Altavoz

Altavoz
Arquiteutu/a	Dieter Rams

Un altavoz ye un transductor electroacústicu utilizáu pa la reproducción de soníu. Unu o dellos altavoces pueden formar una pantalla acústica.

La transducción sigue un doble procedimientu: llétricu-mecánicu-acústicu. Na primer etapa convierte les ondes llétriques en enerxía mecánica, y na segunda convierte la enerxía mecánica n'ondes de frecuencia acústica. Ye por lo mesmo tantu la puerta per onde sale'l soníu al esterior dende los aparatos que fixeron posible el so amplificación, la so tresmisión per medios telefónicos o radioeléctricos, o'l so tratamientu.

El soníu tresmitir por aciu ondes sonores, nesti casu, al traviés del aire. El oyíu capta estes ondes y tresformar n'impulsos nerviosos que lleguen al celebru y tresfórmense en señales que s'identifiquen con coses como música, soníos y onomatopeyes. Si disponer d'una grabación de voz, de música en soporte magnéticu o dixital, o si recibe estes señales per radio, va disponer a la salida del aparatu de señales llétriques que tienen de ser convertíes en soníos; pa ello utiliza l'altavoz.

Historia

Johann Philipp Reis instaló un altavoz llétricu nel so teléfonu en 1861; foi capaz de reproducir tonos claros, pero tamién podía reproducir la fala amortiguada dempués de delles revisiones.^[1] Alexander Graham Bell patentó'l so primer altavoz llétricu (capaz de reproducir la fala intelixible) como parte del so teléfonu en 1876, que foi siguíu en 1877 por una versión ameyorada d'Ernst Siemens. Mientres esti tiempu, Thomas Edison recibió una patente británica pa un sistema qu'usaba aire comprimío como mecanismu d'amplificación pa los sos primeros fonógrafos de cilindru, pero finalmente decidióse pol familiar cuernu de metal impulsáu per una membrana xunida a l'aguya. En 1898, Horace Short patentó un diseñu pa un altavoz aicionáu per aire comprimío; depués vendió los derechos a Charles Parsons, al que se-y dieron delles patentes britániques adicionales antes de 1910. Unes poques compañíes, ente elles la Victor Talking Machine Company y Pathé, producieron reproductores de discos utilizando altavoces d'aire comprimío. Sicasí, estos diseños taben significativamente llindaos pola so mala calidá de soníu y la so incapacidá pa reproducir el soníu a baxu volume. Utilizáronse variantes del sistema p'aplicaciones de publicidá y, más apocayá, utilizáronse otres variaciones pa probar la resistencia de los equipos espaciales a los niveles de soníu y vibración bien fuertes que produz el llanzamientu de cohetes.

Carauterístiques de los altavoces

Altavoces antiguos.

Les principales carauterístiques d'un altavoz son:

Respuesta en frecuencia.
Impedancia.
Potencia almitida.
Sensibilidá.
Rendimientu.
Distorsión.
Direicionalidá.

Respuesta en frecuencia

Por que un equipu seya consideráu calidable tien de cubrir siquier el marxe de les audiofrecuencias (20-20.000 Hz), esto ye, la frecuencia oyible de los soníos pa los humanos.

Cuanto mayor seya la respuesta en frecuencia d'un equipu, más calidá va tener el soníu final. Asina, a los nuevos formatos d'audiu dixital que devasen sobradamente esti marxe (SACD, 20-100 KHz y DVD-Audio, 20-80 kHz) catalogar como formatos HI-FI (High Fidelity) "Alta Fidelidá".

Pero la respuesta en frecuencia del altavoz nun ye plana. L'altavoz ideal tendría de dar una respuesta uniforme esto ye, igual potencia a toles frecuencies, pero esti altavoz nun esiste. Nes especificaciones téuniques vien indicada la respuesta en frecuencia:

Los altavoces d'alta calidá son los que tienen un marxe de variación de 6 dB pal marxe oyible ente los 20 y los 20 000 Hz.
Fora de los sistemes d'alta calidá, tamién son aceptables les variaciones de 3 dB nun marxe de 100 a 15 000 Hz, yá que na práutica'l marxe de audibilidad humana nunca llega a los 20.000 Hz.

La banda conflictiva ye la de los graves, por ello, nun s'empezar la midida nos 20-30 Hz, sinón que s'alza esta cifra hasta los 80 Hz.

Nes especificaciones téuniques tamién suel venir la curva de respuesta en frecuencia, pero hai que tener en cuenta, que los fabricantes probablemente fixeren les sos midíes nes condiciones más favorables, polo que los resultaos reales de normal van ser inferiores.

