Los sistemas de sonido son un conjunto de elementos que tienen como finalidad la transmisión de un mensaje o contenido para excitar y estimular el sistema auditivo.
La clave está en transmitir el mensaje con la menor distorsión posible. Se llama distorsión a cualquier modificación del mensaje o contenido original.
En este artículo se expondrán los criterios fundamentales para elegir un altavoz que permita una alta fidelidad del contenido y una buena relación costo beneficio de la aplicación.
El altavoz es el transductor de salida de la cadena electro-acústica, que convierte la energía eléctrica en acústica haciendo vibrar nuestro tímpano y el resto del sistema auditivo hasta alcanzar el cerebro para decodificar el mensaje o contenido.
Dependiendo entonces del contenido que se quiere reproducir, es necesario tener en cuenta las siguientes características en un altavoz:
- Rango de frecuencias
- Presión sonora
- Cobertura
Rango de frecuencias
El oído humano debido a su forma actúa como un filtro natural de frecuencias que solo puede captar un espectro de frecuencias determinado, mejor conocido como el rango de audición.
Este va desde los 20 Hz hasta a los 20.000 Hz (20 kHz), pero dentro de él también podemos distinguir otros rangos que estimulan la percepción cuando aumentan o se atenúan:
- Graves: 20 Hz a 250 Hz
- Medios: 250 Hz a 2 kHz
- Agudos: 2 kHz a 20 kHz
El contenido que se quiere transmitir generalmente se ubica entre estos rangos, algunos valores comunes ubican las frecuencias características de la voz entre los 200 Hz y los 12 kHz.
Por otro lado, la música, dependiendo de la aplicación, tiene un espectro más amplio que puede comenzar en los 80 Hz y llegar a los 16 kHz, con variaciones de acuerdo con el lugar que ocupe la música, es decir, primer plano o ambiental (también conocido como BGM, por sus siglas en inglés).
Encontramos entonces que el primer criterio de elección del altavoz es el contenido que queremos reproducir, esto determina la respuesta en frecuencia del mismo.
Un tip de utilidad es fijarse en el diámetro del transductor, es decir, la superficie vibrante del parlante, pues a mayor superficie, se mueve mayor volumen de aire y se pueden reproducir mayores longitudes de onda; en palabras simples: el altavoz es capaz de reproducir más frecuencias bajas.
Es por esto que los subwoofers en los grandes conciertos generalmente son de grandes dimensiones y tienen transductores de hasta 18 pulgadas.
Presión Sonora
El nivel de presión sonora (SPL por sus siglas en inglés) es una característica que también está limitada por la capacidad del oído, va desde desde lo que apenas podemos escuchar —los sonidos propios del cuerpo, la respiración y la circulación del torrente sanguíneo (umbral de audición)— hasta el nivel que causa dolor y daño permanente en la audición (umbral del dolor).
El nivel de presión sonora es expresado en decibeles (contrario a lo que se piensa, los decibeles no son una unidad de medida sino una relación de valores en este caso de presión) y está delimitado de los 0 dB hasta los 120 dB, umbral de audición.
Aplicando este concepto a los altavoces, debemos tener en cuenta varios puntos a la hora de elegir el altavoz:
El primero, es el nivel del ruido ambiente en el que se instalará el altavoz, ya que el entorno puede tener impacto directamente en este aspecto, por ejemplo, una fábrica o fundidora con 89 dB a un colegio campestre con 65 dB de ruido de fondo.
El segundo punto sería la distancia en la cual se encontrarán los oyentes, recordando la Ley del Inverso Cuadrado, podemos establecer que cada que duplicamos la distancia de la fuente (el altavoz) perdemos 6 dB.
Estos dos aspectos permitirán elegir el altavoz adecuado en términos del nivel de presión necesario que debe generar el altavoz en la aplicación específica.
Para esto, es posible basarse en la sensibilidad del altavoz, el cual es un parámetro que encontraremos en la ficha técnica del mismo. Generalmente se expresa como el nivel de presión sonora que puede generar el altavoz a 1 W de potencia, medido a 1 m de distancia y a una frecuencia específica (generalmente 1 kHz y 4 kHz).
Finalmente, mediante la siguiente ecuación, se puede determinar si el altavoz seleccionado genera el nivel de presión sonora necesario para la aplicación.
Con las especificaciones anteriores, una sensibilidad de 89 dB y una potencia de 6 W, tendremos 81 dB a una distancia de 6 m. Esto nos permite identificar este altavoz como ideal para el caso del colegio campestre, donde se genera un nivel de presión sonora 16 dB mayor al nivel de ruido de fondo de 65 dB.
Por el contrario, no se podría recomendar este altavoz para la fundición, ya que el nivel de ruido ambiente es 8 dB superior al nivel que podemos alcanzar con nuestro altavoz, para este caso se recomendaría ubicar el altavoz al menos a 3 m de los oyentes (pueden calcular el nivel resultante utilizando la fórmula anterior).
Cobertura
La cobertura es el área efectiva que puede cubrir el altavoz, normalmente es expresado en grados y se define como el ángulo en el cual se aprecia una pérdida de 6 dB con respecto al eje del altavoz. Generalmente, se evalúa en frecuencias altas, dado que tienden a tener una mayor directividad.
También es posible evaluar la directividad a partir de gráficos en la ficha técnica, los cuales pueden encontrarse como diagramas de patrón polar o gráficas de medición.
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En este caso podemos observar que para la frecuencia de 1 kHz este altavoz tiene una cobertura de 180°, mientras que para 4 kHz tiene una cobertura de 100°. Es así como podemos observar que a medida que aumenta la frecuencia, el sonido se vuelve más directivo.
En otras fichas técnicas encontraremos la cobertura como un diagrama polar:
Fuente: https://www.tecnoseguro.com/analisis/alarma/bosch-criterios-clave-sistema-audio
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