Aunque con frecuencia pasan relativamente desapercibidos, los altavoces son un componente esencial de muchos de los dispositivos que utilizamos de forma cotidiana. Están presentes en los televisores, los teléfonos móviles, los videoporteros, los microondas, las cámaras de fotos y en un sinfín de artefactos que recurren a ellos para ofrecernos información bajo la forma de estímulos sonoros.
Los historiadores atribuyen su invención al científico alemán Johann Philipp Reis, que lo concibió en 1860 como un componente fundamental del dispositivo por el que este inventor ha pasado a la posteridad: el teléfono. Ese mismo año el ingeniero italiano Antonio Meucci también dio a conocer un ingenio que había ideado pocos años antes, el teletrófono, que conceptualmente era idéntico al teléfono de Reis.
Actualmente la invención del teléfono se atribuye a Meucci debido a que existen registros que demuestran que construyó el primer dispositivo capaz de transportar la voz humana en 1854. En cualquier caso, lo que nos interesa en este artículo es que el altavoz tal y como lo conocemos fue creado como respuesta a la necesidad de reproducir el sonido transportado a través de los primeros enlaces telefónicos.
Qué es un altavoz y de qué se encarga en una caja acústica
Un altavoz es un transductor, que no es otra cosa que un dispositivo capaz de transformar un tipo de energía en otro. Existen muchas clases de transductores, pero los altavoces en particular transforman la energía eléctrica que reciben como entrada en la energía acústica que entregan en su salida. Precisamente esa energía acústica es la responsable de originar los cambios de presión en el aire que nuestro sistema auditivo recoge e interpreta como sonido.
Hay varias formas de conseguir que un altavoz lleve a cabo el proceso de transformación de la energía, por lo que dependiendo de la estrategia que utilicemos nos toparemos con un tipo de altavoz u otro. En este artículo vamos a recoger únicamente las tecnologías empleadas con más frecuencia en las cajas acústicas que se utilizan en aplicaciones de cine en casa y alta fidelidad, pero hay más tipos de altavoces, como, por ejemplo, los piezoeléctricos, que se usan habitualmente en dispositivos electrónicos de pequeño tamaño en los que no es necesario reproducir el sonido con mucha calidad.
Acabamos de introducir de una forma natural la idea de caja acústica, por lo que nos interesa no pasar por alto la distinción entre caja acústica y altavoz. La primera es el objeto dotado de un recinto más o menos voluminoso que se responsabiliza de reproducir el sonido que le entregamos bajo la forma de una corriente eléctrica, mientras que un altavoz es cada uno de los transductores que incorpora una caja acústica para llevar a cabo la reproducción de una porción concreta del espectro de frecuencias audible.
Habitualmente una caja acústica incorpora dos o más altavoces, aunque también hay diseños que recurren a un único altavoz que es capaz de reproducir un rango de frecuencias del espectro audible muy amplio. Si tenéis curiosidad por saber qué elementos, además de los altavoces, conforman una caja acústica, y cómo se construye una, os sugiero que echéis un vistazo al artículo en el que lo explicamos con todo lujo de detalles.
Lo que os proponemos en este artículo es indagar en los altavoces que se utilizan con más frecuencia en las cajas acústicas para conocer sus virtudes y sus puntos débiles. No obstante, también haremos un hueco a dos tipos de altavoces poco habituales pero que resultan muy interesantes debido a las tecnologías que involucran y a las características de su sonido.
Los altavoces electrodinámicos, electrostáticos, de cinta y de bocina
Los altavoces electrodinámicos
La razón por la que os propongo que comencemos con ellos es que son los altavoces más utilizados, y también con los que la mayor parte de los usuarios estamos más familiarizados. El propósito de este artículo no es conocer con detalle cómo funcionan, pero nos viene bien intuir cuál es su principio de funcionamiento porque nos ayudará a identificar sus características y qué tipo de sonido nos proponen.
El elemento de los altavoces electrodinámicos que podemos ver cuando miramos una caja acústica es el diafragma, que habitualmente tiene forma circular. El diafragma se desplaza hacia delante y atrás con más o menos sutileza para inducir en el aire los cambios de presión, o las ondas sonoras, que nuestro sistema auditivo recoge e interpreta como sonido. Ese desplazamiento es más acusado en los altavoces que se responsabilizan de reproducir las bajas frecuencias, y mucho más sutil (de hecho, es imperceptible) en los que restituyen las frecuencias más altas.
Lo ideal es que el diafragma se comporte como un pistón perfecto, algo imposible debido a que, aunque sea muy ligero, tiene cierta masa, y, por tanto, está sometido a la inercia. Además, debe ser extremadamente rígido e inmune a la deformación con el propósito de que las ondas sonoras que genera sean lo más homogéneas posible. Los fabricantes de altavoces electrodinámicos aspiran a acercase a este ideal tanto como sea posible, y hay algunos diseños sofisticados que destacan por su comportamiento relativamente próximo al de un pistón perfecto.
