Cómo diseñan altavoces los diseñadores experimentados

Un altavoz que suena bien es fruto de un método, no de la casualidad. Los diseñadores experimentados difieren en gustos y soluciones favoritas, pero su forma de trabajar es sorprendentemente parecida. Veámosla paso a paso, junto con aquello por lo que son conocidos algunos autores cuyas construcciones encontrarás en la biblioteca de proyectos de Loudsmith.

1. Los requisitos antes que los drivers

El principiante empieza por su driver favorito. El diseñador experimentado empieza con preguntas: qué tamaño puede tener la caja, dónde va a estar, a qué volumen y hasta qué profundidad debe sonar. Entre el tamaño de la caja, la extensión de graves y la sensibilidad rige el compromiso conocido como ley de Hoffman: de esas tres cualidades, como mucho puedes tener dos. Por eso los requisitos deciden más que la marca del driver.

En Loudsmith: un asistente de seis preguntas y los requisitos del primer paso, a partir de los cuales la aplicación deduce los objetivos y la selección de drivers.

2. Elegir drivers por los datos, no por el precio

El woofer se elige por sus parámetros Thiele-Small: la frecuencia de resonancia Fs, el factor de calidad total Qts, el volumen equivalente Vas y la excursión Xmax. Estos determinan para qué caja es adecuado y cuántos graves dará. En el tweeter, lo decisivo es a qué frecuencia se puede cortar; en el woofer, dónde empieza a ser directivo y dónde entra el cono en rotura. Las buenas parejas tienen una zona de solapamiento en la que ambos drivers suenan limpios y con una directividad similar.

En Loudsmith: un catálogo de 1604 drivers con parámetros completos, una clasificación de woofers según la simulación de la caja y tweeters ordenados según lo bien que encajan con el woofer elegido.

3. Simulación de la caja

Antes de cortar el primer tablero llega la simulación: caja cerrada o bass reflex, qué volumen y qué sintonía de puerto. Además de la respuesta en frecuencia, se vigilan la excursión del cono, la velocidad del aire en el puerto y el retardo de grupo. Una caja que en la gráfica baja mucho pero que a volumen normal llega a Xmax o silba por el puerto es un mal diseño.

En Loudsmith: siete tipos de caja a la vez, con comparación y recomendación.

4. Medir, medir, medir

Aquí es donde más se separan los aficionados y los diseñadores experimentados. Los datos del fabricante se miden en bafle infinito. Un driver real en una caja real presenta irregularidades por la difracción en los bordes, resonancias de la caja y diferencias de una unidad a otra. Por eso los drivers se miden en la caja terminada con un micrófono (respuesta en frecuencia, archivo FRD) y con un dispositivo de medida de impedancia (archivo ZMA). Solo con esos datos se diseña el filtro.

En Loudsmith: los archivos FRD y ZMA de cada driver sustituyen al modelo y el filtro se recalcula a partir de ellos. Sin mediciones, la aplicación estima la difracción a partir de las dimensiones del bafle.

5. Un filtro para la carga real

El objetivo no es «un filtro de 2.º orden a 2 kHz», sino un resultado acústico: que la salida del driver, junto con su propia respuesta, siga la curva objetivo, por ejemplo un Linkwitz-Riley de 4.º orden. El filtro eléctrico es solo un medio. Por eso los valores de los componentes se optimizan sobre las mediciones y, en un filtro pasivo, también se tienen en cuenta las pérdidas de las bobinas.

En Loudsmith: diseño automático para un objetivo acústico, modo manual, editor de circuito libre y filtrado activo con DSP.

6. Escucha e iteración

Las últimas décimas de decibelio en el nivel del tweeter o la forma de la transición se ajustan de oído, en la sala donde va a sonar el altavoz. Los diseñadores experimentados preparan varias versiones del filtro y las comparan. De ahí se deduce que ni el mejor modelo sustituye a la medición y la escucha.

Por qué son conocidos algunos autores

John Krutke – Zaph Audio

En la web de Zaph Audio publicó decenas de construcciones y mediciones comparativas de drivers. Sus diseños, como el ZD5 o el ZA-SR71, se basan en mediciones minuciosas y en filtros pasivos diseñados sobre los datos medidos. En cada construcción publicaba gráficas que mostraban cómo se había verificado el resultado. Para muchos constructores aficionados sigue siendo el modelo de cómo debe ser un proyecto bien documentado.

Siegfried Linkwitz – Linkwitz Lab

Linkwitz es coautor del filtro Linkwitz-Riley, que hoy usan la mayoría de los filtros divisores. En sus propias construcciones, como ORION o PLUTO, defendió el filtrado activo con ecualización y los bafles abiertos (dipolos), que excitan menos la sala. Escribió mucho sobre cómo la sala cambia la percepción del sonido, y recomendaba un triángulo estéreo equilátero y una distancia suficiente a las paredes. En sus conocimientos se basa también el modelo de sala de Loudsmith.

Martin J. King – quarter-wave.com

King se dedicó a los modelos matemáticos de los diseños de cuarto de onda: líneas de transmisión, TQWT y ML-TL. Sus cálculos demostraron que estas cajas «misteriosas» pueden simularse con precisión si se tienen en cuenta la distribución del material absorbente y la posición del driver en la línea.

Needle – Acoustic Design Magazin

Needle es una columna estrecha y esbelta con un driver de banda ancha en una caja TQWT. Demuestra que un diseño sencillo sin filtro puede sonar sorprendentemente bien si el driver y la línea están bien ajustados entre sí. Loudsmith la usa como referencia tanto para comparar como para escuchar.

Conclusiones

• Primero los requisitos, después los drivers.
• Simula la caja incluyendo la excursión y la velocidad del aire en el puerto, no solo la respuesta.
• Diseña el filtro para un objetivo acústico e, idealmente, sobre mediciones en la caja terminada.
• Ten en cuenta la sala donde va a sonar el altavoz.
• Empieza por una construcción probada y aprende de ella. En la biblioteca de proyectos las abres con un clic.