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Qualquer pessoa que tenha ouvido falar de áudio por um tempo provavelmente desenvolveu uma preferência por um certo estilo de alto-falante e uma certa configuração de driver. Essa preferência pode ser baseada na experiência pessoal, a opinião de um revisor confiável, conhecimento técnico ou talvez até mesmo alguns esforços na construção de caixas de som DIY. Na verdade, existem muitas maneiras de construir um bom alto-falante e, certamente, há espaço para o gosto pessoal. Ainda assim, geralmente fico surpreso com o quão pouco a maioria das pessoas (mesmo algumas que estão profundamente envolvidas com áudio) realmente entende sobre as implicações de desempenho de diferentes configurações de driver.
Muito disso é explicado em The Loudspeaker Design Cookbook . Quando li o The LDC pela primeira vez há 20 anos, provavelmente aumentou minha compreensão de como os alto-falantes funcionam em uma ordem de magnitude. O que vou apresentar aqui é muito menos técnico. Eu encorajo todos os audiófilos e revisores a irem mais fundo pegando um exemplar do LDC, que está agora em sua sétima edição e que foi escrito por Vance Dickason, editor da revista Voice Coil e um dos designers de alto-falantes mais experientes do mundo.
Para entender por que algumas configurações de driver funcionam melhor do que outras em certas situações, é importante entender alguns princípios gerais:
1) Todas as outras coisas sendo iguais, quanto maior o diâmetro de um driver, menores as frequências que ele pode tocar e mais dificuldade terá de reproduzir as altas frequências. Novamente, esse é um princípio geral, verdadeiro apenas quando todas as outras coisas são iguais.
2) A dispersão de um driver (a uniformidade com que ele espalha o som em todas as direções) é principalmente uma função de seu diâmetro - ou, no caso de drivers de formato oval ou retangular, de suas dimensões horizontal e vertical. Uma boa regra prática é que a dispersão de um driver começa a se estreitar (ou 'feixe') na frequência cujo comprimento de onda corresponde à dimensão do driver. Para calcular isso, divida 13.512 (a velocidade do som em polegadas ao nível do mar) pela área de radiação efetiva do motorista. Por exemplo, um woofer de 6,5 polegadas com um diâmetro de área de irradiação efetiva de cinco polegadas (medido do pico do surround ao pico oposto) começa a emitir feixe em cerca de 2.702 Hz, ou 13.512 dividido por cinco.
A dispersão é importante porque dá ao alto-falante um som grande, aberto e natural. Se a dispersão do alto-falante for pobre, parecerá mais que o som está vindo da caixa do alto-falante, em vez de um cantor ou instrumento real. A dispersão pobre na faixa média também pode criar a coloração de 'mãos em concha' nas vozes, como se os cantores estivessem com as mãos em concha ao redor da boca.
Você já deve ter descoberto qual é o maior dilema no design de alto-falantes: quanto menor o driver, mais ampla sua dispersão (veja o gráfico de medidas abaixo, clique na foto para visualizá-la em uma janela maior), no entanto, quanto menor o driver, menos ele pode lidar com baixas frequências. Um pouco mais de reflexão pode levar à compreensão de que 'mais simples é melhor' raramente se aplica aos falantes. Quanto mais simples for o alto-falante, maior será a probabilidade de haver alguma combinação de resposta de frequência irregular, dispersão pobre, falta de resposta de graves e / ou agudos e / ou alta distorção.
Vamos considerar os prós e contras de algumas das configurações de driver de alto-falante mais populares. Uma observação: Existem inúmeros fatores que influenciam o desempenho do alto-falante, incluindo design e materiais do driver, design e materiais do gabinete, carregamento de graves do gabinete, rampas de crossover, etc. No entanto, esses estão fora do escopo deste artigo, que trata especificamente das configurações do driver. Para uma compreensão mais completa do funcionamento interno dos alto-falantes, consulte o Loudspeaker Design Cookbook ou outro trabalho de referência aprofundado.
Mão única (driver único, gama completa)
Alguns audiófilos e revisores preferem designs de driver único porque acreditam que eliminar o circuito de crossover para dividir o sinal de áudio em graves e agudos produz maior pureza sônica. O problema é que isso tem um custo, muitas vezes extremo. Drivers de faixa completa maiores têm resposta irregular de alta frequência e dispersão extremamente pobre nos agudos. Drivers menores de gama completa, como o 3,5 polegadas usado no alto-falante Role Audio Sampan FTL recentemente analisado aqui , podem ter uma resposta de agudos razoavelmente suave e até mesmo dispersão até algo entre 5 e 7,5 kHz, para que possam soar bem - mas como as frequências ressonantes desses drivers tendem a ser de 100 Hz ou mais, eles oferecem pouca ou nenhuma resposta de graves . Comparado com um tweeter decente de uma polegada, sua resposta de agudos não será tão suave e sua dispersão não será tão ampla.