Una vez que hemos llegado a este punto resulta interesante saber cómo un altavoz electrodinámico consigue que una corriente eléctrica produzca el desplazamiento del diafragma. Para lograrlo es necesario acoplar a este último elemento un devanado o bobina de cobre por el que circula la corriente eléctrica que suministramos al altavoz, que, eso sí, previamente ha sido filtrada por el filtro divisor de frecuencias. Este componente de la caja acústica se responsabiliza de que cada altavoz reciba únicamente la señal que recoge el rango de frecuencias que es capaz de reproducir sin que su rendimiento se vea degradado.
La caja acústica con altavoces electrodinámicos de esta fotografía ha sido fabricada por la marca estadounidense Wilson Audio, pero muchas otras también apuestan por estos altavoces, como Dynaudio, DALI, Focal, Bowers & Wilkins, Sonus Faber, Monitor Audio y un larguísimo etcétera.
La bobina, además, está colocada junto a un imán permanente, de forma que cuando circula a través de ella la corriente eléctrica induce un campo electromagnético que interacciona con el campo magnético que genera el imán, provocando que la bobina se desplace hacia delante o atrás dependiendo de la dirección en la que circula la corriente. Y como la bobina está unida físicamente al diafragma, este último se desplaza de forma solidaria junto a ella. A grandes rasgos así es como funciona un altavoz electrodinámico.
Dependiendo del rango de frecuencias que son capaces de reproducir, estos altavoces pueden ser de tres tipos: de agudos (tweeters), de medios y de graves (woofers). Algunos altavoces son capaces de reproducir un rango del espectro de frecuencias audible muy amplio, por lo que pueden asumir las funciones de dos de estas categorías. Para ilustrar esta idea podemos fijarnos en los monitores de dos vías, que habitualmente recurren a dos altavoces: un tweeter que restituye únicamente las frecuencias más altas, y un woofer que se responsabiliza de reproducir tanto la gama media como las bajas frecuencias.
La tecnología involucrada en los altavoces electrodinámicos se ha refinado durante muchas décadas. Los diseños más avanzados suelen incorporar motores magnéticos muy potentes, diafragmas muy rígidos y ligeros, y también suspensiones periféricas elásticas y con un comportamiento uniforme. Estos altavoces pueden tener una dinámica notable, un nivel de detalle muy alto, y, además, pueden entregarnos un nivel de presión sonora elevado manteniendo, a la par, la distorsión bajo control.
Estas virtudes están presentes en los altavoces electrodinámicos que están bien ejecutados, pero los diseños de baja calidad, que también los hay, pueden adolecer de una respuesta en frecuencia reducida, por lo que pueden ser incapaces de reproducir algunas frecuencias del rango que en teoría deberían restituir. Y, lo que si cabe es aún peor, su distorsión puede ser excesiva, provocándonos fatiga auditiva cuando les pedimos que nos entreguen un nivel de presión sonora relativamente alto.
Los altavoces electrostáticos
El principio de funcionamiento de los altavoces electrodinámicos en el que acabamos de indagar puede ayudarnos a intuir también cómo funcionan las demás tecnologías utilizadas en otros tipos de altavoces debido a que todas ellas tienen un mismo propósito: propiciar la aparición en el aire de los cambios de presión que nuestro sistema auditivo identifica como sonido.
A diferencia de los altavoces electrodinámicos, los dispositivos electrostáticos utilizan un diafragma completamente plano, habitualmente rectangular y casi siempre con un tamaño considerable. Este panel suele estar constituido por tres planchas metálicas alojadas en una estructura de tipo sándwich, de forma que una de ellas, la que actúa como diafragma, está colocada entre las otras dos.
La marca estadounidense Martin Logan es una de las que recurre a los paneles electrostáticos en sus cajas acústicas más sofisticadas.
Las láminas exteriores están perforadas y se mantienen fijas, y la placa intermedia, el diafragma, se desplaza entre ellas como respuesta a la aplicación en ella de una corriente continua de alta tensión. La corriente eléctrica que contiene la información musical se aplica a las láminas exteriores, pero a cada una de ellas con distinta fase, induciendo de esta forma un campo electrostático proporcional a la señal musical que provoca el desplazamiento de la placa intermedia, que, como hemos visto, es la que actúa como diafragma. Las placas externas, en definitiva, actúan como un gigantesco imán que provoca el desplazamiento del diafragma.
Las cualidades más apreciadas de los altavoces electrostáticos son su reducido nivel de distorsión, su transparencia, su extensa respuesta en frecuencia y su habilidad a la hora de generar una imagen estereofónica amplia y precisa. Pero también tienen inconvenientes. La mayor parte de ellos requieren ser excitados por un amplificador potente y capaz de entregar mucha corriente, y los que cumplen estas condiciones no suelen ser baratos. Y, además, no suelen reproducir el extremo grave con la misma habilidad con la que restituyen las frecuencias medias y los agudos.
