Aunque se han producido avances significativos tanto en el diseño como en la fabricación de altavoces, los fundamentos de la tecnología de los transductores de los altavoces no han cambiado en casi 100 años: El driver dinámico de Edward Kellogg y Chester Rice de 1925 sigue siendo la base de prácticamente todos los altavoces del mercado actual, desde el de su teléfono hasta los de su sistema de cine en casa.
¿Pero cómo funcionan los altavoces? Empecemos por lo básico.
Nota del editor: este artículo se actualizó el 12 de marzo de 2021 para incluir más información técnica.
Cómo funcionan los altavoces: lo básico
Un driver de altavoz es el componente electroacústico en bruto que hace funcionar un altavoz. Como transductor, su función es transformar la energía de una forma a otra. En concreto, este transductor transforma las ondas eléctricas amplificadas de su dispositivo de reproducción, ya sea su teléfono o el cartucho de su tocadiscos, en ondas de presión sonora en el aire para que sus oídos las detecten.
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El driver del altavoz: un simple pero brillante motor electromagnético
Un amplificador alimenta una señal a dos terminales en la parte posterior de un altavoz. Estos terminales pasan la corriente a una bobina cilíndrica de alambre, que está suspendida en el hueco circular entre los polos de un imán permanente. Esta bobina se mueve de un lado a otro dentro del campo magnético a medida que la corriente que la atraviesa alterna su dirección con la señal aplicada, según la ley de Faraday. El centro del cono del altavoz está unido a un extremo, que es impulsado hacia adelante y hacia atrás por la bobina móvil. Este cono está sujeto en sus bordes por una suspensión hermética o envolvente. A medida que el cono se mueve, empuja y tira del aire circundante; al hacerlo, crea ondas de presión en el aire, llamadas sonido.
Así es como funciona el controlador del altavoz, pero ¿por qué parecen estar siempre montados en cajas? Si el driver produce sonido por sí mismo, ¿para qué sirve la caja? ¿Y qué pasa con los orificios de los puertos y esas otras piezas?
¿Por qué se colocan los altavoces en cajas?
Cada altavoz de estantería Fluance Ai40 cuenta con un tweeter de 1″ y un driver de 5″.
Cuando el cono del driver de un altavoz se mueve, crea una onda de presión tanto desde la parte delantera como desde la trasera. Mientras se mueve hacia usted, empujando el aire y creando una presión positiva, simultáneamente arrastra el aire detrás de él, creando una presión negativa. Si la longitud de onda que corresponde a la frecuencia de la señal reproducida es grande en relación con el tamaño del transductor, la presión generada por los dos lados del transductor se anulará efectivamente. Por lo tanto, a cualquier distancia útil, las frecuencias bajas (graves) se vuelven inaudibles. Si quieres probar esto en casa, saca un driver de su caja. Notará una calidad de sonido «metálica» en comparación con cómo sonaba el altavoz cuando estaba montado.
Para que un altavoz funcione bien en todas las frecuencias, debemos evitar que la onda de presión creada por la parte trasera del cono del altavoz anule la onda creada por la parte delantera del cono. Si se monta el transductor en una lámina grande y rígida (un bafle), se puede conseguir el mismo efecto. Un bafle tiene que ser grande para evitar la cancelación de las bajas frecuencias, por lo que no es práctico en la mayoría de las aplicaciones. Las cajas cerradas permiten una forma más práctica de hacerlo.
No todas las cajas de los altavoces tienen forma de caja…
Una combinación de las propiedades mecánicas del transductor y el tamaño de la caja definen el comportamiento en baja frecuencia de un sistema de altavoces de caja cerrada ensamblado. Sin entrar en tecnicismos, el aire de la caja actúa como un muelle contra el que empuja y tira el cono, y ese sistema tiene una frecuencia de resonancia por debajo de la cual su rendimiento disminuye considerablemente.
