Alineación de tiempo de altavoz - Loudspeaker time alignment

La alineación de tiempo de altavoz generalmente se denomina simplemente "alineación de tiempo" o "alineación de tiempo" es un término que se aplica en los sistemas de altavoces que utilizan varios controladores (como woofer , rango medio y tweeter ) para cubrir una amplia gama de audio. Implica retrasar el sonido que emana de uno o más controladores (más de 2 vías) para corregir la respuesta transitoria, mejorar la precisión y, en los controladores no coaxiales, mejorar la directividad o la inclinación del lóbulo en las frecuencias de cruce. Emplea el ajuste del espaciado de adelante hacia atrás de los controladores individuales para que la salida de sonido sea realmente simultánea.

Fondo

En 1975, Ed Long, en cooperación con Ronald J. Wickersham, inventó la primera técnica para alinear en el tiempo un sistema de altavoces. En 1976 Long presentó "Una técnica de alineación en el tiempo para el diseño de sistemas de altavoces" en la 54ª convención de AES que demuestra el uso del generador de alineación en el tiempo para diseñar redes de cruce mejoradas para sistemas de altavoces de múltiples vías. Esta técnica se basó en la evaluación subjetiva de varios pulsos cuadrados barridos a través de las frecuencias de cruce. El generador de alineación de tiempo bloqueó el pulso en un osciloscopio para que pudiera verse. Long empleó la técnica Time-Align en el monitor de estudio UREI 813 introducido en 1977. Long también fabricó monitores de estudio de campo cercano desde finales de la década de 1970 hasta los 90 utilizando la técnica Time-Align. En 1977, Long registró Time-Align y luego registró sus derivados, Time-Aligned y Time-Alignment. (Debe incluir el guión). Licenciada durante mucho tiempo para la marca registrada Time-Align para UREI, altavoces de extremo de bolsa y otros.

Dado que el audio de alta fidelidad requiere que el altavoz sea capaz de reproducir fielmente el material grabado, se deduce que un altavoz que cubra mejor el espectro de audio tendrá un mejor rendimiento de alta fidelidad. Por lo tanto, la mayoría de los altavoces de alta fidelidad emplean varios controladores para cubrir el espectro de audio de manera satisfactoria.

Como mínimo, dicho altavoz puede ser de 2 vías y utilizar un woofer (o woofer de rango medio / medio ) y un tweeter . Los altavoces de gama alta pueden ser de 3 vías o incluso de 4 vías. Por el bien de este artículo y la simplicidad, se asumirá un sistema de altavoces de 2 vías, que consta de un woofer y un tweeter. Dado que el woofer cubre el extremo inferior del espectro de audio y el tweeter cubre el extremo superior, siendo el punto de división entre los dos la frecuencia de cruce, es de suma importancia que, en la frecuencia de cruce, las salidas de ambos parlantes sean acústicamente suma para que sea transparente, sin picos ni caídas, de lo contrario, se dice que el altavoz colorea el sonido.

Una característica típica de un altavoz de 2 vías es que en la frecuencia de cruce, debido a la distancia física entre los centros del woofer y el tweeter, el sonido que emana de la combinación no es omnidireccional, sino lobulado . Dentro de la región del lóbulo, el nivel de sonido, en la frecuencia de cruce, es mucho más alto en comparación con el exterior del lóbulo. Por lo tanto, los diseñadores de altavoces intentan hacer que el lóbulo principal sea lo más grueso posible, utilizando controladores de diámetro lo más pequeño posible para permitir un espaciado más estrecho entre ellos. Sin embargo, la frecuencia de interés más baja (graves) pone un límite inferior al diámetro del woofer. Por lo tanto, estos altavoces siempre tendrán lobular.

Inclinación del lóbulo

Un altavoz de 2 vías típico utiliza un woofer y un tweeter como se mencionó anteriormente. Por lo general, el tweeter es mucho más pequeño y delgado que un woofer. Lo que esto significa es que las superficies radiantes (en la bobina móvil o en la cúpula / tapa antipolvo según el diseño, también conocido como el "centro acústico") de los controladores no están en el mismo plano; la superficie radiante del tweeter suele ser mucho más adelante del woofer cuando ambos están montados en el mismo panel plano. Aunque este desplazamiento físico puede ser del orden de 20-40 mm, a frecuencias de cruce típicas (≥ 1 kHz), este desplazamiento es suficiente para provocar la inclinación del lóbulo principal. La siguiente imagen muestra esto:

El woofer es el más grande de los dos, ubicado debajo del tweeter. Ésta es la configuración bidireccional más utilizada. Como puede verse, el tweeter es mucho más delgado y su centro acústico está por delante del centro acústico del woofer. Debido a esto, en la frecuencia de cruce, dado que ambos controladores están produciendo la misma frecuencia, las ondas de sonido del tweeter llegan a la posición de escucha P antes que las del woofer. Debido a esto, en P hay una suma no ideal de las ondas (pueden reforzar o cancelar). Por lo tanto, el lóbulo principal apunta lejos de P hacia una posición P '(que para este hablante en particular es más baja que P).