Potencia

Fai referencia a la potencia llétrica qu'almite l'altavoz (non a la potencia acústica). Ye la cantidá d'enerxía (en vatios) que puede introducise nel altavoz primero qu'ésti aburuye por demás o de que pueda sufrir daños. Dientro de la potencia estremar ente potencia nominal y potencia almitible.

Potencia nominal

Potencia máxima, en réxime continuu, que puede soportar l'altavoz ensin deteriorase. Si faise trabayar al altavoz percima d'esta potencia podrá estropiase irremediablemente una y bones ésti nun va poder estenar el calor producíu pola corriente llétrica que circula pola bobina y ésta puede fundir l'aislante qu'anubre'l filo de cobre que la forma, provocando cortucircuitos o cortándose'l llombu por fusión del filo de cobre.

La fórmula pa llograr la potencia llétrica d'entrada necesaria ye:

$P=I^{2}\cdot Z$

Onde:

Potencia media máxima o potencia de réxime

Correspuende a la potencia máxima que puede denominase como un parlante.

Potencia de picu máximu o potencia almitible

Potencia máxima impulsiva (un picu de señal), que puede soportar cada ciertu tiempu l'altavoz antes de deteriorase. Correspuende al valor máximu instantáneu de potencia que puede aplicase mientres un tiempu bien curtiu. Esti valor ta bien rellacionáu con otra llimitación de los altavoces que ye'l máximu percorríu de la bobina ensin que se destruya la diafragma (esti problema denominar desconado del altavoz). Esta potencia ye mayor que la potencia media máxima.

Los dos anteriores son quiciabes les más importantes pero esisten otres que la so midida ye importante pa conocer el comportamientu de los altavoces a curtiu, medianu y llargu plazu.

Potencia PMPO

PMPO (sigles del inglés peak music power output) ye una especificación de potencia común n'equipos de consumu como radiograbadores o minicomponentes que representa'l valor pico que ye capaz de soportar un altavoz mientres un tiempu desaxeradamente curtiu (frecuentemente 10 ms); mídese xeneralmente hasta que l'altavoz quémese; dando valores mayores a la de la potencia pico máxima. Ye importante esclariar qu'esta especificación ye del altavoz y non del amplificador d'audiu amplificador que lo alimenta, lo que puede dar falses mires al mercar un equipu. N'otres pallabres, la potencia PMPO nun ye un valor "real", sinón más bien comercial de potencia sonora. Pa mayor fidelidá encamiéntase utilizar la potencia media (AVG) que representa la potencia real que l'amplificador ye capaz d'apurrir.

Potencia llétrica al curtiu plazu (PMUS)

Especifíca el máximu valor de la potencia con que puede trabayar l'altavoz (sobre la impedancia nominal) ensin que sufra daños permanentes, cuando se-y escita con una señal de prueba qu'asemeya l'espectru musical mientres un segundu.

Potencia llétrica al llargu plazu (PNOM)

Especifica'l máximu valor de la potencia con que puede trabayar l'altavoz (sobre la impedancia nominal) ensin que sufra daños permanentes, cuando se-y escita con una señal de prueba qu'asemeya l'espectru musical mientres un minutu; tamién a futuru fai enforma dañu nel sentíu auditivu.

Potencia continua senoidal

Especifica'l máximu valor de la potencia con que puede trabayar l'altavoz (sobre la impedancia nominal) ensin que sufra daños permanentes (mecánicos o térmicos), cuando se-y escita con una señal de forma senoidal continua nuna determinada banda de frecuencies.

Potencia de ruiu

Especifica'l máximu valor de la potencia con que puede trabayar l'altavoz (sobre la impedancia nominal) ensin que sufra daños permanentes (mecánicos o térmicos), cuando se-y escita con una señal ruidosa en dalguna banda del espectru.

Un parámetru importante (y bien rellacionáu cola potencia) de los altavoces ye la eficiencia. La eficiencia ye una midida del rendimientu de la transducción eléctro-acústica. Ye la rellación de la potencia acústica del altavoz y la potencia llétrica necesaria pa ello:

$Eficiencia={\frac {P_{acustica}}{P_{electrica}}}100\%$

La eficiencia d'un altavoz nunca supera'l 50 % y xeneralmente ye menor al 10 %. N'equipos domésticos (inclusive d'alta calidá), la eficiencia ye del orde de 0.5-1 %. Afortunadamente, nun se riquir una potencia acústica elevada pa llograr un eleváu volume sonoro.

