Principio del Altavoz Dinámico

Un conductor portador de corriente dentro de un campo magnético experimenta una fuerza magnética perpendicular al conductor.

Una fuente de señal de audio tal como un micrófono o grabador, produce una "imagen" eléctrica del sonido. Es decir, produce una señal eléctrica que tiene la misma frecuencia, contenido de armónicos, y una amplitud que refleja la intensidad relativa del sonido a medida que cambia. El trabajo del amplificador es tomar esa imagen eléctrica y hacerla mas grande -suficientemente grande en potencia, para impulsar las bobinas de un altavoz-. Un amplificador tiene una "alta fidelidad", cuando da una señal mas grande sin cambiar ninguna de sus propiedades. Cualquier cambio sería percibido como distorsiones del sonido, puesto que el oído humano es sorprendentemente sensible a tales cambios. Una vez que el amplificador ha hecho la imagen eléctrica suficientemente grande, se aplica a las bobinas de voz del altavoz, que lo hace vibrar con un patrón que sigue las variaciones de la señal original. La bobina de voz está adherida e impulsa el cono del altavoz, que a su vez, impulsa el aire. Esta acción sobre el aire produce el sonido que reproduce mas o menos las variaciones de presión del sonido de la señal original.

Fundamentos del Altavoz

Los altavoces son casi siempre el elemento que limita la fidelidad del sonido reproducido, ya sea en el hogar o en el cine o teatro. Las otras etapas de la reproducción del sonido son esencialmente electrónicas, y los componentes electrónicos están altamente desarrollados. El altavoz involucra procesos electromecánicos, donde la señal de audio amplificada debe mover un cono u otro dispositivo mecánico para producir un sonido como la onda del sonido original. Este proceso implica muchas dificultades y normalmente es el mas imperfecto de los pasos en la reproducción del sonido. Unas ideas básicas sobre las cajas de altavoces, pueden ayudar a esta elección. Una vez que se ha elegido un buen altavoz de un fabricante reconocido, y pagado un buen precio por el mismo, se podría presumir de que se va a conseguir una buena reproducción de sonido. Pero no es así, no sin una buena caja. La caja es una parte esencial de la producción del sonido, debido a los siguientes problemas que aparecen en los altavoces radiando directamente:

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Tipos de Cerramientos

El trabajo de un buen altavoz de alta fidelidad, requiere que esté encajonado debido a un número de propiedades básicas de los altavoces. Con solo poner un simple altavoz dinámico en una caja cerrada, se mejora sustancialmente su calidad de sonido. Los cerramientos modernos de altavoces normalmente involucra a múltiples altavoces con una red de puntos de cruces para proveer una respuesta de frecuencia lo mas uniforme posible a través del rango de frecuencias de audio. Otras técnicas como las empleadas en los bafles reflectores de bajos, se pueden utilizar para extender el rango util de bajos de los altavoces.

La naturaleza del cerramiento puede afectar a la eficiencia y la direccionalidad de un altavoz. El uso de altavoces de cuerno puede proporcionar unas mayores eficiencia y direccionalidad, pero de forma exagerada, puede reducir la fidelidad del sonido. La disposición en columnas de altavoces puede proporcionar cierta direccionalidad.

El término "bafle infinito" se encuentra a menudo en los debates sobre las instalaciones de altavoces. Se puede visualizar como un altavoz montado en un plano infinito con un volumen ilimitado detrás de él, pero en el uso práctico puede referirse a un altavoz montado en la superficie de una pared plana con un considerable volumen de aire detrás de él. Debido a las propiedades elásticas de la suspensión del altavoz todavía exhibirá su natural resonancia de cono libre, pero estará libre de los efectos de difracción observados con un pequeño altavoz en una caja, y esencialmente libre de los efectos de la compresión del aire de detrás del cono del altavoz.

