La medición de altavoces es la práctica de determinar el comportamiento de los altavoces midiendo varios aspectos del rendimiento. Esta medida es especialmente importante porque los altavoces, al ser transductores , tienen un mayor nivel de distorsión que otros componentes del sistema de audio utilizados en la reproducción o refuerzo de sonido.
Medida anecoica
Una forma de probar un altavoz requiere una cámara anecoica , con una rejilla de suelo acústicamente transparente. El micrófono de medición normalmente se monta en un brazo discreto (para evitar reflejos) y se coloca a 1 metro delante de las unidades de transmisión en el eje con el controlador de alta frecuencia. Si bien esto puede producir resultados repetibles, esta medición de 'espacio libre' no es representativa del rendimiento en una habitación, especialmente en una habitación pequeña. Para obtener resultados válidos a bajas frecuencias, se necesita una cámara anecoica muy grande, con grandes cuñas absorbentes en todos los lados. La mayoría de las cámaras anecoicas no están diseñadas para mediciones precisas hasta 20 Hz y la mayoría no son capaces de medir por debajo de 80 Hz.
Cámara tetraédrica
Una cámara tetraédrica es capaz de medir el límite de baja frecuencia del controlador sin la gran huella que requiere una cámara anecoica. Este sistema de medición compacto para controladores de altavoces se define en IEC 60268-21: 2018, [1] IEC 60268-22: 2020 [2] y AES73id-2019. [3]
Medición de medio espacio
Una alternativa es simplemente colocar el altavoz boca arriba apuntando al cielo sobre césped abierto. La reflexión del suelo seguirá interfiriendo, pero se reducirá considerablemente en el rango medio porque la mayoría de los altavoces son direccionales y solo irradian frecuencias muy bajas hacia atrás. Poner material absorbente alrededor del altavoz reducirá la ondulación de rango medio al absorber la radiación trasera. A bajas frecuencias, la reflexión del suelo siempre está en fase, por lo que la respuesta medida aumentará los graves, pero esto es lo que generalmente sucede en una habitación de todos modos, donde la pared trasera y el piso proporcionan un efecto similar. Hay un buen caso, por lo tanto, usando tales medidas de medio espacio y apuntando a una respuesta plana de medio espacio. Los altavoces que están ecualizados para dar una respuesta plana en el espacio libre, siempre sonarán muy graves en interiores, razón por la cual los altavoces del monitor tienden a incorporar configuraciones de medio espacio y cuarto de espacio (para uso en esquinas) que aportan atenuación por debajo de aproximadamente 400 Hz.
Cavar un agujero y enterrar el altavoz al ras del suelo permite una medición de medio espacio mucho más precisa, creando el altavoz equivalente al micrófono de efecto de límite (todos los reflejos exactamente en fase), pero cualquier puerto trasero debe permanecer desbloqueado y cualquier puerto trasero El amplificador debe tener aire de enfriamiento. Se reduce la difracción desde los bordes del recinto, creando una curva de respuesta repetible y precisa, pero no muy representativa.
Medidas de la habitación
A bajas frecuencias, la mayoría de las habitaciones tienen resonancias en una serie de frecuencias donde la dimensión de una habitación corresponde a un múltiplo de medias longitudes de onda. El sonido viaja aproximadamente a 1 pie por milisegundo (1100 pies / s), por lo que una habitación de 20 pies (6,1 m) de largo tendrá resonancias de 25 Hz hacia arriba. Estos modos de resonancia provocan grandes picos y caídas en el nivel de sonido de una señal constante a medida que la frecuencia de esa señal varía de baja a alta.
Además, los reflejos, la dispersión, la absorción, etc., alteran fuertemente el sonido percibido, aunque esto no es necesariamente perceptible conscientemente para la música o el habla, en frecuencias superiores a las dominadas por los modos de sala. Estas alteraciones dependen de la ubicación de los altavoces con respecto a las superficies reflectantes, dispersas o absorbentes (incluidos los cambios en la orientación de los altavoces) y de la posición de escucha. En situaciones desafortunadas, un ligero movimiento de cualquiera de estos, o del oyente, puede causar diferencias considerables. Los efectos complejos, como la integración auditiva estéreo (o de múltiples canales) en un "escenario de sonido" percibido unificado, se pueden perder fácilmente.