Impedancia

La impedancia, conceptualmente, ye la oposición que presenta cualquier elementu o dispositivu al pasu d'una corriente alterna (sinusoidal), nesti casu la fonte d'audiu ye un amiestu de delles frecuencies colo cual la impedancia nun va tener el mesmu valor en tol rangu de frecuencies. La impedancia espresar n'Ohmios.

Como nos altavoces la impedancia varia en función de la frecuencia, cada modelu d'altavoz nes sos especificaciones téuniques va tener una curva con esta rellación impedancia-frecuencia distinta. La impedancia de los altavoces vien especificada pa una frecuencia concreta que sirva de referencia, xeneralmente 1 KHz, nun siendo que'l fabricante indique otru valor.

Si quier llograse una tresferencia máxima d'enerxía ente la fonte de soníu (l'amplificador) y l'altavoz, les impedancias ente ellos tienen de ser les mesmes o nel so defectu la mínima aceptada pol amplificador.

Les impedancias normalizaes de los altavoces son 2, 3.2, 4, 6, 8, 16 y 32 ohmios, pero les más utilizaes son 4 en soníu automotriz, 6 pa sistemes mini componentes, 8 pa los sistemes d'alta fidelidá, 16 pa sistemes de soníu envolvente (surround) y auriculares.

Por casu, un altavoz tien les siguientes especificaciones téuniques:

400 W: Potencia.
100-16 000 Hz: Ye la respuesta en frecuencia del altavoz.
8 Ω: Ye la impedancia nominal del altavoz (a 1 kHz).

Si'l valor de impedancia camudara (y, ello ye qu'ésta nun ye constante en tol rangu de frecuencies), camudaría tamién la potencia aplicada al altavoz.

Esto ye, va tenese qu'aplicar la fórmula:

$P={\frac {V^{2}}{Z}}$ na que:

P=Potencia
V=tensión nos bornes del amplificador
Z=Impedancia

El primer pasu pa poder aplicar la fórmula ye pescudar cuál ye'l valor de la tensión (en voltios):

$400={\frac {V^{2}}{8}}$

$V^{2}=400\cdot 8=3200;V=56,56$

Con felicidá fuercia electromotriz (Y) al camudar la impedancia del altavoz la potencia va camudar por tanto:

$P={\frac {V^{2}}{Z}}$

Si camudamos l'altavoz por unu de, por casu 4 Ω (nominal), la nueva potencia sería:

$P={\frac {V^{2}}{4}}$

Por tanto la potencia aplicada al nuevu altavoz sería:

$P={\frac {3200}{4}}=800$

como puede reparase, mayor a la llograda col altavoz de 8 Ω, esto puede faese siempres y cuando, l'amplificador pueda remanar el nuevu nivel de corriente.

El mesmu razonamientu puede aplicase pa otres impedancias y va vese que la potencia aplicada depende de la impedancia del altavoz.

Sensibilidá

Ye'l grau d'eficiencia na transducción electroacústica. Esto ye, mide la rellación ente'l nivel llétricu d'entrada al altavoz y la presión sonora llograda.

Suel dase en dB/W, midíos a 1 m de distancia y aplicando una potencia de 1 W al altavoz (2,83 V sobre 8 Ω). Suelse utilizar soníu rosa (AES 1984) con 6 dB de cresta pa testearlos.

Los altavoces son transductores electroacústicos con una sensibilidá bien probe. Esto debe a que la mayor parte de la potencia nominal introducida nun altavoz estenar en forma de calor.

Nos altavoces, a diferencia del micrófonu, la sensibilidá nun ye un indicativu de calidá sonora”, pos la práutica demostró qu'altavoces d'inferior sensibilidá producen meyor “coloración sonora”.

Rendimientu

El rendimientu mide'l grau de sensibilidá del altavoz. Ye'l porcentaxe qu'indica la rellación ente la Potencia acústica radiada y la Potencia llétrica d'entrada. Potencia acústica / potencia llétrica x 100. El rendimientu d'un altavoz ye bien baxu, suel tar ente'l 1 y el 5 %. Si entren 100 W salen 1-5 W.

Distorsión

L'altavoz ye unu de los sistemes d'audiu que presenta mayor distorsión, polo que los fabricantes nun suelen suministrar al consumidor les cifres de distorsión de los sos altavoces. La distorsión tien causes bien variaes: fluxu del entrehierro, vibraciones parciales, modulación de frecuencia sobre la diafragma, alinealidad de les suspensiones, etc.

La mayor parte de la distorsión concentrar nel segundu y tercer harmónicu, polo que va afectar en mayor midida a los tonos graves. Trátase d'una distorsión en redol al 10 %.

