entrada actua sobre la bobina movil que crea un campo magnetico que varia de acuerdo con dicha senal. Este flujo magnetico interactua con un segundo flujo magnetico continuo generado normalmente por un iman permanente que forma parte del cuerpo del altavoz, produciendose una atraccion o repulsion magnetica que desplaza la bobina movil, y con ello el diafragma adherido a ella. Al vibrar el diafragma mueve el aire que tiene situado frente a el, generando asi variaciones de presion en el mismo o vibraciones, o lo que es lo mismo, ondas sonoras.

Su comercializacion se inicio en 1925. Desde entonces, y tras mas de 9 decadas, sigue siendo el mas utilizado. Ademas de ser el altavoz mas usual, tambien es barato (probablemente, puede que sea una relacion causa-efecto)

Altavoz de hierro movil [ editar ]

Este diseno es el original del primer altavoz, remontandose a los primeros telefonos. Utiliza una bobina estatica que hace vibrar una pieza metalica magnetizada (llamado hierro o armadura). El hierro esta sujeto al diafragma, o es el mismo diafragma. Los altavoces de hierro movil son ineficientes y reproducen una banda de frecuencias limitada. Necesitan grandes imanes y bobinas para aumentar la fuerza, ^{[ 50 ]} ​ comparado con el de bobina movil.

Una variacion llamada de armadura balanceada usa una armadura que se mueve como un balancin. Puesto que no estan amortiguados son altamente eficientes, pero tambien producen fuertes resonancias. Actualmente todavia se usan para auriculares y audifonos , donde un pequeno tamano y alta eficiencia son importantes. ^{[ 51 ]} ​

Altavoz piezoelectrico [ editar ]

En estos altavoces el motor es un material piezoelectrico , que al recibir una diferencia de tension entre sus superficies metalizadas experimenta alargamientos y compresiones. Si se une a una de sus caras un diafragma, este sufrira desplazamientos capaces de producir una presion radiada en frecuencia audible. Es poco lineal, con bajo rendimiento y se limita su uso a altas frecuencias.

Los altavoces piezoelectricos se utilizan frecuentemente como zumbadores en relojes y otros dispositivos electronicos y a veces se usan como tweeter en sistemas economicos, como ordenadores y radios portatiles. Los altavoces piezoelectricos tienen varias ventajas sobre los altavoces convencionales: resisten las sobrecargas de destruirian otros altavoces de alta frecuencia, se pueden usar sin filtro de cruce debido a sus propiedades electricas. Tambien tienen inconvenientes, algunos amplificadores pueden oscilar con una carga capacitiva como un altavoz piezoelectrico, lo que genera distorsion y/o danos al amplificador. Ademas, su respuesta en frecuencia es en la mayoria de los casos inferior a la de otras tecnologias. Por eso su uso se limita a aplicaciones no criticas o como zumbador (de frecuencia unica). Los altavoces piezoelectricos tienen una respuesta extendida a las altas frecuencias, esto es muy util en aplicaciones especificas, como por ejemplo el sonar donde variantes piezoelectricas se utilizan tanto como dispositivos de salida (para generar sonido bajo el agua) y como dispositivos de entrada (actuando como sensores de microfonos subacuaticos ). Ademas, tienen otras ventajas en estas aplicaciones, su construccion simple y robusta, resiste el agua marina mejor que una cinta o membrana. En 2013 Kyocera presento un altavoz piezoelectrico ultrafino con una profundidad de solo 1mm para sus televisiones OLED de 55”, proporcionando mejor claridad que un altavoz de TV convencional. ^{[ 52 ]} ​

Altavoz magnetostatico [ editar ]

En vez de que una bobina mueva un diafragma, un altavoz magnetostatico usa una disposicion de tiras metalicas fijadas a una gran membrana plana y fina. La senal de corriente que pasa por las tiras interactua con el campo magnetico de los imanes permanentes montados por detras. La fuerza producida mueve la membrana y por consiguiente el aire que tiene por delante. Generalmente estos disenos tienen una eficiencia menor que los altavoces dinamicos.