Corrección de la inclinación de los lóbulos con alineación temporal

Para la mayoría de los propósitos, el lóbulo inclinado no plantea problemas y, de hecho, muchos sistemas de altavoces no utilizan la alineación de tiempo. Sin embargo, existe un tipo de crossover llamado crossover LR4 o LR2 , que tiene ciertas características únicas que hacen que la alineación de tiempo valga la pena para los altavoces que lo utilizan. Este crossover en particular tiene la propiedad de que en la frecuencia de crossover la suma eléctrica es plana (es decir, no hay pico ni caída) y las señales que se envían al woofer y al tweeter siempre están en fase (180 ° fuera de fase en el caso LR2 , que se corrige simplemente invirtiendo la señal del tweeter). Cuando se usa con un altavoz que está alineado en el tiempo, el lóbulo principal del altavoz ahora apunta exactamente hacia adelante (es decir, recto) y no tiene un pico de 3dB en respuesta. Esto hace que los crossovers LR2 o LR4 sean ideales para audio en comparación con el tipo Butterworth . Incluso sin un crossover LR, vale la pena tener el lóbulo principal apuntando hacia adelante para que los altavoces iluminen la posición de escucha de manera uniforme, lo que se traduce en un mejor rendimiento general del sistema (como imágenes o audibilidad).

Alineación de tiempo eléctrica

En esta técnica (por lo general) la señal del tweeter está desfasada (generalmente un retraso ya que el tweeter está por delante del woofer). Este cambio de fase introduce un cambio de tiempo equivalente en la onda de sonido del tweeter de modo que corrige la diferencia de tiempo entre el woofer y el tweeter debido al desplazamiento físico. Con un filtro de cambio de fase variable, resulta muy fácil alinear en el tiempo casi cualquier altavoz sin tener que alterar físicamente nada. Este método también es mucho más fácil y conveniente que alinear físicamente los controladores en el tiempo. Sin embargo, la medición acústica casi siempre es necesaria en este caso, ya que el ajuste de fase no se puede realizar solo con la audición.

Alineación de tiempo físico

En esta técnica, los controladores están físicamente compensados ​​de manera que sus centros acústicos se encuentran en el mismo plano físico. Esta técnica se utiliza cuando no se dispone de ningún otro medio de alineación temporal o no se pretende utilizarlo. Simplifica la configuración para el usuario final, ya que no necesita ningún sistema electrónico especial para alinear los controladores. Sin embargo, esta técnica requiere que se conozcan las profundidades exactas de los centros acústicos en el momento del diseño, de modo que el desplazamiento físico pueda introducirse en el panel frontal del altavoz donde se montan los controladores.

Una forma común de hacer esto es que el panel frontal tenga un "escalón" (como se muestra en la imagen de arriba) donde el tweeter se monta a cierta distancia detrás del woofer. Este paso puede causar más errores en la suma que el retardo de tiempo entre los controladores debido a la difracción de las ondas sonoras del tweeter alrededor del paso. Inclinar y redondear los bordes del escalón ayuda a reducir la difracción, pero no se puede eliminar por completo. Además, cuanto más gradual es la pendiente, mayor es la separación vertical entre los impulsores, lo que a su vez provoca de nuevo un adelgazamiento del lóbulo (es decir, un aumento de la directividad vertical) en la frecuencia de cruce.

Otra forma de introducir la alineación de tiempo física sin tener que desplazar físicamente el tweeter hacia atrás es inclinar el altavoz hacia arriba (o hacer que el panel frontal se incline en lugar de vertical). Este método hará que el plano físico en el eje se incline hacia arriba, por lo que virtualmente alinea el plano físico con el plano en el eje requerido. Sin embargo, ahora la posición de escucha está fuera del eje en relación con cualquiera de los controladores en todas las frecuencias. Este es el método más simple de todos (especialmente inclinando el altavoz hacia arriba) ya que se puede hacer para cualquier altavoz y se presta más fácilmente a configurar los altavoces por prueba y error.

Ver también

• Lobulación acústica
• Midwoofer-tweeter-midwoofer (una técnica para la corrección de la inclinación del lóbulo sin tener que alinear los controladores en el tiempo)

Referencias