Los altavoces de cinta
Estos altavoces son muy fáciles de identificar debido a que, a diferencia de los altavoces electrodinámicos, utilizan un diafragma rectangular y habitualmente plano. En su fabricación se utiliza un material ligero y rígido, y para conseguir que se desplace y provoque la aparición de las ondas sonoras es necesario colocarlo entre dos imanes permanentes y adosarle unas láminas conductoras que reciben la señal eléctrica que contiene la información musical.
Al igual que en los altavoces electrodinámicos, la corriente eléctrica induce la aparición de un campo electromagnético que interacciona con el campo magnético generado por los imanes permanentes, provocando que el diafragma se desplace y dé lugar a la aparición de las ondas sonoras. Los altavoces de cinta suelen emplearse para reproducir las altas frecuencias, por lo que algunos fabricantes de cajas acústicas los eligen para implementar el tweeter en sus propuestas. Y, por esta razón, habitualmente conviven con uno o varios altavoces electrodinámicos en una misma caja acústica.
Estos monitores con tweeter de cinta han sido fabricados por la marca británica ProAc.
Los tweeters de cinta son muy apreciados por su extensísima respuesta en frecuencia (algunos de ellos son capaces incluso de restituir frecuencias más allá de los 100 kHz), por su elevado nivel de detalle y su capacidad dinámica. Sin embargo, las ondas sonoras que generan tienen un ángulo de dispersión más reducido que las ondas de los tweeters de cúpula electrodinámicos, por lo que la colocación de las cajas acústicas que los utilizan suele ser exigente. Además, la sensibilidad de los altavoces de cinta suele ser baja, por lo que habitualmente para conseguir que nos entreguen todo su potencial es necesario excitarlos con un amplificador con una capacidad de entrega de corriente notable.
Los altavoces de bocina
Al igual que los altavoces de cinta, los de bocina son muy fáciles de identificar debido a que incorporan una estructura cónica parecida al recinto de los megáfonos. Su principio de funcionamiento es el mismo al que recurren los altavoces electrodinámicos o los de cinta, dependiendo de la forma en que estén implementados su diafragma y su motor magnético, pero la utilización de la bocina, que es la estructura con forma aproximadamente cónica, permite incrementar el nivel de presión actuando de forma mecánica sobre las ondas sonoras que genera el diafragma.
Los altavoces de bocina tienen varias cualidades muy apreciadas por algunos fabricantes de cajas acústicas, como son la posibilidad de incrementar mucho su sensibilidad para permitir la utilización de amplificadores de baja potencia, y también una capacidad dinámica sobresaliente.
Pero también tienen pegas. Una de ellas es que su directividad es alta, por lo que es necesario mimar la ubicación de las cajas acústicas si queremos que recreen la escena sonora con precisión. Otros dos inconvenientes que no podemos pasar por alto son una respuesta en frecuencia que en algunos diseños puede ser poco homogénea, y también un nivel de ruido de fondo más alto que el que nos proponen los otros tipos de altavoces.
La compañía Avantgarde Acoustic tiene un porfolio muy amplio de cajas acústicas de alto rendimiento que apuestan por los altavoces de bocina. El modelo de esta fotografía es el Duo XD.
Los altavoces omnidireccionales y de plasma
Los altavoces omnidireccionales
Como podemos intuir a partir de su nombre, estos altavoces consiguen proyectar el sonido simultáneamente en todas direcciones, generando, así, una escena sonora amplísima independientemente de la posición en la que se encuentren las personas que están escuchando el sonido. Esta filosofía puede encajar muy bien con las preferencias de algunos usuarios, pero no resultan del agrado de todos los melómanos.
Unos de los altavoces omnidireccionales más apreciados por algunos audiófilos son los Radialstrahler de la marca alemana MBL. Como podéis ver en la imagen de portada de este artículo, su diseño es muy peculiar. Y su principio de funcionamiento también lo es. El vídeo que os dejamos a continuación ha sido elaborado por la propia MBL y explica bastante bien cuáles son las características de estos altavoces y cómo funcionan.
Los altavoces de plasma
Los altavoces en los que hemos indagado hasta este momento utilizan un diafragma sólido y móvil para inducir en el aire los cambios de presión que nuestro sistema auditivo percibe como sonido, pero no es la única forma de conseguir este efecto. Otra manera de generar ondas sonoras consiste en actuar sobre la presión del aire utilizando un pequeño arco de gas ionizado que se origina en una cámara de combustión gracias a la aplicación de un alto voltaje a un electrodo alojado en el interior de esta cámara.
Esta peculiar tecnología es la que utiliza el fabricante de cajas acústicas alemán Lansche Audio en sus tweeters Corona, que se caracterizan por su sobresaliente respuesta en frecuencia (de hasta 150 kHz), su impecable precisión tonal y su dinámica. Sobre el papel estos altavoces de agudos tienen unas especificaciones muy próximas al ideal teórico, pero tienen una desventaja que, desafortunadamente, los coloca fuera del alcance de buena parte de los aficionados: su precio es muy alto. En cualquier caso, si se presenta la oportunidad de escucharlos merece la pena no dejarla escapar.
Imágenes: MBL | Lansche Audio | Wilson Audio | Avantgarde Acoustic
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