Como producen os altavoces woofer sons de baixa frecuencia?

A física central: como xeran os altavoces woofer as frecuencias baixas

Excursion do diafragma, desprazamento do aire e requisitos de lonxitude de onda (20—100 Hz)

Para obter unha boa reprodución de graves, é necesario que os woofer movan grandes cantidades de aire a través de distancias considerables nas súas membranas. A 20 Hz, as ondas sonoras esténdense ata uns 17 metros ou 56 pés de lonxitude, o que significa que os conos dos altavoces teñen que moverse moito máis cara adiante e cara atrás en comparación cos que manexan frecuencias máis altas. O movemento real destes conos crea os cambios de presión necesarios para eses sons profundos de baixa frecuencia que escoitamos. Tómese como exemplo o caso de 30 Hz a un nivel de volume de 90 dB: necesita aproximadamente tres ou catro veces máis movemento do cono do que se require para frecuencias medias. Ao tratar con frecuencias por debaixo de 50 Hz, onde as lonxitudes de onda superan os 6,8 metros (aproximadamente 22 pés), os fabricantes necesitan deseños especiais, como bobinas vocais de longo desprazamento e sistemas de suspensión máis fortes, só para manter o comportamento lineal. Se non hai control suficiente sobre a distancia que se move o cono, o grave comprímese e comeza a introducir harmónicos indesexados que, en última instancia, empeoran a calidade xeral do son.

Por que os conos máis grandes e as suspensións máis ríxidas son esenciais para o rendemento dos altavoces woofer

Os conos de altavoz máis grandes, normalmente entre 8 e 15 polegadas de ancho, poden impulsar máis aire movementándose unha distancia menor no conxunto, o que é moi importante para obter unha boa resposta de graves. Cando os fabricantes dobran o tamaño destes conos, obténse en realidade catro veces máis superficie en contacto co aire, polo que o cono non precisa desprazarse case tanto para producir o mesmo nivel de volume. Reforzar as pezas de suspensión ao redor da beirada do cono (ás que chamamos arredores e conxuntos de araña) axuda a resolver varios problemas importantes ao mesmo tempo. En primeiro lugar, permite controlar a intensidade coa que o cono oscila durante o funcionamento. En segundo lugar, evita que a bobina móbil se desplace da súa posición dentro do seu campo magnético. E finalmente, esta rigidez prevén danos que poidan ocorrer cando o cono se move demasiado fóra dos límites seguros para o motor, especialmente ao operar por baixo do seu punto de resonancia natural.

Materiais ríxidos como o polipropileno ou o aluminio resisten a flexión durante ciclos de gran desprazamento, asegurando un movemento pistón. Esta sinerxia permite graves precisos e sen distorsión ata 20 Hz sen fallas mecánicas.

Elementos clave de deseño que posibilitan unha saída exacta do altavoz woofer

Estruturas de motor de alta forza e bobinas vozeiras de longo alcance

Conseguir uns graves potentes realmente depende de ter uns sistemas de motor sólidos. Hoxe en día, a maioría dos altavoces utilizan imáns de neodimio moi potentes que crean campos magnéticos extremadamente fortes. Combinando isto con bobinas grandes que poden moverse nunha distancia lineal de entre 15 e 30 mm, moven moito máis aire sen distorsionar o son. Isto fai que o cono do altavoz se mova correctamente incluso cando está estirado ao seu límite, polo que non experimentamos ese efecto desagradable de tope cando a música soa forte. Un estudo recente amosou que este tipo de configuracións reduce a distorsión harmónica nun entorno do 40 % en comparación cos woofer tradicionais. A xestión do calor tamén é importante. Os fabricantes adoitan usar bobinas de voz de aluminio recuberto con cobre e incluír ventilacións nas pezas polares para permitir que o calor saia axeitadamente. Isto axuda a manter niveis de son de calidade incluso despois de horas de reprodución continua sen que o interior do recinto do altavoz se quente en exceso.

Acústica do Recinto: Recintos Estancos, Ventilados e con Radiadores Pasivos

O tipo de caixa que utilizamos marca toda a diferenza en canto a como un woofer manexa o baixo e o rendemento xeral. As caixas selladas ofrécennos ese son limpo e preciso do baixo cunha caída natural nas frecuencias máis baixas, pero necesitan bastante máis potencia do amplificador para funcionar correctamente. As caixas ventiladas alcanzan frecuencias máis baixas grazas a eses respiradoiros especiais no interior que están axustados coidadosamente para sons específicos. Con todo, se estes respiradoiros non están ben axustados, poderemos acabar escoitando ruídos molestos de fluxo en vez dun baixo suave. Outra opción que merece a pena considerar son os radiadores pasivos. Estes sistemas eliminan por completo o problema do ruído dos respiradoiros mentres aínda conseguen acadar esas notas profundas de baixo a través de diafragmas especialmente deseñados que non requiren ningunha potencia eléctrica propia.

Materiais avanzados como o MDF amortiguado con capa limitada reducen en 60% a resonancia do armario, mentres que os reforsos internos suprimen as vibracións que alteran o son (Sociedade Acústica de América, 2024). Os recintos debidamente deseñados garanticen a coherencia de fase e minimizan as ondas estacionarias, permitindo unha integración perfecta cos drivers satélite.

Percepción humana e comportamento real do baixo dos altavoces woofer

Sensación táctil fronte á detección auditiva: por que as frecuencias baixas se senten máis do que se escoitan

O xeito en que os seres humanos experimentan as frecuencias graves entre 20 e 80 Hz é bastante diferente da nosa percepción dos sons de rango medio e agudo. Cando as frecuencias baixan por debaixo de 50 Hz, as ondas sonoras comezan a vibrar non só nas nosas orellas senón tamén na pel, órganos internos e incluso nos propios ósos, creando unha sensación física que se pode medir. Por iso, cando vemos películas con grandes explosións ou escoitamos ritmos electrónicos moi profundos, a xente adoita sentir o retumbo no peito moito antes de escoitar realmente o son. Os estudos amosan tamén algo interesante: necesítase uns 15 ou incluso 20 decibelios máis de potencia para que percibamos un ton de 30 Hz en comparación coas frecuencias medias habituais. Debido a isto, moita da razón pola que os woofer son tan potentes non se rexistra na nosa audición consciente. En troques diso, estas frecuencias baixas conectan connosco emocional e fisicamente a través das vibracións que crean no noso corpo, en vez de estimular só os tímpanos como fan os sons normais.

Mito da direccionalidade: Como a dominancia da lonxitude de onda reduce a localización do altavoz woofer

Cando falamos de ondas sonoras por baixo de 100 Hz, estas esténdense máis de 11 pés de lonxitude, o que en realidade é máis longo ca moitas habitacións. Estas ondas grandes simplemente rodean calquera obxecto no seu camiño e espallábanse uniformemente polos espazos, creando os chamados campos de presión en todos os lados. O noso cerebro determina de onde veñen os sons usando as diferenzas de tempo de alta frecuencia entre os nosos oídos, pero os sons de baixa frecuencia non nos fornecen esas pistas. Por iso xeralmente as persoas non poden dicir exactamente onde está situado un subgrave, incluso cando hai varios no mesmo cuarto xuntos. O motivo polo que o grave parece vir de todas partes á vez, en vez de vir dunha dirección concreta, ten que ver con estas longas lonxitudes de onda. Simplemente rebotan e distribúense polo espazo en vez de propagarse en liña recta como fan as frecuencias máis altas.