Dito isso, em produtos de baixo custo, drivers de gama completa às vezes são a melhor escolha. Lembro-me com carinho dos sistemas Cambridge SoundWorks de excelente som e baratos projetados pelo lendário Henry Kloss, que apresentava alto-falantes full-range de 2,5 ou três polegadas em caixas em forma de cubo, complementados por um módulo de baixo passa-banda barato, mas eficaz. Muitas vezes aconselhei os fabricantes de soundbars de baixo custo a usar drivers únicos e full-range em vez de woofers e tweeters separados por esses preços, é quase impossível encontrar um tweeter com som decente e incluir um circuito de crossover adequado.
Alto-falantes com pequenos drivers full-range, como o Sampan FTL ou o Sommeliers de Kvart e Bolge Sound (mostrado aqui) têm seus encantos, muitas vezes fornecendo uma resposta neutra e uma dispersão perfeitamente consistente do médio-baixo até o agudo inferior, o que se traduz em uma reprodução de voz suave e natural. No entanto, eles não soam tão arejados ou espaçosos como um alto-falante com um tweeter típico de uma polegada, e eles não tocam muito alto ou fornecem muitos graves. Mas eles podem ser aumentados com um subwoofer.
Não vejo como os alto-falantes que usam drivers únicos maiores podem ser considerados produtos de alta fidelidade. Alguns audiófilos gostam deles, mas pelo que posso dizer, sua atração é mais filosófica do que musical. A resposta de frequência e as anomalias de dispersão que esses alto-falantes apresentam são fáceis de ouvir e medir, então, em minha opinião, não há uma maneira confiável de chamar seu som de natural ou neutro. Alguns desses alto-falantes adicionam um super tweeter para uma resposta de agudos mais estendida, mas sua resposta de frequência geral ainda será áspera e sua dispersão estreita nos agudos inferiores e médios superiores.
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Existem também alto-falantes de painel eletrostático e magnetoplanar de faixa completa, como os fabricados por MartinLogan e Magnepan, respectivamente. Estes são um assunto completamente diferente porque eles irradiam som para frente e para trás, o que ajuda a neutralizar os problemas de dispersão causados pelas grandes superfícies de radiação dos painéis. Muitos desses alto-falantes usam painéis curvos para ampliar sua dispersão. Eles não podem fornecer graves profundos em volumes altos ou o tipo de imagem focada que um bom alto-falante dinâmico (ou seja, cones'n'domes) pode produzir, mas muitos audiófilos e críticos consideram esses alto-falantes entre os melhores disponíveis em qualquer preço.
Duas vias (woofer / tweeter)
Alto-falantes combinando um único woofer e um único tweeter são os mais comuns, e alguns audiófilos e revisores os consideram os melhores, frequentemente citando a máxima 'mais simples é melhor'. Mais uma vez, essa noção não se aplica. Sim, os alto-falantes bidirecionais são normalmente mais simples do que os modelos de três vias, mas essa simplicidade exige um compromisso que tende a ocorrer em frequências entre dois e quatro kHz, onde o ouvido é mais sensível.
O problema com alto-falantes bidirecionais ocorre no ponto de cruzamento, a frequência na qual o som é transferido do woofer para o tweeter. Como discutimos acima, quanto maior o woofer, mais sua dispersão começa a se estreitar em frequências mais altas. Assim, à medida que você vai do médio para o agudo, a dispersão se estreita conforme se aproxima do ponto de cruzamento e, em seguida, se abre novamente conforme a transição do som para o tweeter, que normalmente tem uma ou 0,75 polegadas de diâmetro e, portanto, dispersa o som amplamente até a oitava superior dos agudos (entre 10 e 20 kHz).
Uma solução é usar um woofer menor, caso em que você sacrifica a resposta dos graves. Ou você pode mover o ponto de crossover para baixo, para que o woofer não fique ativo em altas frequências. Mas então você começa a colocar uma tensão excessiva no tweeter, que provavelmente não tem área de radiação ou excursão suficiente (movimento de frente para trás) para reproduzir essas frequências mais baixas.
Obviamente, muitos designers de alto-falantes fizeram esse compromisso com sucesso porque existem inúmeros alto-falantes bidirecionais que têm um som excelente. Com algumas exceções, eu prefiro alto-falantes bidirecionais com tweeters e woofers de uma polegada não maiores que 5,25 polegadas, com pontos de crossover abaixo de 2,2 kHz ou mais. Obviamente, qualquer alto-falante bidirecional pode ser ampliado com um subwoofer.