Nes medies y altes frecuencies esta distorsión ye proporcionalmente enforma menor y nun llega al 1 %, anque nos gargüelos de bocines d'alta frecuencia esta distorsión llega hasta un marxe d'ente 10 y 15 %.

Direicionalidá

Indica la direición del soníu a la salida del sistema, esto ye, la manera nel que'l soníu estenar na redolada.

En realidá, nengún altavoz da una respuesta, pos seya como quier la so direicionalidá global, siempres son más direicionales cuando se trata d'altes frecuencies (agudos) que cuando se trata de baxes frecuencies (graves).

La forma más gráfica de dar la directividad ye por aciu un diagrama polar, que de normal ye recoyíu nes especificaciones, pos cada modelu tien una respuesta concreta.

Un diagrama polar ye un dibuxu téunicu que reflexa la radiación del altavoz nel espaciu, en graos, pa cada puntu de les sos exes (horizontal y vertical).

Dependiendo del so directividad puede dicise qu'un conu d'altavoz ye:

omnidireicional.
bidireicional.
cardioide.

Omnidireicional o non direicional

Esquema omnidireicional.

Esquema bidireicional.

Esquema unidireicional.

Radían igual en toes direiciones, esto ye, nos 360°.

Pola importancia de la frecuencia de resonancia del propiu altavoz, ye una diagrama polar bien pocu utilizáu n'altavoces. Los altavoces qu'utilicen esta direicionalidá riquen de grandes caxes acústiques.

Bidireicional

La diagrama polar tien forma d'ocho, ye simétricu.

Emiten soníu tantu per delantre como por detrás otramiente, ente que son práuticamente «mudos» nos llaterales.

Los ángulos preferentes asítiense en redol a los 120°.

Les diagrames polares bidireicionales nun s'utilicen demasiáu por idénticu razones que los omnidireicionales: riquen de grandes caxes acústiques.

Unidireicionales

Son los altavoces qu'emiten el soníu nuna direición bien marcada y son «relativamente silenciosos» nes otres.

Dientro de los direicionales, los más utilizaos son los cardioides. L'altavoz cardioide llámase asina porque la so diagrama polar tien forma de corazón (curva cardioide), lo que se traduz en que radien escontra la parte frontera y tienen un mínimu de sensibilidá na so parte posterior, onde se produz una atenuación gradual.

L'ángulu preferente algamar nun ángulu de 180 graos

Tipos d'altavoces

Esisten munchos tipos más, pero éstos son los más comunes y usaos.

Altavoz dinámicu o Altavoz de bobina móvil: La señal llétrica d'entrada actúa sobre la bobina móvil que crea un campu magnético que varia de sentíu acordies con dicha señal. Esti fluxu magnético interactúa con un segundu fluxu magnético continuu xeneráu de normal por un imán permanente que forma parte del cuerpu del altavoz, produciéndose una atraición o repulsión magnética que mueve la bobina móvil, y collo la diafragma xuntáu a ella. Al cimblar la diafragma mueve l'aire que tien asitiáu frente a él, xenerando asina variaciones de presión nel mesmu o vibraciones, o lo que ye lo mesmo, ondes sonores.
Altavoz electrostático o Altavoz de condensador: Estos altavoces tienen una estructura de condensador, con una placa fixa y otra móvil (la diafragma), ente les que s'almacena la enerxía llétrica suministrada por una fonte de tensión continuo. Cuando s'amonta la enerxía almacenada ente les plaques, produzse una fuercia d'atraición o repulsión llétrica ente elles, dando llugar a que la placa móvil muévase, creando una presión útil. Tienen mayor costu que los dinámicos.
Altavoz piezoeléctrico: Nestos altavoces el motor ye un material piezoeléctrico, qu'al recibir una diferencia de tensión ente les sos superficies metalizadas esperimenta allargamientos y compresiones. Si xunir a una de les sos cares un conu abocinado, ésti va sufrir desplazamientos capaces de producir una presión radiada en frecuencia oyible. Ye pocu llinial, con baxu rendimientu y llindar el so usu a altes frecuencies. Aplicar en relós, teléfonos móviles, cámares fotográfiques y de videu, xuguetes, imprentadores, microondes, vehículos, etc.
Altavoz de cinta: L'altavoz de cinta tien un funcionamientu similar al altavoz dinámicu, pero con diferencies notables. La más obvia, en llugar de bobina, el nucleu ye una cinta corrugada.
Altavoz de panel o altavoz de maneres distribuyíes: Les sos propiedaes llétriques, mecániques y acústiques difieren drásticamente de los altavoces convencionales yá que usen el principiu de distribución óptima de les maneres de vibración d'una llámina ríxida delgada que fueron escitaos por un pequeñu transductor nun puntu del panel. D'esta miente, consíguese radiar un ampliu marxe de frecuencies en toes direiciones con un nivel de presión considerable y una distorsión bien baxa
Pantalla infinita:Ye un sistema d'allugamientu p'altavoces dinámicos, que consiste n'integrar l'altavoz nuna gran superficie plana (por casu, una paré) con un furacu circular nel centru (onde va agospiáu'l conu del altavoz).
Altavoz con reflector de baxos: Ye un sistema de construcción d'altavoces p'ameyorar la respuesta en baxes frecuencies. Nuna de les parés de la caxa abre una puerta (furu en forma de tubu) y tolos parámetros qu'afecten al volume interno de la caxa tán previstos por que el aire nel interior del tubu resonen nuna baxa frecuencia determinada.
Radiante auxiliar de graves. Como'l reflector de baxos, la so finalidá ye apurrir un refuerzu de graves. En llugar d'un simple furu en forma de tubu convencional, esti tubu plegar en forma de llaberintu.
Altavoz de carga con bocina: La bocina ye un conu alimentáu por un motor que dexa aumentar la señal llétrica d'entrada hasta en 10 dB a la salida, colo que son bien emplegaes cuando se riquir gran volume sonoru.
Altavoz activu. Tipu d'altavoz carauterizáu pol usu de filtros activos (dixitales o analóxicos), en llugar de filtros pasivos, pa estremar l'espectru d'audiofrecuencia n'intervalos compatibles colos transductores emplegaos. La señal ye amplificada dempués de la división de frecuencies con un amplificador dedicáu por cada transductor.

