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El intríngulis de los datos
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Artículo que muestra cómo leer y entender las especificaciones técnicas de los aparatos de electrónica de consumo. Texto: redacción A la hora de adquirir un sistema de Cine en Casa uno se da cuenta de la cantidad de aspectos que se deben asimilar para conseguir unos resultados más o menos óptimos. No es tan fácil elegir unas cajas y un receptor, a causa de las especificaciones técnicas básicas que de ambos debemos conocer. Hay receptores muy buenos que no casan con cajas acústicas muy buenas. A este hecho, que llamamos sinergia, le suceden una serie de explicaciones lógicas basadas todas ellas en números y valores tangibles. Claro está, que siempre queda un importante punto de subjetividad, que sólo lo abordamos en la última fase. El rompecabezas entre fuente, caja acústica y amplificador puede solucionarse sobre el papel. Hace falta una audición final previa a la decisión de compra, pero la preselección puede realizarse si conocemos qué leer y, sobre todo, cómo interpretar ciertos datos. Con este artículo también sabremos por qué insistimos tanto en pedir en la tienda que se prueben nuestras futuras cajas con el receptor que ya disponemos (o viceversa). Descubriremos las sorpresas y “trampas” que aparecen en algunos catálogos y podremos ir a comprar cualquier combinación con un buen nivel de seguridad. RESPUESTA EN FRECUENCIA En general, el oído humano sano es sensible a sonidos de entre 20 Hz y 20.000 Hz. Esto no es del todo real, pues a medida que el ser humano gana en edad, pierde capacidad de escucha. Raramente un individuo podrá oír tonos puros con frecuencias entre 17.000 y 20.000 Hz. Lo mismo ocurre con las frecuencias más bajas del espectro audible. La respuesta en frecuencia define el comportamiento de un dispositivo frente a las distintas frecuencias que componen el espectro audible. No todos los dispositivos ni aún menos todos los altavoces (que no cajas acústicas) suelen reproducir por igual todo el espectro. Ejemplo más completo es, justamente, la caja acústica. Ésta suele equipar entre dos y cuatro altavoces (o transductores), todos de diferente tamaño y prestaciones. Sin querer entrar en detalles, cada uno de los altavoces reproduce sólo una parte de las frecuencias audibles: agudos, medios, graves y subgraves. Es más fácil pero sobre todo más práctico utilizar varios tipos de altavoces para reproducir todo el espectro sonoro, que fabricar un único transductor que cumpla con nuestros requisitos. La respuesta en frecuencia se expresa mediante las dos frecuencias que la limitan, por ejemplo “de 120 Hz a 18 kHz”. Eso no implica que la caja acústica (o cualquier otro aparato) no reproduzca nada por debajo de los 120 Hz o por encima de los 18 kHz. Seguramente sí lo hará pero a niveles de presión muy diferentes. De hecho, aún se está buscando esa caja acústica capaz de poder reproducir todo el espectro audible humano de manera lineal, es decir, sin variación alguna independientemente de la frecuencia a reproducir. Por lo tanto, deducimos que la mayoría de cajas acústicas ofrecen una respuesta “variable”. La medición de estas variaciones se muestra en decibelios (dB). Variaciones de 3 dB son consideradas correctas. La mejor manera de expresar la respuesta en frecuencia es añadiendo qué margen de tolerancia aplica el fabricante, por lo tanto nuestro ejemplo corregido debería ser “de 120 Hz a 18 kHz, +/- 2 dB”. Hay fabricantes que al no especificar estas variaciones omiten datos, ya que es posible que aún pudiendo reproducir frecuencias dentro de cualquier margen especificado, las variaciones sean superiores a los 3 dB. Muy pocos fabricantes expresan la respuesta en frecuencia mediante un gráfico. Éste resulta mucho más visual y rápido, además de especificar en qué frecuencias puede ser más evidentes las variaciones. Una caja con un pico a 3.000 Hz hará las voces más brillantes. Lo ideal sería una respuesta en frecuencia plana, que no añadiese ni restase presión sonora (dB) alguna. Esto puede ser posible en reproductores, donde la circuitería no añade normalmente gran cantidad de distorsión o modificación. Los amplificadores, como veremos más tarde, tienen otros problemas. Quienes en realidad ofrecen gran asimetría son las cajas acústicas. Recordemos que el sonido final que oímos es, en parte, la suma de las respuestas en frecuencia de toda la cadena de