Dr. Zoidberg
Well-known-Papá Pitufo
Buenas! Esta ultima parte de mis dos artículos anteriores (este y este) se venía demorando por algunos inconvenientes que he tenido en este ultimo tiempo, pero creo que ya llegó la hora de escribirlo para cerrar la "serie", así que ahí vamos!
En la segunda parte de esta serie quedó claro que tipo de filtrado se le iba a aplicar al subwoofer en función de la respuesta ajustada de los satélites. Pero resulta que la respuesta deseada del subwoofer es solo una parte de la historia
, ya que la otra parte - y no menos importante - era el ajuste del nivel de salida del amplificador que lo excita a fin de lograr la integración "perfecta" entre el subwoofer y los satélites. En este último artículo vamos a describir el ajuste de las curvas de respuesta del sub con el WinISD, la respuesta lograda (solo y en conjunto con los satélites) y por último, el cálculo de la ganancia del crossover activo para permitir la integración.
La primera curva que debemos analizar es la respuesta natural del subwoofer en su caja, que si bien ya la estimamos en la primera parte, ahora la hemos ajustado en función de las pérdidas provocadas por el amortiguamiento interno y que se midieron tal como se decribe en la segunda parte. La respuesta natural corregida es la siguiente:
El próximo paso, como era de esperarse, es la aplicación de la Transformación de Linkwitz para lograr el Qtc de 0.8 (y que debería haber sido menor...en esto le pifió Rod Elliot). La aplicación de la TL nos lleva a una respuesta como esta:
Finalmente, la aplicación del filtro pasa-bajos Linkwitz-Riley de 4º orden, con corte en 73 Hz, nos lleva a la respuesta "casi final" buscada, que se muestra en la figura siguiente:
En esta última figura podemos ver algunas cosas interesantes:
.
Cuando caí en la cuenta que iba a tener que determinar este valor de ganancia (que se ajusta tocando uno de los trimpot del crossover), me puse a buscar en la web para ver que encontraba. Yo ya tenía una idea formada de como debía hacerse, pero buscaba datos adicionales por si había algo que yo no estaba contemplando. Encontré varias cosas, que en su gran mayoría eran "terribles tonteras", y en la web de ESP encontré un poco de detalle en una parte del artículo Benefits of biamping, pero en verdad no me gustó como estaba explicado, así que hice mi propio análisis y llegué al siguiente dibujo, que a continuación les explico:
En resumidas cuentas, el ajuste de la ganancia del subwoofer es bastante fácil, pero hay que tener en cuenta algunas cosas importantes que se muestran en el dibujo. Para cada etapa hay que tener en cuenta las ganancias que existen en TODA la secuencia de dispositivos, desde que entra la señal hasta que sale por el parlante correspondiente. En esta cadena tenemos:
Las ganancias de los amplificadores son datos constructivos y elegidos por mí, así que las conozco, y las sensibilidades también las conozco por que son datos propios de los parlantes, aunque los valores que he usado son los que se desprenden de las mediciones que hice.
De esta manera tenemos dos etapas, cada una con un grupo de ganancias involucradas y conocidas, excepto una de ellas para el subwoofer, así que hay que aplicar algo de matemática básica para lograr encontrarla (sistema de una ecuación con una incógnita, la ven los chicos de cuarto grado). Las ecuaciones de partido son:
Para los Mid+Hi, la ganancia total será:
y para el subwoofer será:
Como Gmh = Gsw si es que buscamos que ambos canales generen la misma SPL para una misma señal de entrada, entonces podemos sacar:
lo que nos dá
X es la ganancia necesaria para que el canal del subwoofer suene "lo mismo de fuerte" que los satélites, así que metemos al crossover del subwoofer una señal de 1Vrms y ajustamos el trimpot para que salga 1.54Vrms....fácil, eh?
Bueno, con todo ajustado como dicen los libros y Don Linkwitz, veamos que cosa es la que obtenemos en el sonido del subwoofer cuando lo excitamos con ruido rosa:
Si bien está en una escala de frecuencia diferente a la del WinISD, tiene una forma muuuuy parecida. En la siguiente figura tenemos marcadas las pendientes de cada filtro a partir de sus frecuencias de corte:
Estas mediciones son todas de campo cercano (y no en las mejores condiciones), pero la pendiente de la derecha tiene los 24 dB/oct del filtro LR de cuarto orden, mientras que la pendiente de la izquierda tiene los 12 dB/oct en 30 Hz, esperados a partir de la extensión en frecuencia lograda con la TL.
Como puede verse, la práctica refleja perfectamente lo que la teoría predice, y el subwoofer funciona tal cual fué diseñado.
