Cómo medir un altavoz: guía para principiantes

En resumen: el cálculo te dice cómo debería sonar el altavoz. La medición te dice cómo suena de verdad. Basta con un micrófono de medición de unos 100 €, un ordenador y un programa gratuito. Las tres mediciones más importantes son: la respuesta en frecuencia de cada altavoz en la caja terminada, la impedancia de la caja terminada y una comprobación una vez conectado el filtro.

Por qué medir

Todo programa de diseño de altavoces, Loudsmith incluido, trabaja con un modelo. El modelo parte de los datos del fabricante del altavoz y de fórmulas físicas. La realidad se aparta de él por varios motivos:

Los parámetros de los altavoces varían. Dos unidades del mismo modelo suelen diferir entre un 10 y un 20 % en la resonancia y en otros parámetros. Además, los datos del catálogo suelen medirse de otra manera que como los vas a usar tú.
La caja no es ideal. El material absorbente, los refuerzos, las fugas de aire y el espacio que ocupan los altavoces cambian el volumen y la sintonía.
Los bordes y la forma de la caja cambian el sonido en agudos y medios de una forma que no se puede calcular con exactitud.

Un ejemplo real: el diseñador danés Troels Gravesen midió la misma caja bass reflex sin amortiguación y con un relleno denso. La sintonía bajó de 37 Hz a 33 Hz solo por el material absorbente. En sus diseños terminados, que suelen ir bien amortiguados, la sintonía real sale de media alrededor de un 10 % más baja de lo que da la fórmula sola. Con los kits de SEAS y los diseños con una amortiguación normal, el cálculo de Loudsmith acierta con un margen de pocos puntos porcentuales. La medición te dice dónde está tu caja.

La buena noticia: hoy medir no es caro ni complicado.

Qué necesitas

Qué	Para qué	Precio
Micrófono de medición USB, por ejemplo miniDSP UMIK-1 o Dayton UMM-6	respuesta en frecuencia, con archivo de calibración	unos 100 €
Ordenador con el programa REW (Room EQ Wizard) o la página de medición de altavoces de Loudsmith	reproduce la señal de prueba y la analiza	gratis
Amplificador y cables	alimentar el altavoz durante la medición	ya los tienes
Pie de micrófono	una posición fija del micrófono	de 10 a 20 €
Montaje para la impedancia: una resistencia de 100 Ω y una tarjeta de sonido con entrada y salida, o un equipo ya hecho como el Dayton DATS	impedancia, sintonía del tubo, parámetros del altavoz	de 10 a 150 €

El micrófono del móvil no basta para medir un altavoz. Es impreciso sobre todo en graves y en agudos. Para comparar a grandes rasgos distintos puntos de tu habitación puedes usarlo en el planificador de sala.

Cómo funciona la medición de la respuesta en frecuencia

El programa reproduce a través del altavoz un tono que sube desde los graves más profundos hasta los agudos más altos. El micrófono lo capta y el programa compara lo que envió con lo que oyó. El resultado es una curva que muestra con qué volumen reproduce el altavoz cada tono. Lo ideal sería una línea recta.

El problema es que el micrófono no oye solo el altavoz. También oye los rebotes en el suelo, el techo, las paredes y los muebles. Estos rebotes llenan la curva de picos y valles que no tienen nada que ver con el altavoz.

La solución es un truco sencillo: la ventana temporal. El sonido directo del altavoz llega primero al micrófono. El rebote en el suelo llega unos milisegundos después, porque recorre un camino más largo. El programa usa solo el principio de la grabación, antes de que llegue el primer rebote, y descarta el resto. Así obtienes una medición como en una gran cámara anecoica.

Esto tiene un precio. Cuanto más corta es la ventana, peor capta los tonos graves. Como regla aproximada, la frecuencia más baja que la ventana capta con fiabilidad es 1 dividido por la duración de la ventana. Una ventana de 5 ms vale, por tanto, a partir de unos 200 Hz. Por eso los graves se miden de otra forma: de cerca.

Paso 1: medición a distancia (medios y agudos)

Pon el altavoz en el centro de la habitación, lo más lejos posible de las paredes. Lo mejor es sobre un soporte o una silla, para que el tweeter quede a 1 m de altura o más.
Coloca el micrófono a una distancia de 50 cm a 1 m, a la altura del tweeter o entre los altavoces. Si mides un altavoz por separado, en su eje.
Ajusta el volumen para que la prueba se oiga con claridad, pero sin resultar molesta. A un metro son unos 80 a 85 dB.
Mide cada altavoz por separado y no muevas nada entre medición y medición. Ni el micrófono ni la caja deben moverse; si no, no cuadra la relación temporal entre los altavoces, que el filtro necesita.
Si diseñas el filtro a conciencia, mide también fuera de eje: 15°, 30°, 45° y 60° hacia un lado. Así ves cómo suena el altavoz hacia la habitación, no solo directamente hacia ti.

La página de medición de altavoces calcula por sí sola, a partir de la distancia y la altura que introduzcas, cuándo llega el rebote del suelo y a partir de qué frecuencia vale la medición.

Paso 2: medición de cerca (graves)

Si pones el micrófono muy cerca del cono, su sonido es tan fuerte que los rebotes de la habitación quedan enterrados por debajo. Así se miden los graves sin ventana.

Coloca el micrófono a 1 o 2 cm del centro del cono del woofer, sin que llegue a tocarlo.
Baja el volumen. De cerca el sonido es muy fuerte y el micrófono podría saturarse.
En un bass reflex, mide también de cerca la boca del tubo. En un radiador pasivo, su cono.
El programa suma el tubo y el altavoz según su superficie. Una superficie mayor radia más, así que al sumarlo el tubo se escala por la relación de superficies.