No entanto, existem duas exceções aqui. A primeira é que alguns drivers de alta frequência têm resposta suficiente para baixo na faixa média para que possam ser transferidos com segurança para um woofer em uma frequência mais baixa, normalmente entre 800 Hz e 1,5 kHz. Isso inclui tweeters de corneta usando drivers de compressão (não tweeters de cúpula com um guia de onda em forma de corneta), alguns tweeters de fita e painéis eletrostáticos e magnetoplanares. É por isso que o design bidirecional funciona bem, por exemplo, em alto-falantes de corneta da JBL e Klipsch, bem como em alto-falantes eletrostáticos bidirecionais da MartinLogan.
A outra exceção é que woofers grandes com baixa massa móvel e alta sensibilidade podem produzir médios de som natural e podem ser cruzados em frequências relativamente altas. Freqüentemente, o woofer terá um contorno plissado (a parte que conecta o cone à cesta) em vez do contorno mais comum de meio rolo. Com um deles, você pode obter um som de gama completa de duas vias. Os exemplos incluem o Monitores profissionais JBL M2 (mostrado aqui) e o Alto-falantes do Orangotango DeVore Fidelity .
Três vias (woofer / médio / tweeter)
A maioria dos designers de alto-falantes que conheço considera um design de três vias a melhor escolha geral. Um design de três vias oferece a vantagem dos alto-falantes pequenos e de faixa completa descritos acima: resposta de frequência bemolada e dispersão consistente pela maior parte da faixa vocal. Isso ocorre porque os pontos de crossover são geralmente em torno de 300 a 600 Hz entre o woofer e o midrange e de 2,8 a quatro kHz entre o midrange e o tweeter. Você obtém a ampla dispersão de um tweeter de 1 ou 0,75 polegadas sem preocupações com distorção ou falha do tweeter. O designer também está livre para usar um woofer maior (ou dois ou três) para obter uma resposta de graves mais profunda. Um alto-falante de três vias bem projetado pode fornecer alta potência, som extremamente natural sem grandes anomalias de equilíbrio tonal e desempenho medido quase perfeito.
Isso não quer dizer que os alto-falantes de três vias sejam perfeitos em todos os aspectos. Os alto-falantes que usam um driver de médio porte do mesmo tamanho ou apenas um pouco menor que o woofer são comuns, eles tocam mais alto do que os alto-falantes com drivers de médio porte menores, mas normalmente não oferecem uma dispersão de médio porte consistentemente ampla. Além disso, ouvi alguns alto-falantes de três vias onde o driver de médio porte foi cruzado para um grande woofer em uma frequência muito alta, o que faz as vozes soarem anormalmente inchadas porque estão vindo de um grande woofer.
Também é difícil fazer um alto-falante de três vias com baixo custo. O projetista precisa adicionar o driver de médio porte, um gabinete interno separado para o driver de médio porte, um gabinete maior em geral e, normalmente, dois ou três indutores extras, dois ou três capacitores extras e um resistor extra. Multiplique o custo dessas peças extras por cinco ou seis vezes para obter o aumento no preço de varejo, depois adicione um pouco mais para envio mais caro e você começará a entender por que existem poucos alto-falantes de três vias com preços abaixo de US $ 400 por par.
Uma variante comum no alto-falante de três vias é o alto-falante de duas vias e meio. Isso geralmente emprega um tweeter e dois ou três woofers correspondentes. O woofer mais próximo do tweeter é cruzado para o tweeter normalmente. Os woofers abaixo dele são filtrados em passa-baixas, normalmente de 300 a 800 Hz, de modo que aumentam a saída de graves do woofer superior, mas geralmente ficam fora dos médios. Se você executasse todos os woofers em paralelo, cruzando-os todos para o tweeter, eles interfeririam uns com os outros na faixa média, produzindo feixes de som verticalmente estreitos (chamados de 'lóbulos') em certas frequências. Embora os designs de duas vias e meio ofereçam mais graves do que os modelos de duas vias comparáveis, eles ainda apresentam os mesmos desafios que as caixas de som bidirecionais quando se trata de selecionar o ponto de cruzamento certo entre o woofer e o tweeter.
Quatro e mais
Depois que você entra nos modelos de preço mais alto, os alto-falantes de quatro e cinco vias se tornam comuns. Na maior parte, esses são modelos basicamente de três vias com um grande woofer adicionado para graves mais profundos. Eles têm todas as vantagens dos modelos de três vias com ainda mais graves, mas a um custo mais alto. Um design de quatro vias é especialmente benéfico para alto-falantes com crossovers de primeira ordem por causa das tensões que colocam em seus drivers.
Acabei de arranhar a superfície deste tópico aqui e encorajo você a aprender mais sobre ele lendo o LDC ou outro bom livro de referência sobre alto-falantes.
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Recursos adicionais
• Cruzamentos de primeira ordem: panaceia ou problema? em HomeTheaterReview.com.
• Os prós e contras de vários subwoofers em HomeTheaterReview.com.
• Como escolher um subwoofer para som surround ou estéreo em HomeTheaterReview.com.