Cine en casa

El llamáu 'Cine en casa' o Home cinema ye un sistema o conxuntu de dellos altavoces qu'intenta averar la calidá de soníu a la que s'escucha nuna sala de cine. Pueden reparase:

versión 5.1, que rique seis altavoces:
- Altavoces a izquierda, centru y derecha toos al frente.
- A izquierda y derecha posteriores con efeutu envolvente.
- Un subwoofer (que se considera como canal ".1" por cuenta de la estrecha banda de frecuencia que reproduz). Esti altavoz puede reproducir les frecuencies baxes de toles canales o puede solo faelo p'aquellos altavoces que nun lo llogren. Esto ye xeneralmente remanáu pola configuración del un amplificador en manera 'llargu' o 'curtiu' definiendo'l tipu d'altavoz.
versión 6.1 similar a la 5.1 pero col agregáu d'una canal central na parte posterior de la sala.
versión 7.1 idéntica a la 5.1 solo que con altavoces a izquierda y derecha na parte central de la sala. Pal sistema SDDS, 7.1 ye igual a 5.1 pero amestando altavoces centrales derechos y esquierdos adicionales al frente del oyente p'ameyorar la puesta del soníu.
versión 7.2 idéntica a la 7.1 pero cola adición d'otru subwoofer, de normal na parte posterior de la sala.

Ye importante notar que les canales de soníu ufiertaos a los altavoces podríen ser canales individuales orixinales (de normal en 5.1) o podríen descodificar canales adicionales pa les canales envolventes (Esta distribución tien de ser acompañada por un descodificador Dolby Digital EX y un descodificador THX Surround) o ser simulaos (onde los dos canales envolventes son ampliaos al centru traseru o a los altavoces ximielgos traseros, según sía'l casu).

Otres temes d'altavoces

Altavoz activu
Altavoz de 2 víes
Altavoz de 3 víes
Altavoz de carga con bocina
Altavoz de cinta
Altavoz dinámicu
Altavoz electrostático
Altavoz piezoeléctrico

Ver tamién

Audiófilo
Batería llétrica
Bluetooth
Boombox
Megáfonu
Radio de mesa
Reproductor d'audiu dixital
Reproductor MP3
USB
WiFi

Referencies

↑ «The Forgotten Johann Philipp Reis». Archiváu dende l'orixinal, el 12 de xunu de 2015. Consultáu'l 11 de xunu de 2015.

Enllaces esternos

Wikcionariu tien definiciones y otra información tocante a altavoz.
The Ten Biggest Lies in Audiu Los diez mayores mentires n'audiu (n'inglés)
PCP Audiu
Audiophoolery (n'inglés)
The Truth About Interconnects and Cables La verdá sobre los cables y interconexones (n'inglés)

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[1] «The Forgotten Johann Philipp Reis». Archiváu dende l'orixinal, el 12 de xunu de 2015. Consultáu'l 11 de xunu de 2015.

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