La figura siguiente muestra la respuesta conjunta estimada por el WinISD, pero no es mas que sumar las respuestas de los satélites y el subwoofer:
Debe tenerse en cuenta que esta última gráfica no muestra los niveles SPL de salida, sino las respuestas en frecuencia de cada subsistema acústico. Resulta claro que ambos"techos" de las curvas deben quedar a la misma altura en SPL, ya que para eso hicimos el ajuste de la ganancia del sub. En un próximo post voy a poner el resultado de la medición conjunta, pero es un poco de lío por que tengo mas de un amplificador en el camino, así que luego veré como se hace.
Con esto finaliza esta serie de temas sobre como construir un subwoofer, y toda la historia que tuve que pasar desde desarrollar una caja hasta tener que ecualizar todo el sistema de parlantes. Creo que todo esto le puede ser útil a quienes deseen lograr un muy buen sonido estéreo sin tener que vender a la madre y a la abuela para comprar los equipos necesarios. La imagen estéreo (el soundstage que dicen los audiófilos) que se logra con un sistema ajustado de esta forma es "casi inmejorable", y no requiere perseguir la "magia" de las válvulas, los capacitores de cera de abeja y las bobinas de laminas de plata, y toda otra sartalada de estupideces que muchos compran o sueñan con comprar para lograr un sonido al que NUNCA van a llegar por otros medios.
Por supuesto que hay mas escalones que subir si se desea llegar al "nirvana del audio", empezando por la calidad de los parlantes y siguiendo por la estructura de las cajas, pero estimo que este tipo de sistemas 2.1 es ampliamente satisfactorio en el 90% de los casos, sobre todo dadas las limitaciones de espacio existente en las viviendas de estos días.
Bueno....esto ha sido todo! Espero que a alguien le sirva o le interese, y si tienen dudas, pregunten con confianza, pero estudien mucho antes. Esa es la forma de tener el control del audio y no dejar que los equipos y baffles "piensen por su cuenta".
Que la fuerza los acompañe.
PD: Las imágenes del TruRTA están un poco retocadas para eliminar unos picos a 50Hz y múltiplos que aparecen culpa del maldito cable de micrófono y no del generador de ruido rosa....LPM!
En la segunda parte de esta serie quedó claro que tipo de filtrado se le iba a aplicar al subwoofer en función de la respuesta ajustada de los satélites. Pero resulta que la respuesta deseada del subwoofer es solo una parte de la historia
, ya que la otra parte - y no menos importante - era el ajuste del nivel de salida del amplificador que lo excita a fin de lograr la integración "perfecta" entre el subwoofer y los satélites. En este último artículo vamos a describir el ajuste de las curvas de respuesta del sub con el WinISD, la respuesta lograda (solo y en conjunto con los satélites) y por último, el cálculo de la ganancia del crossover activo para permitir la integración.La primera curva que debemos analizar es la respuesta natural del subwoofer en su caja, que si bien ya la estimamos en la primera parte, ahora la hemos ajustado en función de las pérdidas provocadas por el amortiguamiento interno y que se midieron tal como se decribe en la segunda parte. La respuesta natural corregida es la siguiente:
El próximo paso, como era de esperarse, es la aplicación de la Transformación de Linkwitz para lograr el Qtc de 0.8 (y que debería haber sido menor...en esto le pifió Rod Elliot). La aplicación de la TL nos lleva a una respuesta como esta:
Finalmente, la aplicación del filtro pasa-bajos Linkwitz-Riley de 4º orden, con corte en 73 Hz, nos lleva a la respuesta "casi final" buscada, que se muestra en la figura siguiente:
En esta última figura podemos ver algunas cosas interesantes:
- El subwoofer solo reproduce una octava y media (desde los 30Hz a los 73Hz), lo cual es un rango de frecuencias bastante estrecho.
- Se puede ver que en la lista de filtros aparece un parámetro llamado Static Gain cuyo valor es de 3.76 dB y es el que permite igualar los niveles de SPL entre los satélites y el subwoofer. Este parámetro tiene una importancia fundamental en el ajuste de la respuesta acústica del conjunto, ya que lo que estoy buscando no es que los graves retumben, sino que "suenen como deben sonar"...ni mas ni menos que eso.
.Cuando caí en la cuenta que iba a tener que determinar este valor de ganancia (que se ajusta tocando uno de los trimpot del crossover), me puse a buscar en la web para ver que encontraba. Yo ya tenía una idea formada de como debía hacerse, pero buscaba datos adicionales por si había algo que yo no estaba contemplando. Encontré varias cosas, que en su gran mayoría eran "terribles tonteras", y en la web de ESP encontré un poco de detalle en una parte del artículo Benefits of biamping, pero en verdad no me gustó como estaba explicado, así que hice mi propio análisis y llegué al siguiente dibujo, que a continuación les explico:
En resumidas cuentas, el ajuste de la ganancia del subwoofer es bastante fácil, pero hay que tener en cuenta algunas cosas importantes que se muestran en el dibujo. Para cada etapa hay que tener en cuenta las ganancias que existen en TODA la secuencia de dispositivos, desde que entra la señal hasta que sale por el parlante correspondiente. En esta cadena tenemos:
- Ganancia del crossover.