Altavoz magneto elastico [ editar ]

Estan basados en la propiedad de magnetostriccion , se han utilizado principalmente en aplicaciones de sonar , radiadores de sonido ultrasonico, pero su uso tambien se ha extendio a sistemas de audio. Los altavoces magneto elasticos tienes unas propiedades especificas ventajosas: Pueden proporcionar una fuerza de gran magnitud con una pequena excursion que otras tecnologias, las excursiones pequenas evitan distorsiones, la bobina de magnetizacion permanece estatica y por lo tanto es mas facil de refrigerar, son robustos pues no requieren suspensiones delicadas. Fostex produce transductores magneto elasticos ^{[ 53 ]} ​ ^{[ 54 ]} ​ ^{[ 55 ]} ​ y FeONIC ^{[ 56 ]} ​ ^{[ 57 ]} ​ ^{[ 58 ]} ​ ^{[ 59 ]} ​ Tambien se han fabricado transductores para subwoofers. ^{[ 60 ]} ​

Altavoz electrostatico [ editar ]

Estos altavoces tienen una estructura de condensador , con una placa fija y otra movil (el diafragma), entre las que se almacena la energia electrica suministrada por una fuente de tension continua. Cuando se incrementa la energia almacenada entre las placas, se produce una fuerza de atraccion o repulsion electrica entre ellas, dando lugar a que la placa movil se mueva, creando una presion util. Tienen mayor coste que los dinamicos.

Utilizan un campo electrico de alta tension (en vez de un campo magnetico) para impulsar una fina membrana cargada electroestaticamente. Al ser impulsada por toda la superficie de la membrana, en vez de por una pequena bobina, normalmente proporcionan un movimiento mas lineal con menor distorsion que los altavoces dinamicos. Tienen un diagrama de dispersion relativamente estrecho, que crea un posicionamiento preciso del campo sonoro. Sin embargo, el area de escucha optima es pequena y no son muy eficientes. El mayor inconveniente es que debido a las limitaciones practicas de construccion, la excursion de la membrana es limitada. Cuanto mas separados estan las rejillas de los estatores mas alta debe ser el voltaje de trabajo para tener una eficiencia aceptable, esto incrementa la tendencia a producir arcos electricos y la atraccion del polvo. Los arcos electricos son un problema potencial con las tecnologias actuales, sobre todo cuando se deposita polvo o se utilizan con senales de alto nivel. Los altavoces electrostaticos son inherentemente radiadores en dipolo y debido a su fina y flexible membrana, no son adecuados para usar bafles que reduzcan la cancelacion de baja frecuencia. Debido a esto y a su limitada excursion, los altavoces electrostaticos de rango completo son grandes por naturaleza, y la frecuencia de corte corresponde a un cuarto de la longitud de onda de la dimension mas pequena del panel. Para reducir el tamano de los productos comerciales, a veces se usa un electrostatico en altas frecuencias combinado con un altavoz dinamico convencional que se encarga de las bajas frecuencias eficientemente. Normalmente, los altavoces electrostaticos se alimentan a traves de un transformador elevador, que multiplica el voltaje producido por el amplificador. Este transformador tambien multiplica la carga capacitiva inherente a los altavoces electrostaticos, lo cual hace que la impedancia efectiva presentada al amplificador varia significativamente en frecuencia. Un altavoz con carga nominal de ocho ohmios presenta una carga de un ohmio en alta frecuencia, lo cual puede ser problematico para algunos amplificadores.

Altavoz de cinta y magnetico planar [ editar ]

Consiste en una fina pelicula metalica suspendida en un campo magnetico. Al aplicarle una corriente electrica, se mueve y produce el sonido. La ventaja es que la cinta tiene muy poca masa por lo que puede acelerar rapidamente, obteniendo muy buena respuesta a altas frecuencias. Suelen ser bastante fragiles, podria romperlos una fuerte rafaga de aire. Emiten sonido con un diagrama de dipolo, aunque a veces tienen bafles que limitan la radiacion trasera. Los disenos de cinta necesitan imanes muy potentes, lo que los hace caros de fabricar. Tienen una resistencia muy baja que muchos amplificadores no pueden manejar directamente, por lo que se utiliza un transformador reductor para aumentar la corriente que fluye por la cinta. El transformador se debe disenar cuidadosamente para que su respuesta en frecuencia y perdidas parasitarias no degraden el sonido, incrementando los costes y la complicacion frente a disenos convencionales.