Uso de Multiples Alimentadores en los Altavoces

Incluso con un buen cerramiento de un simple altavoz no se puede esperar que entregue optimamente un sonido balanceado sobre el espectro de sonido audible completo. Para reproducir las altas frecuencias, el elemento impulsor debe ser pequeño y ligero para ser capaz de responder rapidamente a la señal aplicada. Tales altavoces de alta frecuencia se llaman "tweeters". Por otro lado, un altavoz de bajos, debería ser grande para acoplarse eficientemente al aire. Tales altavoces llamados "woofers", deben ser alimentados tambien con mas potencia, ya que la señal debe impulsar una masa mas grande. Otro factor es que las curvas de respuesta del oido discrimina contra los bajos, de modo que se tiene que suministrar mas potencia acústica en el rango de bajos. Normalmente es deseable tener un tercer altavoz de rango medio, para lograr una respuesta de frecuencia plana. Las señales de frecuencias apropiadas son alimentadas a los altavoces respectivos a través de un filtro de cruces.

Altavoces de Cuerno (Bocinas)

Los altavoces del tipo de cuerno utilizan un diafragma grande que suministra presión periódica a una pequeña puerta de entrada de un cuerno largo. Las versiones más compactas utilizan una geometría de cuerno plegado. El sistema de diafragma grande es llamado "motor de compresión", ya que su gran desplazamiento de aire que alimenta una pequeña puerta, provoca una variación de presión más grande que los altavoces normales. El largo cuerno cónico aumenta la eficiencia de la producción de sonido por tal vez un factor de diez, en comparación con un altavoz de tipo cono abierto ordinario.

Referencia:

Wiki: Compression Driver

Wiki: Altavoz de Cuerno

Columna de Altavoces

Una forma de lograr un grado de direccionalidad con altavoces de bajos y lograr un modesto aumento en la ganancia acústica potencial es, el uso de varios altavoces de bajos idénticos en una "disposición en línea" o geometría de columna. Puede ser sorprendente que el efecto de esta geometría sea difundir el sonido en el plano horizontal y reducir su propagación en el plano vertical. Este es el efecto geométrico de la difracción de sonido, y es análogo a la propagación de la luz a través de una rendija estrecha en la dirección perpendicular a la dimensión estrecha. Los patrones direccionales de abajo muestran la propagación del sonido en el plano horizontal sobre una escala polar, indicando la disminución del sonido en decibelios en comparación a la línea central de la dirección de los altavoces. Para una columna de altavoces de graves de 15" de tamaño ó 38 cm, λ = 4D corresponde a una frecuencia de aproximadamente 225 Hz, mientras que la longitud de onda más corta, λ = 0,25D corresponde a una frecuencia de 3570 Hz.

Ejemplo de una colección de columnas de altavoces que está montada en el techo de un auditorio. Apunta de forma general a la audiencia y propaga el sonido perpendicular a la columna.

Direccionalidad de los Altavoces

Aunque los altavoces no pueden alcanzar los extremos de direccionalidad de los micrófonos, los esfuerzos por controlar la direccionalidad del sonido desde los mismos pueden ser productivos. Los altavoces de tipo cuerno son generalmente más direccionales que los altavoces de tipo cono abierto. Los altavoces en una disposición de columna pueden montarse para difundir el sonido en el plano horizontal más que el plano vertical y dirigir más energía sonora a los oyentes. El hacer los altavoces más direccionales puede aumentar la ganancia acústica potencial, lo que de otro modo necesitaría de un sistema de amplificación de sonido.

El ejemplo de un pequeño altavoz muestra que las frecuencias altas de los altavoces son normalmente más direccionales que las frecuencias bajas. Para el sonido de un simple altavoz, esto significa que el balance de graves-agudos se hará más prominente a los bajos a medida que se aleje aún más del eje. La mayoría de los sistemas de sonido utilizan algún tipo de red de filtros, de modo que los graves y los agudos se puedan controlar por separado para lograr un buen equilibrio. A menudo, se utilizan cuernos para los bajos porque son más direccionales que otros altavoces de graves, y se pueden combinar con fuentes de agudos de direccionalidad comparable.