Los altavoces deben ser herméticos: las fugas en la caja permiten la cancelación que queremos evitar.
¿Por qué algunos altavoces tienen agujeros?
Habrá observado que muchas cajas de altavoces tienen agujeros circulares, o a veces ranuras, normalmente en la parte delantera o trasera. Lo que está viendo son puertos, o rejillas de ventilación, y esto identifica lo que se conoce como una caja de reflejo de bajos.
Una caja de reflejo de bajos funciona esencialmente de la misma manera que cuando se sopla aire sobre una botella de cerveza abierta y suena una nota. La nota cambia con la cantidad de líquido en la botella porque el volumen de aire dentro de la botella cambia. Si se pudiera estirar el cuello de cristal de la botella, también cambiaría la nota. Se trata de un sistema resonante que puede ajustarse modificando las dimensiones del puerto (el cuello de la botella) o el volumen del recinto (la botella).
Este altavoz de reflejo de graves tiene un puerto de graves de disparo trasero.
Si se ajusta correctamente, lo que hace es crear una resonancia justo por debajo del punto en el que la respuesta del altavoz normalmente se atenuaría, ampliando efectivamente el rendimiento de los graves del sistema. Para que esto funcione correctamente, el ajuste del puerto se calcula para el conductor específico en el recinto específico. Si cambia el transductor por otro tipo, aunque tenga el mismo diámetro de cono, la sintonización de la caja y del puerto ya no será la adecuada y no sonará bien.
Los altavoces que utilizan radiadores pasivos funcionan según el mismo principio básico, pero con un cono de altavoz cargado de masa y sin alimentación que crea la resonancia de los graves con el volumen de aire encerrado.
Tweeters y woofers
Ahora bien, es posible que haya notado que en la mayoría de los altavoces, sobre todo a medida que se hacen más grandes que las pequeñas cajas de resonancia portátiles, puede ver más de un controlador de altavoz, normalmente uno de menor diámetro encima de otro más grande.
Estos altavoces tienen dos tamaños de parlantes: los tweeters arriba y los woofers abajo
Hay varias razones por las que los altavoces utilizan múltiples parlantes de diferentes tamaños. Si bien es cierto que un solo driver puede cubrir casi todo el espectro audible por sí mismo, hay una serie de limitaciones con las que se topa. Si el transductor es pequeño, no puede mover mucho aire y tendrá dificultades para generar graves a un nivel útil.
Aprenda más: Tipos de transductores explicados
Los transductores más grandes pueden mover más aire, pero el problema es que los altavoces se vuelven más direccionales a medida que suben las frecuencias que reproducen. Esto se conoce como beaming.
A medida que aumenta la frecuencia, la longitud de onda asociada disminuye; los transductores de los altavoces suelen empezar a emitir a una frecuencia con una longitud de onda igual al diámetro del cono radiante. Esto significa que sólo oirás las frecuencias más altas si estás justo en el eje con el altavoz. No es un sonido equilibrado ni un buen altavoz. La solución más sencilla es utilizar transductores de distintos tamaños, cada uno de ellos adaptado a la reproducción de una gama específica de frecuencias, es decir, distintas partes del espectro audible (graves y agudos, o graves, medios y agudos).
¡Tarifas y altavoces de agudos y puertos, vaya! Un crossover delega el rango de frecuencias adecuado a cada tipo de altavoz: los tweeters para los agudos y los woofers para los graves.
Por qué merece la pena saber cómo funcionan los altavoces
No es necesario conocer la ciencia que hay detrás de los altavoces para poder escucharlos y disfrutarlos. Pero si tiene la intención de gastar mucho dinero en equipos de audio, siempre es una buena idea equiparse primero con algunos conocimientos. Un poco de conocimiento básico le ayudará a entender por qué se tomaron ciertas decisiones de diseño, cómo influyen en el sonido, y para ayudarle a identificar a los vendedores de aceite de serpiente.