Existe una comprensión limitada de cómo el oído y el cerebro procesan el sonido para producir tales percepciones, por lo que ninguna medición o combinación de mediciones puede asegurar percepciones exitosas de, por ejemplo, el efecto de "escenario sonoro". Por lo tanto, no existe un procedimiento asegurado que maximice el rendimiento del hablante en cualquier espacio de escucha (con la excepción de la cámara anecoica que suena desagradable). Algunos parámetros, como el tiempo de reverberación (en cualquier caso, realmente aplicable solo a volúmenes más grandes) y la "respuesta de frecuencia" general de la sala se pueden ajustar de alguna manera mediante la adición o sustracción de elementos reflectantes, difusores o absorbentes, pero, aunque esto puede ser notablemente eficaz (con las sumas o restas y colocaciones correctas), sigue siendo una especie de arte y una cuestión de experiencia. En algunos casos, no se ha encontrado que tal combinación de modificaciones tenga mucho éxito.
Posicionamiento del micrófono
Todos los altavoces de varios controladores (a menos que sean coaxiales ) son difíciles de medir correctamente si el micrófono de medición se coloca cerca del altavoz y ligeramente por encima o por debajo del eje óptimo porque la diferente longitud de la ruta de dos controladores que producen la misma frecuencia conduce a la cancelación de fase. . Es útil recordar que, como regla general, 1 kHz tiene una longitud de onda de 1 pie (0,30 m) en el aire y 10 kHz una longitud de onda de solo 1 pulgada (25 mm). Los resultados publicados a menudo solo son válidos para un posicionamiento muy preciso del micrófono dentro de un centímetro o dos.
Las mediciones realizadas a 2 o 3 m, en la posición de escucha real entre dos altavoces, pueden revelar algo de lo que está sucediendo realmente en una sala de escucha. Por horrible que parezca en general la curva resultante (en comparación con otros equipos), proporciona una base para la experimentación con paneles absorbentes. Se recomienda accionar ambos altavoces, ya que esto estimula los 'modos' de sala de baja frecuencia de una manera representativa. Esto significa que el micrófono debe colocarse exactamente equidistante de los dos altavoces si se quieren evitar los efectos de 'filtro de peine' (picos y caídas alternas en la respuesta de la sala medida en ese punto). El posicionamiento se realiza mejor moviendo el micrófono de lado a lado para obtener una respuesta máxima en un tono de 1 kHz, luego en un tono de 3 kHz y luego en un tono de 10 kHz. Si bien los mejores altavoces modernos pueden producir una respuesta de frecuencia plana a ± 1 dB desde 40 Hz a 20 kHz en condiciones anecoicas, las mediciones a 2 m en una sala de escucha real generalmente se consideran buenas si están dentro de ± 12 dB.
Mediciones de campo cercano
La acústica de la habitación tiene un efecto mucho menor en las mediciones de campo cercano, por lo que pueden ser apropiadas cuando no se puede realizar un análisis de cámara anecoica. Las mediciones deben realizarse a distancias mucho más cortas del altavoz que el diámetro total del altavoz (o la fuente de sonido, como bocina, ventilación), donde la media longitud de onda del sonido es más pequeña que el diámetro total del altavoz. Estas mediciones dan como resultado la eficiencia directa del altavoz, o la sensibilidad media, sin información direccional. Para un sistema de altavoces de múltiples fuentes de sonido, la medición debe realizarse para todas las fuentes de sonido (woofer, ventilación bass-reflex, altavoz de medios, tweeter ...). Estas mediciones son fáciles de realizar, se pueden realizar en casi cualquier habitación, son más puntuales que las mediciones en caja y predicen mediciones de medio espacio, pero sin información de directividad. [4]
Medida de respuesta de frecuencia
Las mediciones de respuesta de frecuencia solo son significativas si se muestran como un gráfico o se especifican en términos de límites de ± 3 dB (u otros límites). Una debilidad de la mayoría de las cifras citadas es que no se indica el SPL máximo disponible, especialmente a bajas frecuencias. Por lo tanto, una medición de ancho de banda de potencia es más útil, además de la respuesta de frecuencia, ya que es un gráfico de SPL máximo para una figura de distorsión dada en el rango de frecuencia audible.