- Ganancia del amplificador de potencia que excita al parlante.
- Sensibilidad del parlante.
Las ganancias de los amplificadores son datos constructivos y elegidos por mí, así que las conozco, y las sensibilidades también las conozco por que son datos propios de los parlantes, aunque los valores que he usado son los que se desprenden de las mediciones que hice.
De esta manera tenemos dos etapas, cada una con un grupo de ganancias involucradas y conocidas, excepto una de ellas para el subwoofer, así que hay que aplicar algo de matemática básica para lograr encontrarla (sistema de una ecuación con una incógnita, la ven los chicos de cuarto grado
). Las ecuaciones de partido son:Para los Mid+Hi, la ganancia total será:
Gmh = 0dB + 25.73dB + 93.14dB
y para el subwoofer será:
Gsw = XdB + 27.23dB + 87.88dB
Como Gmh = Gsw si es que buscamos que ambos canales generen la misma SPL para una misma señal de entrada, entonces podemos sacar:
X = 25.75dB + 93.14dB - 27.23dB - 87.88dB
lo que nos dá
X = 3.76dB = 1.54
X es la ganancia necesaria para que el canal del subwoofer suene "lo mismo de fuerte" que los satélites, así que metemos al crossover del subwoofer una señal de 1Vrms y ajustamos el trimpot para que salga 1.54Vrms....fácil, eh?
Bueno, con todo ajustado como dicen los libros y Don Linkwitz, veamos que cosa es la que obtenemos en el sonido del subwoofer cuando lo excitamos con ruido rosa:
Si bien está en una escala de frecuencia diferente a la del WinISD, tiene una forma muuuuy parecida. En la siguiente figura tenemos marcadas las pendientes de cada filtro a partir de sus frecuencias de corte:
Estas mediciones son todas de campo cercano (y no en las mejores condiciones
), pero la pendiente de la derecha tiene los 24 dB/oct del filtro LR de cuarto orden, mientras que la pendiente de la izquierda tiene los 12 dB/oct en 30 Hz, esperados a partir de la extensión en frecuencia lograda con la TL.Como puede verse, la práctica refleja perfectamente lo que la teoría predice, y el subwoofer funciona tal cual fué diseñado.
La figura siguiente muestra la respuesta conjunta estimada por el WinISD, pero no es mas que sumar las respuestas de los satélites y el subwoofer:
Debe tenerse en cuenta que esta última gráfica no muestra los niveles SPL de salida, sino las respuestas en frecuencia de cada subsistema acústico. Resulta claro que ambos"techos" de las curvas deben quedar a la misma altura en SPL, ya que para eso hicimos el ajuste de la ganancia del sub. En un próximo post voy a poner el resultado de la medición conjunta, pero es un poco de lío por que tengo mas de un amplificador en el camino, así que luego veré como se hace.
Con esto finaliza esta serie de temas sobre como construir un subwoofer, y toda la historia que tuve que pasar desde desarrollar una caja hasta tener que ecualizar todo el sistema de parlantes. Creo que todo esto le puede ser útil a quienes deseen lograr un muy buen sonido estéreo sin tener que vender a la madre y a la abuela para comprar los equipos necesarios. La imagen estéreo (el soundstage que dicen los audiófilos) que se logra con un sistema ajustado de esta forma es "casi inmejorable", y no requiere perseguir la "magia" de las válvulas, los capacitores de cera de abeja y las bobinas de laminas de plata, y toda otra sartalada de estupideces que muchos compran o sueñan con comprar para lograr un sonido al que NUNCA van a llegar por otros medios.
Por supuesto que hay mas escalones que subir si se desea llegar al "nirvana del audio", empezando por la calidad de los parlantes y siguiendo por la estructura de las cajas, pero estimo que este tipo de sistemas 2.1 es ampliamente satisfactorio en el 90% de los casos, sobre todo dadas las limitaciones de espacio existente en las viviendas de estos días.
Bueno....esto ha sido todo! Espero que a alguien le sirva o le interese, y si tienen dudas, pregunten con confianza, pero estudien mucho antes
. Esa es la forma de tener el control del audio y no dejar que los equipos y baffles "piensen por su cuenta".Que la fuerza los acompañe.
PD: Las imágenes del TruRTA están un poco retocadas para eliminar unos picos a 50Hz y múltiplos que aparecen culpa del maldito cable de micrófono y no del generador de ruido rosa....LPM!
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