El altavoz magnetico planar tiene la bobina impresa en un diafragma plano, la corriente que la recorre interactua con el campo magnetico creado por los imanes cuidadosamente situados a ambos lados de la membrana, haciendola vibrar mas o menos uniformemente sin doblarse ni arrugarse. Al repartirse la fuerza por buena parte de la superficie, se reduce los problemas de resonancia inherentes de los altavoces de bobina movil con membrana plana.

Altavoz AMT (Transformador movimiento de aire) [ editar ]

Oskar Heil invento el altavoz AMT en los anos 1960. ^{[ 61 ]} ​ Un diafragma plegado se monta en un campo magnetico y se abre y cierra segun la senal sonora. El aire sale de entre los pliegos siguiendo la senal, generando sonido. Estos altavoces son menos fragiles que los de cinta y considerablemente mas eficientes (obtenemos un nivel de potencia sonora mayor) que los disenos de cinta, electrostaticos o magnetico planares. ESS un fabricante californiano, licencio el diseno y contrato a Heil, produciendo una gama de altavoces usando sus tweeters en las decadas de 1970 y 1980.

Altavoz de onda de flexion [ editar ]

Los altavoces de onda de flexion utilizan un diafragma intencionalmente flexible. La rigidez del material aumenta del centro al exterior. Las ondas de pequena longitud radian principalmente de la parte interna, mientras las ondas de mayor longitud alcanzan el borde exterior de la membrana. Para evitar las reflexiones de vuelta al centro , las ondas son absorbidas por un amortiguador en el borde exterior. Estos altavoces pueden abarcar una banda muy amplia de frecuencia (80 Hz - 35,000 Hz) y se han promocionado como una buena aproximacion de una fuente de sonido puntual. ^{[ 62 ]} ​ Esta solucion no convencional la utilizan muy pocos fabricantes, en distintas configuraciones.

Los altavoces de Ohm Walsh utilizan un transductor unico disenado por Lincoln Walsh que habia sido un ingeniero de desarrollo de radar durante la segunda guerra mundial. Se intereso en el diseno de equipos de audio y su ultimo proyecto fue un sistema de altavoz singular de una sola via con un solo transductor. El cono (membrana) mira hacia abajo hacia una caja cerrada. En vez de moverse hacia dentro y fuera, como lo hacen los transductores convencionales, ondeaba creando sonido de manera similar a una linea de transmision de radio frecuencia, creando un campo de sonido cilindrico. Walsh murio antes de lanzar comercialmente sus altavoces. La marca Ohm Acoustics ha producido varios modelos de altavoz con este diseno desde entonces. La marca alemana German Physiks tambien produce altavoces con este enfoque. La marca alemana Manger ha disenado y producido un altavoz de onda de flexion, que en un principio parece convencional. De hecho, la membrana redonda fijada a la bobina de voz se pliega de forma controlada para obtener un sonido rango completo. ^{[ 63 ]} ​ Josef W. Manger fue galardonado con la Diesel Medal por extraordinarios desarrollos e invenciones por el instituto aleman de invenciones.

Altavoz de conduccion ionica transparente [ editar ]

En 2013 un equipo de investigacion presento un altavoz de conduccion ionica transparente donde dos capas de gel conductor transparente con una capa de goma transparente entre ellas, mediante altos voltajes permite reproducir sonidos con buena calidad. Tiene aplicaciones en robotica y computadoras portatiles. ^{[ 64 ]} ​

Sin Diafragma [ editar ]

Altavoz de arco de plasma [ editar ]