audio. También que las cajas acústicas que equipan diferentes altavoces son en realidad sumas de respuestas en frecuencia, y debemos tener en cuenta cómo inciden las frecuencias entre altavoces (la caída de las frecuencias altas de un altavoz de medios puede influir sobremanera en la respuesta en frecuencia de un tweeter en la zona más baja de su espectro). Algunos fabricantes de cajas acústicas ofrecen el valor conjunto de los altavoces de vías, mientras que otros especifican la respuesta en frecuencia de cada altavoz. SENSIBILIDAD Y EFICIENCIA Este valor está relacionado únicamente con los altavoces y por ende cajas acústicas. Es verdad que algunos fabricantes de amplificadores añaden el valor de eficiencia de sus transformadores, dato que analizaremos con profundidad próximamente. Muchas veces nos habremos dado cuenta que una caja alimentada con 35 W suena más que otra con el mismo valor. Esto es por culpa de la sensibilidad. Durante mucho tiempo se ha expresado falsamente el valor de “potencia” relativo a una caja acústica (“esta caja es de 100 W”). La cajas no tienen potencia. Las cajas utilizan la potencia que les entrega un amplificador para “mover” los transductores. Otra cosa es que cada caja acústica esté diseñada para soportar un margen de potencias dadas. Es responsabilidad de la sensibilidad el que dos cajas alimentadas con una misma potencia suenen con un nivel de presión sonora distinto. La sensibilidad se mide en dB/W/m, es decir, qué cantidad de presión sonora (dB) se obtiene a 1 metro de distancia alimentando la caja con 1 W de potencia. Este valor sí es comparable y nos ofrece mayor cantidad de información. Normalmente el valor mínimo recomendado para las cajas acústicas es de 85 dB/W/m, aunque es deseable un valor alrededor de los 88 dB/W/m. Un valor bajo de sensibilidad indica que será necesaria más potencia eléctrica para conseguir un valor óptimo de escucha en comparación con una caja acústica con una sensibilidad más alta. Este valor de sensibilidad está estrechamente relacionado con la eficiencia de la caja acústica. La eficiencia de una caja se podría definir como la relación existente entre la potencia eléctrica suministrada y la potencia acústica conseguida. Nos sorprenderíamos al saber que la mayoría de cajas acústicas de uso doméstico sólo tienen una eficiencia de un 0,25% a un 1%. Comentar que los equipos de sonido profesional para conciertos suelen explotar esta eficiencia hasta 40-50%, pero ofrecen mayor distorsión. RELACIÓN SEÑAL/RUIDO ¿Qué es el ruido? Todo el sonido no deseado. Esta es quizá una de las definiciones más precisas. Desgraciadamente el ruido existe, y es consecuencia de las imperfecciones de la electrónica utilizada (las fuentes de alimentación son responsables directas en muchos casos). El ruido “eléctrico” se convierte en una señal que se suma a la señal original del audio, que al final de la cadena, es igualmente restituida por el altavoz. Por lo tanto, siempre hay una mezcla de nuestra música y el ruido de nuestros aparatos. Aun así, los ingenieros pierden horas en intentar reducirlo al máximo, consiguiéndolo en mayor o menor medida. La relación señal/ruido define la diferencia entre el nivel del ruido y el nivel de la señal. Obviamente este último valor varía, pues durante silencios la señal es mínima, y durante apoteósicos compases sinfónicos el nivel llega a sus máximos. Para definir la relación señal/ruido se utiliza un nivel de señal óptimo de trabajo. Variando el volumen de un amplificador también modificamos la relación señal/ruido. Primero se mide el voltaje de la señal en la salida del aparato, obteniendo un valor en Volts. Después se vuelve a medir el nivel de salida sin señal de entrada pero manteniendo el mismo volumen, naturalmente obteniendo otro valor en Volts aunque proporcionalmente mucho menor. Se aplica la siguiente fórmula: 20 log (Nivel Señal/Nivel Ruido) y se expresa el resultado en dB. Este valor es de vital importancia. Cuanto más alto sea mejor, pues indica que hay una mejor separación entre la señal de audio y el ruido. Cuando no se especifica nada más que un sólo valor, suele indicar que la medida se ha realizado utilizando como señal de entrada un tono puro de 1 kHz. La relación señal/ruido puede variar en función de la frecuencia de entrada, es por eso que algunos fabricantes lo muestran de manera similar a la respuesta en frecuencia gráfica, indicando el valor de la relación señal/ruido en función de la frecuencia