La medición de cerca es precisa hasta más o menos la frecuencia en la que la longitud de onda es parecida al tamaño del cono. En un altavoz de 17 cm son unos cientos de hercios, y basta, porque por encima ya vale la medición a distancia.

Paso 3: unir ambas mediciones

Los graves medidos de cerca y los medios y agudos medidos a distancia se unen en una sola curva. Se unen en la zona donde ambas mediciones son válidas, normalmente entre 200 y 400 Hz. La medición de cerca no recoge que el frontal de la caja deja de apoyar los graves. A eso se le llama baffle step: una caída de los graves de hasta 6 dB cuando la longitud de onda es mayor que el frontal de la caja. Por eso, al unirlos, los graves medidos de cerca se corrigen según el ancho del frontal.

En Loudsmith esto se hace automáticamente. El resultado lo guardas como archivo FRD, un archivo de texto con frecuencia, nivel y fase que pueden leer VituixCAD, XSim y Loudsmith.

Paso 4: impedancia y sintonía del tubo

La impedancia muestra cuánta resistencia opone el altavoz en la caja a la corriente en cada frecuencia. A primera vista parece árida, pero es la mejor comprobación de que la caja ha salido como se calculó.

La caja cerrada tiene un solo pico. Su frecuencia es la resonancia del altavoz en la caja, fc. Si es claramente más alta de lo que dice el cálculo, la caja es más pequeña o está menos amortiguada de lo que crees.
El bass reflex tiene dos picos y un valle entre ellos. El valle es la sintonía del tubo, fb. Si está más alta de lo que querías, alarga el tubo. Si está más baja, acórtalo. Un consejo: haz el tubo al principio algo más largo y ve acortándolo poco a poco; es más fácil que alargarlo.
El radiador pasivo se comporta de forma parecida al bass reflex. La sintonía se cambia añadiendo o quitando masa en el radiador.

La impedancia se guarda como archivo ZMA. Con un filtro pasivo es imprescindible, porque los componentes del filtro reaccionan a la impedancia real del altavoz, no a sus 4 u 8 Ω nominales.

Para medir la impedancia basta un montaje sencillo: una resistencia de 100 Ω en serie con el altavoz y una tarjeta de sonido que mida la tensión antes y después de la resistencia. REW explica el procedimiento paso a paso en su manual. Más cómodo es un equipo ya hecho como el Dayton DATS, que mide la impedancia y los parámetros del altavoz con un solo botón.

Paso 5: parámetros del altavoz

Si quieres estar seguro antes de construir la caja, mide los parámetros Thiele-Small del altavoz suelto. El método de la masa añadida y las fórmulas están en el artículo Dónde conseguir datos de altavoces. Deja antes que el altavoz nuevo reproduzca graves a volumen medio durante unas horas. La suspensión se afloja un poco y la resonancia baja, por eso un altavoz nuevo se mide después de este rodaje.

Paso 6: comprobar el altavoz terminado

Con el filtro ya conectado, mide el altavoz completo a distancia, en el eje y en varios ángulos. Compara la curva con el diseño. Si difiere más de 1 a 2 dB en una banda amplia, hay un error en algún sitio: la polaridad de un altavoz mal conectada, un componente con otro valor o los altavoces desplazados.

La polaridad se comprueba fácilmente: en la frecuencia de corte, los altavoces deberían sumarse. Si ahí hay un valle profundo, lo más probable es que un altavoz tenga la polaridad invertida.

Los errores más comunes

Micrófono o tarjeta de sonido saturados. La curva sale extrañamente plana o llena de disparates. Baja el volumen.
Falta el archivo de calibración del micrófono. Cada micrófono de medición tiene su propio archivo según el número de serie. Sin él, los agudos pueden estar desplazados varios dB.
Micrófono movido entre las mediciones de los altavoces. El filtro trabaja entonces con una alineación temporal equivocada.
Ventana demasiado larga. La curva en medios y agudos sale dentada por los rebotes. Acorta la ventana.
Altavoz en el suelo o junto a la pared. El rebote llega demasiado pronto y la ventana tiene que ser muy corta.
Ruido durante la medición. La nevera, un coche detrás de la ventana o unos pasos se notan en los graves. Mide en silencio.
Comparar curvas con distinto suavizado. Un suavizado de 1/3 de octava oculta lo que muestra uno de 1/24 de octava. Compara siempre lo mismo con lo mismo.

Cómo usa Loudsmith las mediciones

En el paso Altavoces cargas el FRD y el ZMA de cada altavoz. La aplicación trabaja entonces con la medición real en lugar del modelo.
Diseña el filtro a partir de las curvas medidas, incluido el comportamiento real en los bordes de la caja y la impedancia real.
Con el filtrado activo genera filtros para el DSP hechos a medida de tus altavoces, por ejemplo para el Hypex FusionAmp.
Puedes volver a introducir en el diseño la sintonía del tubo obtenida de la medición de impedancia, y la aplicación recalcula la longitud del tubo.

Pequeño glosario

Respuesta en frecuencia: una curva que muestra con qué volumen reproduce el altavoz cada tono.
Ventana temporal (gating): se usa solo el principio de la grabación, antes de que lleguen los rebotes.
Medición de cerca (near-field): el micrófono pegado al cono, para que la habitación no influya.
Impedancia: la resistencia que el altavoz opone al amplificador, distinta en cada frecuencia.
FRD y ZMA: archivos de texto con la respuesta en frecuencia y la impedancia medidas.
Baffle step: una caída de los graves de hasta 6 dB cuando el frontal de la caja deja de dirigir el sonido hacia delante.
Sintonía del tubo (fb): la frecuencia en la que el tubo suena más y el cono se mueve menos.
Archivo de calibración: la corrección de las desviaciones de cada micrófono concreto.