Los altavoces de plasma utilizan plasma como elemento radiante. Como el plasma tiene muy poca masa y esta cargado electricamente, se puede manipular con un campo electrico , el resultado es una respuesta lineal hasta frecuencias muy superiores al rango audible. Problemas de fiabilidad y mantenimiento lo hacen inadecuado para su uso en productos de gran consumo. En 1978 Alan E. Hill del laboratorio de armas de la fuerza aerea de EE. UU. en Albuquerque (NM), diseno el ‘’Plasmatronics Hill type I’’ un tweeter con un generador de plasma de helio, ^{[ 65 ]} ​ esto evitaba el ozono y oxido nitroso ^{[ 65 ]} ​ generado por la descomposicion del aire por radiofrecuencia de modelos anteriores de tweeters de plasma, como el pionero de Ionovac de ‘’Dukane Corporation’’ durante los anos 1950. ^{[ 66 ]} ​ Actualmente algun fabricante aleman utiliza este diseno. ^{[ 67 ]} ​ Una variacion mas economica de este principio es usar una llama como transductor, pues las llamas contienen gases ionizados (cargados electricamente). ^{[ 68 ]} ​

Altavoz termoacustico [ editar ]

En 2008, investigadores de la universidad de Tsinghua presentaron un altavoz termoacustico de pelicula fina de nanotubos de carbono , ^{[ 69 ]} ​ cuyo mecanismo de funcionamiento es un efecto termoacustico. Se utilizan corrientes electricas a frecuencias de audio para calentar los nanotubos y el resultado es la generacion de sonido en el aire que lo rodea. Este altavoz es transparente, elastico y flexible. En 2013, investigadores de la universidad de Tsinghua ampliaron el proyecto con un auricular presentaron un altavoz de hilo de nanotubos de carbono en un dispositivo termoacustico montado en superficie, ^{[ 70 ]} ​ son dispositivos integrados compatibles con tecnologia de semiconductores de silicio.

Woofer rotativo [ editar ]

Un woofer rotativo es basicamente un ventilador con palas de paso variable, El paso se controla con la senal de audio, lo que permite modular la cantidad de aire desplazado y crear ondas de presion sonoras. Permiten reproducir eficientemente frecuencias de infrasonido que son dificiles o imposibles de reproducir con un altavoz convencional con diafragma. Se utilizan en salas de cine para crear efectos sonoros profundos como explosiones. ^{[ 71 ]} ​ ^{[ 72 ]} ​

Ambiente de escucha [ editar ]

En el Jay Pritzker Pavilion , un sistema LARES combinado con un sistema de refuerzo de sonido , ambos suspendidos de una celosia de malla de acero, para simular un entorno acustico de interior en el exterior.

La interaccion entre un sistema de altavoces y su entorno es compleja y esta fundamentalmente fuera del control del disenador del altavoz. La mayoria de las salas de escucha presentan un entorno reflectante, dependiendo del tamano, forma, volumen y mobiliario. Esto significa que el sonido que le llega al oyente no solo es el sonido directo del altavoz, sino ademas el mismo sonido retardado y modificado por las reflexiones en una o mas superficies. Estas ondas sonoras reflejadas sumadas al sonido directo causan cancelaciones y adiciones a diferentes frecuencias (por ejemplo, por los modos de resonancia de la sala) cambiando el timbre y envolvente del sonido que llega al oyente. El cerebro humano es muy sensible a pequenas variaciones de estos parametros, en parte esta es la razon por la que un sistema de altavoces no suena igual en diferentes posiciones o salas. Un factor significativo en el sonido de un sistema de altavoces es la cantidad de absorcion y difusion presente en el entorno. Dar una palmada en una sala vacia sin alfombras ni cortinas, produce un sonido brillante y tremulo, debido a la falta de absorcion y a las reverberaciones (ecos repetidos) de las superficies planas y reflectantes, paredes suelos y techos. Anadir muebles, cuadros, estantes e incluso techos de yeso barrocos cambia el eco, principalmente por la difusion causada en los objetos reflectantes con tamanos del mismo orden de magnitud que las ondas de sonido. Esto rompe las reflexiones simples en las superficies planas desnudas y reparte la energia incidente sobre un mayor angulo de reflexion.