y manteniendo un mismo volumen. DISTORSIÓN A diferencia que el efecto (o más bien defecto) del ruido, definimos distorsión como la modificación no deseada de una señal de audio. Existe distorsión, por ejemplo, cuando comparando una señal de audio entre la entrada y salida de un dispositivo existen diferencias (cuando teóricamente deberían ser idénticas). Una de las distorsiones más evidentes electrónicamente es la distorsión de fase. Esta distorsión modifica la fase de la señal, pero tiene la ventaja que el oído humano no es muy sensible a ella. Los equipos electrónicos añaden distorsión de fase, y técnicamente es un proceso complejo de eliminar. Las electrónicas de alta gama dispensan muchos recursos en la minimización de este defecto, ya sea eliminando toda la electrónica no necesaria, ya sea con un mejor estudio y montaje de la misma. No es un valor que los fabricantes suministren, ya que la mayoría de usuarios desconocen esta peculiaridad. Pero creemos que, como mínimo, se debe tener conciencia de ello. La distorsión más conocida, y esta sí anunciada, es la distorsión armónica total, más conocida por las siglas THD del anglosajón Total Harmonic Distorsion. Si en la entrada de señal utilizamos un tono puro de 1 kHz, analizando mediante un espectrómetro la señal de salida, nos daremos cuenta que además de la señal original aparecen nuevas señales armónicas de la original. Un armónico es una frecuencia múltiple de la original. La THD define en % la cantidad de energía de los sonidos armónicos generados en comparación con la señal original. Un valor óptimo es 1%. Si el valor se expresa en dB, se define el valor máximo de la señal de armónicos generada. Valores elevados (por ejemplo 10%) son totalmente perceptibles por cualquier oído y por lo tanto no aconsejables. Valores intermedios (4-6%) dependen más del entrenamiento de cada oído. Es por ello que siempre es recomendable utilizar bandas sonoras conocidas durante los periodos de pruebas, ya que el usuario tiene plena conciencia de cómo debe sonar ese tema musical (apreciando más rápidamente cualquier modificación o distorsión del sonido original). DIAFONÍA Define la contaminación entre un canal de una instalación estéreo o multicanal con el canal contrario (por ejemplo, qué cantidad de señal del canal derecho se añade al canal izquierdo. Los efectos (negativos) de la diafonía pueden ser apreciados por cualquiera, simplemente desconectando la entrada del canal izquierdo (o derecho) en el amplificador y pegando los oídos en las cajas acústicas del canal correspondiente. Esto es debido a la poca separación entre la electrónica de un canal y del otro. Son un conjunto de interferencias eléctricas e inducciones magnéticas que podrían evitarse separando ambas electrónicas, pero con el inconveniente que esto no suele ser posible. No basta con separar la electrónica de un canal del otro interponiendo, por ejemplo, el transformador y su circuitería de alimentación, pues justamente este apartado es uno de los que más radiaciones no deseadas ofrece. Un buen estudio de las placas, un perfecto diseño y una cuidada fabricación suelen evitar en gran medida este problema, pero también se traduce en un coste mayor. Es un valor necesario en amplificadores. Se define en dB y expresa la diferencia o relación entre la señal original y la señal contaminante en el canal contrario. Cuanto más alto sea el valor expresado en dB, menos distorsión. POTENCIA La potencia se especifica en vatios (W), pero debe acompañarse de otro dato muy significativo que expresa a qué tipo de potencia nos referimos. La forma correcta de expresión es, pues, en vatios sobre una impedancia nominal determinada, sobre una respuesta en frecuencia determinada y sin sobrepasar el porcentaje de distorsión armónica prefijado. Para ello existen diferentes formas de expresar la potencia las cuales reseñamos a continuación. La potencia continua (o potencia eficaz o potencia RMS) constituye la forma más precisa de facilitar la potencia desde un amplificador, ya que indica si ambos canales (en equipos estereofónicos) están excitados simultáneamente, sobre qué impedancia se obtiene dicha potencia, la banda de frecuencias sobre la que se mantiene esta potencia y cuál es la THD en tales condiciones de funcionamiento. De esta forma, si se mide la potencia de un solo canal, la potencia aparente sería mayor, pues la fuente de alimentación estaría en total disposición para un sólo canal (si el amplificador dispone