Las especificaciones de una bocina son datos técnicos que desafortunadamente no están regulados, por lo tanto, los fabricantes pueden usarlas a su favor con fines mercadológicos. Puede ser que como integradores no podamos certificar la respuesta de frecuencia de un altavoz o la dispersión y cobertura en grados (pues se requeriría de conocimiento y herramientas muy especializadas, nivel laboratorio), pero hay dos especificaciones –impedancia y sensibilidad– que si se pueden comprobar y que nos ayuda a determinar el diseño de un proyecto sonoro.
Información obtenida desde los textos originales en inglés: https://www.audioholics.com/loudspeaker-design/loudspeaker-sensitivity y https://www.lifewire.com/speaker-sensitivity-3134850
¿Qué es la sensibilidad del altavoz?
Se trata de una medida del nivel de presión sonora (SPL) a una distancia determinada para una señal de entrada específica. Normalmente se especifica para un altavoz en un entorno no reverberante, en dB SPL y referido a 1 metro en el eje de referencia con una entrada de 2.83 volts RMS, normalmente a una o más frecuencias especificadas (a menudo 300, 400, 500, 600Hz o la media de éstas). La sensibilidad debe ir siempre acompañada de una especificación de la impedancia.
Impedancia del altavoz: es la suma de la resistencia de CC y la reactancia compleja de CA que comprende la inductancia y la capacitancia, cuyo valor cambia con la frecuencia.
Un cambio de 3dB en el nivel de sonido se nota muy bien como un cambio en la intensidad. Se necesitan 10dB de cambio de potencia para reducir a la mitad o al doble la intensidad percibida en las frecuencias medias/altas y unos 6dB en las frecuencias bajas.
Cuanto más alta sea la sensibilidad de un altavoz, más fuerte sonará con una determinada cantidad de watts. Por ejemplo, algunos altavoces tienen una sensibilidad de unos 81 dB. Esto significa que con un watt de potencia, ofrecerán un nivel de escucha moderado. ¿Quiere 84 dB? Necesitarás dos watts; esto se debe a que cada 3 dB adicionales de volumen requiere el doble de potencia. ¿Quiere alcanzar unos picos de 102 dB en su sistema de cine en casa? Necesitarás 128 watts.
Las mediciones de sensibilidad de 88 dB se sitúan en la media. Todo lo que esté por debajo de los 84 dB se considera una sensibilidad bastante pobre. La sensibilidad de 92 dB o superior es muy buena.
La sensibilidad de los altavoces es una medida del nivel de presión sonora a una distancia determinada cuando se aplica una tensión sinusoidal específica a través de los terminales del altavoz. El nivel de presión sonora a una tensión determinada, por ejemplo 2.83 V, debe inspeccionarse en toda la banda de audio. Si se observa la respuesta en frecuencia, es fácil ver que, para una entrada de tensión constante, la salida de sonido varía con la frecuencia. Es fácil impresionar con esta cifra tomando el pico de la respuesta en frecuencia del altavoz y declarándolo como la sensibilidad del mismo. Desgraciadamente, esto no ayuda a nadie a entender el volumen del altavoz para el oyente medio. Para que todo sea justo, es mejor encontrar el nivel de presión sonora medio de 300 Hz a 3 kHz, que representa la banda media de un altavoz típico de gama completa.
Esta gama de frecuencias fue seleccionada porque abarca la mayoría de las frecuencias significativas en las voces humanas y en gran parte de la música.
¿Por qué es importante la sensibilidad de los altavoces?
Esta especificación es importante porque debe proporcionar al consumidor una medida precisa y fácilmente comparable de “lo alto” que sonará un altavoz concreto cuando se alimente con una entrada específica. Si la sensibilidad se mide de la misma manera, utilizando la misma metodología, entonces podemos comparar diferentes altavoces y tener una buena comprensión de la cantidad relativa de potencia que necesitarán para alcanzar un determinado nivel de salida. Su salida se mide en dB SPL (nivel de presión sonora).