Ubicacion [ editar ]

En la tipica sala de escucha rectangular, Las superficies reflectantes paralelas de las paredes, suelo y techo, causan nodos de resonancia acustica primaria en cada una de las tres dimensiones. ^{[ 73 ]} ​ Ademas hay modos de resonancia mas complejos implicando tres, cuatro, cinco y hasta las seis superficies limitrofes para crear ondas estacionarias . Las bajas frecuencias excitan mas estos modos pues no se ven afectadas por la composicion o ubicacion de los muebles. La separacion entre modos es critica, especialmente en salas pequenas y medianas como estudios de grabacion, salas de cine en casa y estudios de transmision. La proximidad de los altavoces a los limites de la sala afecta a la intensidad con la que son excitados los modos de resonancia de la sala y su intensidad relativa a cada frecuencia. La ubicacion del oyente es critica, pues una posicion cerca de un limite puede tener un gran efecto en el balance de frecuencias percibido. Esto se debe a que los efectos de las ondas estacionarias son mayores en estas ubicaciones y a bajas frecuencias, por debajo de la frecuencia de Schroeder: tipicamente sobre los 200?300 Hz, dependiendo del tamano de la sala.

Cine en casa [ editar ]

El llamado 'Cine en casa' o Home cinema es un sistema o conjunto de varios altavoces que intenta acercar la calidad de sonido a la que se escucha en una sala de cine. Se pueden observar:

• version 5.1 , que requiere seis altavoces:
  • Altavoces a izquierda, centro y derecha todos al frente.
  • A izquierda y derecha posteriores con efecto envolvente.
  • Un subwoofer (que se considera como canal ≪.1≫ debido a la estrecha banda de frecuencia que reproduce). Este altavoz puede reproducir las frecuencias bajas de todos los canales o puede solo hacerlo para aquellos altavoces que no lo logran. Esto es generalmente manejado por la configuracion de un amplificador en modo 'largo' o 'corto' definiendo el tipo de altavoz.
• version 6.1 similar a la 5.1 pero con el agregado de un canal central en la parte posterior de la sala.
• version 7.1 identica a la 5.1 solo que con altavoces a izquierda y derecha en la parte central de la sala. Para el sistema SDDS, 7.1 es igual a 5.1 pero agregando altavoces centrales derechos e izquierdos adicionales al frente del oyente para mejorar la puesta del sonido.
• version 7.2 identica a la 7.1 pero con la adicion de otro subwoofer, normalmente en la parte posterior de la sala.

Es importante notar que los canales de sonido ofrecidos a los altavoces podrian ser canales individuales originales (normalmente en 5.1) o podrian descodificar canales adicionales para los canales envolventes (Esta distribucion debe ser acompanada por un descodificador Dolby Digital EX y un descodificador THX Surround) o ser simulados (donde los dos canales envolventes son ampliados al centro trasero o a los altavoces gemelos traseros, segun sea el caso).

Vease tambien [ editar ]

• Audiofilo
• Bluetooth
• Boombox
• Megafono
• Sonido envolvente
• Radio de mesa
• Monitor de estudio
• Reproductor de audio digital
• Disco compacto
• USB
• WiFi
• Walkman
• Volumen (sonido)

Referencias [ editar ]

Enlaces externos [ editar ]

• Wikcionario tiene definiciones y otra informacion sobre altavoz .
• Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre altavoces .
• PCP Audio- Introduccion a las cajas acusticas
• The Ten Biggest Lies in Audio Las diez mayores mentiras en audio (en ingles)
• Principios de altavoces y guia ilustrada para su diseno } (en ingles)
• ≪Audiophoolery≫ desmintiendo mitos de audio (en ingles)
• The Truth About Interconnects and Cables La verdad sobre los cables e interconexiones (en ingles)
• Esta obra contiene una traduccion derivada de ≪ Loudspeaker ≫ de Wikipedia en ingles, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentacion libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribucion-CompartirIgual 4.0 Internacional .
• Esta obra contiene una traduccion derivada de ≪ Enceinte (audio) ≫ de Wikipedia en frances, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentacion libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribucion-CompartirIgual 4.0 Internacional .