de una fuente de alimentación por canal, el resultado sería el mismo). En lo que respeta a la impedancia, si se mide la potencia en una impedancia inferior la potencia será mayor (aunque seguramente con una distorsión más elevada). Así, la potencia continua es aquella potencia que el amplificador puede suministrar continuamente durante un tiempo igual o superior a 10 minutos, sobre una impedancia determinada (debe especificarse) y con una THD no superior al 1%. De esta manera, si leemos en unas especificaciones que tal amplificador tiene una potencia de 45 W RMS (o continua) sobre 8 ohmios deberemos relacionarlo con la respuesta en frecuencia (por ejemplo, de 20 a 20.000 Hz) y su THD (por ejemplo 1%). Esto indica que con un altavoz de 8 ohmios y en toda la gama de frecuencias comprendida entre 20 Hz y 20 kHz, el amplificador es capaz de suministrarle una potencia continua de 45 W por canal sin que la THD supere el 1%. Por lo que también sabremos que la mejor relación amplificador/cajas acústicas, en el ejemplo que estamos estudiando, será utilizando cajas con una impedancia de 8 ohmios, con respuesta en frecuencia entre 20 Hz y 20 kHz y con una potencia de amplificador asociada de como máximo 45 W RMS. La potencia musical (o potencia máxima) es la potencia que el amplificador puede proporcionar (antes de superar una determinada distorsión armónica), en impulsos breves (un tiempo tan corto que la tensión de alimentación no descienda sensiblemente por debajo de su valor nominal). Este valor es siempre superior a la potencia continua (un amplificador puede ofrecer 10 W RMS y 15 W musicales). Las cajas acústicas asociadas a un receptor deben ser capaces de absorber sin riesgos esta potencia, si la potencia RMS corresponde con el margen de potencias aceptadas por la caja acústica. La potencia DIN sigue las normas dictadas por el instituto alemán de normativas. Estas normas establecen que la medida debe realizarse sobre una carga de 4 ohmios de impedancia, con los dos canales funcionando y a una frecuencia de 1 kHz. El valor de la potencia DIN (W) en general es superior a la potencia RMS. IMPEDANCIA La impedancia de un altavoz depende del tipo y su forma constructiva. Los factores que determinan su impedancia son la resistencia óhmica del hilo de la bobina móvil (en función de la longitud, sección y material), de la reactancia inductiva de la bobina móvil (que depende de la frecuencia aplicada y del coeficiente de autoinducción de la misma) y de las corrientes inducidas en la bobina (consecuencia de su movimiento y los campos magnéticos que puede producir). Por lo tanto, debemos recordar que la impedancia no es un valor fijo, sino que depende de la frecuencia que el altavoz esté radiando en ese momento. También varía si modificamos cualquiera de los valores antes especificados, como por ejemplo obstruir la salida bass-reflex de un subwoofer impide la correcta circulación de aire, por lo que puede dejar inmóvil el altavoz, que a la vez su ferrita (u otro material) ofrece cierta resistencia a la bobina. Los fabricantes de altavoces procuran que el diseño de las cajas y altavoces afecten lo menos posible a la impedancia, que al variar modifica la distorsión. Es por ello que los fabricantes indican los valores de impedancia sobre una frecuencia dada, preestablecida internacionalmente, y cuyo valor es 1 kHz. Los valores normales suelen ser de 4 y 8 Ohmios, y para sacar máximo provecho de la sinergia entre amplificador y cajas, estos valores deberían coincidir. Los amplificadores también tienen su impedancia de salida. En este caso es el valor resistivo expresado en ohms en los terminales de salida. Valor necesario que ya hemos visto en el apartado de potencia. A PROBAR A falta de más datos que quizá son de interés, en resumidas cuentas hemos repasado los valores más importantes necesarios para evaluar un equipo de audio únicamente a partir de las especificaciones técnicas que nos suelen suministrar los fabricantes. Obviamente, la mejor respuesta debe determinarse, como ya avanzábamos antes, mediante escuchas, que ayuden a completar subjetivamente nuestro análisis. Paralelamente, debemos señalar la pericia de algunos fabricantes en “camuflar” sus deficiencias, ya sea “aplanando” las gráficas de la respuesta en frecuencia (o simplemente omitiéndolas) o utilizando nombres extraños que intentan conquistar al usuario con datos aparentemente magníficos. |
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