Tenga en cuenta que la medición de la sensibilidad es sólo una medida relativa, realizada en condiciones de prueba muy controladas. La cifra de sensibilidad no tiene por qué estar directamente relacionada con el volumen de un altavoz determinado en una sala dada con un nivel de entrada determinado; en cambio, la sensibilidad es una medida precisa que permite comparar diferentes altavoces de forma equitativa. Su capacidad de sonoridad final en situaciones reales depende de muchos factores, que exploraremos más adelante.
Siempre que se cite la sensibilidad, debe indicarse también la impedancia nominal. Esto evitará que el fabricante haga trampas en los casos en los que el altavoz de menor impedancia pueda consumir más corriente haciendo que el altavoz parezca más eficiente. Por supuesto, la eficiencia NO ha aumentado, pero sí la sensibilidad, por lo que es importante incluir la impedancia nominal en las especificaciones. Además, todos los altavoces están diseñados para ser impulsados por amplificadores de fuente de tensión y tienen una respuesta de frecuencia plana cuando son impulsados de esta manera. Por lo tanto, la sensibilidad da una indicación directa de cuánto más fuerte sonará un altavoz en una comparación directa (sin tener en cuenta la capacidad del amplificador para accionar un altavoz que engaña a la impedancia).
Un altavoz de menor impedancia puede tener una ventaja de sensibilidad sobre un altavoz de mayor impedancia, pero eso no significa que también sea más eficiente.
“Eficiencia” NO es lo mismo que “Sensibilidad”
La eficiencia es la cantidad de potencia que entra en un altavoz y que se convierte en sonido. Este valor suele ser inferior al uno por ciento, lo que indica que la mayor parte de la potencia enviada a un altavoz termina en forma de calor y no de sonido.
Los ingenieros de altavoces utilizan el término “sensibilidad” porque es una definición técnicamente más precisa del volumen que alcanzará un altavoz cuando sea accionado por una señal de entrada con un nivel de tensión determinado.
“Eficiencia” suele ser un término más coloquial utilizado por los consumidores, para describir informalmente cuánta potencia necesita un altavoz para alcanzar un nivel de sonoridad deseado. Desde un punto de vista técnico, la “eficiencia” se define como la potencia de salida del sonido dividida por la potencia eléctrica de entrada, pero no es así como los consumidores utilizan la palabra.
La razón para citar la sensibilidad en lugar de la eficiencia es que la verdadera eficiencia de un altavoz varía mucho con la frecuencia debido a su variación de impedancia. La cita de la eficiencia no tendría mucho sentido, por lo que los ingenieros de altavoces miden y se refieren a la “sensibilidad” en su lugar.
Dado que un altavoz es un dispositivo accionado por tensión, sería mucho mejor pasar de la potencia del amplificador a la tensión del mismo, especificada en dB respecto a 2.83 volts.
Al mismo tiempo, habría que citar la impedancia mínima de la carga que el amplificador puede mantener a esta tensión máxima. Con esto, podríamos calcular directamente el volumen que puede alcanzar el altavoz.
Un ejemplo lo ilustrará: supongamos que tomamos un amplificador convencional de 100W en una carga de 8 ohms. 100W son 28.3Vrms, que son +20dB respecto a 2.83V. Si el altavoz tiene una sensibilidad de 90dB, el SPL máximo es de 90+20= 110dB. Por lo tanto, citamos el amplificador como un amplificador de +20dB. Eso es todo… ahora sabemos el volumen que alcanzará con cualquier altavoz de sensibilidad.
La medición de la sensibilidad se obtiene a partir de la medición de la respuesta en frecuencia en el eje. Antes de la medición, el micrófono se calibra en puntos de referencia de 94dB y 114dB establecidos por un calibrador acústico. Se aplica una señal MLS de 2.83VRMS al altavoz y la medición captura la respuesta en frecuencia calibrada SPL. La salida se exporta a un software matemático capaz de trabajar con matrices para promediar el SPL. Dado que el SPL es una escala logarítmica, el promedio del logaritmo inverso de cada valor debe ser igualado y convertido de nuevo a decibeles.
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