Medida de distorsión
Las mediciones de distorsión en los altavoces solo pueden ser tan bajas como la distorsión del micrófono de medición en sí, por supuesto, al nivel probado. Lo ideal es que el micrófono tenga un nivel de saturación de 120 a 140 dB SPL si se va a medir la distorsión de alto nivel. Un altavoz de gama alta típico, impulsado por un amplificador de potencia típico de 100 vatios , no puede producir niveles máximos muy superiores a 105 dB SPL a 1 m (lo que se traduce aproximadamente a 105 dB en la posición de escucha de un par de altavoces en una sala de escucha típica). Lograr una reproducción verdaderamente realista requiere altavoces capaces de niveles mucho más altos que este, idealmente alrededor de 130 dB SPL. Aunque el nivel de música en vivo medido en un medidor de nivel de sonido (de respuesta lenta y lectura RMS) puede estar en la región de 100 dB SPL, los picos de nivel del programa en la percusión superarán con creces esto. La mayoría de los altavoces dan alrededor del 3% de distorsión medido en 468 'residuo de distorsión' que se reduce ligeramente a niveles bajos. Los altavoces electrostáticos pueden tener una distorsión armónica más baja pero sufren una distorsión de intermodulación más alta. 3% de residuo de distorsión corresponde a 1 o 2% de distorsión armónica total . Los monitores profesionales pueden mantener una distorsión moderada hasta alrededor de 110 dB SPL a 1 m, pero casi todos los sistemas de altavoces domésticos distorsionan mucho por encima de 100 dB SPL.
Análisis de coloración
Los altavoces se diferencian de la mayoría de los demás equipos de audio en que sufren de "coloración". Se refiere a la tendencia de varias partes del altavoz: el cono, su envolvente, la caja, el espacio cerrado, a seguir moviéndose cuando cesa la señal. Todas las formas de resonancia causan esto, al almacenar energía, y las resonancias con factor Q alto son especialmente audibles. Gran parte del trabajo que se ha realizado para mejorar los altavoces en los últimos años se ha centrado en reducir la coloración, y se introdujo el equipo de medición de la Transformada Rápida de Fourier, o FFT, para medir la salida retardada de los altavoces y mostrarla como una cascada de tiempo frente a frecuencia. diagrama o diagrama de espectrograma . Inicialmente, se realizó un análisis utilizando pruebas de respuesta al impulso , pero este 'pico' adolece de tener un contenido de energía muy bajo si el estímulo debe permanecer dentro de la capacidad máxima del hablante. Los equipos posteriores utilizan la correlación con otros estímulos, como un analizador de secuencia de longitud máxima o MLSSA . Utilizando múltiples tonos de onda sinusoidal como señal de estímulo y analizando la salida resultante, la prueba de contaminación espectral proporciona una medida del componente de distorsión de "ruido propio" de los altavoces. Este tipo de señal de "valla de estacas" se puede optimizar para cualquier rango de frecuencia, y los resultados se correlacionan excepcionalmente bien con las pruebas de audición de calidad de sonido.
Ver también
- Asociación Internacional de Fabricación de Altavoces y Acústica (ALMA)
- Potencia de audio
- Medición de ruido de audio
- Medición de la calidad de audio
- Extensión de ancho de banda
- Sonido direccional
- Altavoz isobárico
- Acústica de altavoz
- Altavoz parabólico
- Niveles de programa
- Controlador de altavoz
- Sistema de coordenadas esféricas
- Monitor de estudio
Referencias
- ^ IEC 60268-21: 2018 https://webstore.iec.ch/publication/28687
- ^ IEC 60268-22: 2020 https://webstore.iec.ch/publication/60560
- ^ AES73id-2019 https://www.aes.org/publications/standards/search.cfm?docID=109
- ^ DB Keele, Jr : Evaluación de altavoces de baja frecuencia por medición de presión sonora de campo cercano, volumen 22 de JAES, edición 3, págs. 154-162; Abril de 1974; https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=2774
enlaces externos
- Sitio MLSSA
- Sistema de medición de altavoces Praxis
- Sistema de medición y corrección de altavoces CONEQ
- Cámaras de prueba tetraédricas TTC