Un recinto de altavoz o caja acústica es un recinto (a menudo en forma de caja rectangular) en el que se montan los controladores de los altavoces (por ejemplo, altavoces y tweeters ) y el hardware electrónico asociado, como circuitos de cruce y, en algunos casos, amplificadores de potencia . Los recintos pueden variar en diseño desde simples cajas de aglomerado rectangulares caseras hasta recintos de alta fidelidad muy complejos y costosos diseñados por computadora que incorporan materiales compuestos, deflectores internos, bocinas, puertos bass reflex y aislamiento acústico. Los recintos de los altavoces varían en tamaño desde pequeños recintos de altavoces de "estantería" con woofers de 4 pulgadas (10 cm) y tweeters pequeños diseñados para escuchar música con un sistema de alta fidelidad en una casa privada hasta enormes y pesados recintos de subwoofer con múltiples altavoces de 18 pulgadas (46 cm) o incluso de 21 pulgadas (53 cm) en recintos enormes que están diseñados para su uso en sistemas de refuerzo de sonido de conciertos en estadios para conciertos de música rock .
La función principal de un recinto es evitar que las ondas sonoras generadas por la superficie orientada hacia atrás del diafragma de un controlador de altavoz abierto interactúen con las ondas sonoras generadas en la parte delantera del controlador de altavoz. Debido a que los sonidos generados hacia adelante y hacia atrás están desfasados entre sí, cualquier interacción entre los dos en el espacio de escucha crea una distorsión de la señal original tal como se pretendía reproducir. Por lo tanto, un altavoz no se puede utilizar sin instalarlo en un deflector de algún tipo, como una caja cerrada, una caja ventilada, un deflector abierto o una pared o un techo (deflector infinito). [1] [2]
Un gabinete también desempeña un papel en la gestión de la vibración inducida por el marco del controlador y la masa de aire en movimiento dentro del gabinete, así como el calor generado por las bobinas de voz del controlador y los amplificadores (especialmente cuando se trata de woofers y subwoofers). A veces considerada parte del gabinete, la base, puede incluir pies especialmente diseñados para desacoplar el altavoz del piso. Los gabinetes diseñados para su uso en sistemas de PA , sistemas de refuerzo de sonido y para su uso por parte de intérpretes de instrumentos musicales eléctricos (por ejemplo, gabinetes de amplificadores de bajo ) tienen una serie de características que los hacen más fáciles de transportar, como asas de transporte en la parte superior o en los lados, protectores de esquinas de metal o plástico y rejillas de metal para proteger los altavoces. Los gabinetes de altavoces diseñados para su uso en un hogar o estudio de grabación generalmente no tienen asas ni protectores de esquinas, aunque generalmente tienen una cubierta de tela o malla para proteger el woofer y el tweeter. Estas rejillas de altavoz son una malla metálica o de tela que se utilizan para proteger el altavoz formando una cubierta protectora sobre el cono del altavoz mientras permiten que el sonido pase sin distorsión. [3]
Los recintos de los altavoces se utilizan en los hogares en sistemas estéreo, sistemas de cine en casa , televisores , equipos de música y muchos otros aparatos de audio. Los recintos de los altavoces pequeños se utilizan en los sistemas estéreo de los automóviles . Los recintos de los altavoces son componentes clave de una serie de aplicaciones comerciales, incluidos los sistemas de refuerzo de sonido , los sistemas de sonido de las salas de cine y los estudios de grabación . Los instrumentos musicales eléctricos inventados en el siglo XX, como la guitarra eléctrica , el bajo eléctrico y el sintetizador , entre otros, se amplifican utilizando amplificadores de instrumentos y recintos de altavoces (por ejemplo, recintos de altavoces de amplificadores de guitarra ).
Al principio, los altavoces de radio consistían en bocinas , que a menudo se vendían por separado de la radio en sí (normalmente una pequeña caja de madera que contenía los circuitos electrónicos de la radio, por lo que normalmente no estaban alojados en un gabinete. [4] Cuando se introdujeron los controladores de altavoces de cono de papel a mediados de la década de 1920, los gabinetes de radio comenzaron a hacerse más grandes para encerrar tanto la electrónica como el altavoz. [5] Estos gabinetes se hicieron en gran medida por el bien de la apariencia, con el altavoz simplemente montado detrás de un orificio redondo en el gabinete. Se observó que el gabinete tenía un fuerte efecto en la respuesta de graves del altavoz. Dado que la parte trasera del altavoz irradia sonido desfasado desde el frente, puede haber interferencias constructivas y destructivas para altavoces sin gabinetes y por debajo de las frecuencias relacionadas con las dimensiones del deflector en altavoces con deflectores abiertos . Esto da como resultado una pérdida de graves y un filtrado de peine , es decir, picos y caídas en la potencia de respuesta independientemente de la señal. que se pretende reproducir. La respuesta resultante es similar a la de dos altavoces que reproducen la misma señal pero a diferentes distancias del oyente, lo que es como añadir una versión retardada de la señal a sí misma, con lo que se producen interferencias tanto constructivas como destructivas.
Antes de los años 50, muchos fabricantes no cerraban completamente las cajas de sus altavoces; la parte trasera de la caja solía quedar abierta. Esto se hacía por varias razones, en particular porque los componentes electrónicos (en aquella época, equipos a válvulas) podían colocarse en el interior y refrigerarse por convección en la caja abierta.
La mayoría de los tipos de gabinetes analizados en este artículo se inventaron para aislar el sonido desfasado de un lado del controlador o para modificarlo de modo que pudiera usarse para mejorar el sonido producido desde el otro lado.
En algunos aspectos, el montaje ideal para un controlador de altavoz de baja frecuencia sería un panel plano rígido de tamaño infinito con espacio infinito detrás de él. Esto evitaría por completo que las ondas de sonido traseras interfirieran (es decir, cancelaciones de filtro de peine ) con las ondas de sonido del frente. Un altavoz con deflector abierto es una aproximación a esto, ya que el controlador está montado en un panel, con dimensiones comparables a la longitud de onda más larga que se va a reproducir. En cualquier caso, el controlador necesitaría una suspensión relativamente rígida para proporcionar la fuerza de restauración que podría haber proporcionado a bajas frecuencias un gabinete sellado o con puertos más pequeño, por lo que pocos controladores son adecuados para este tipo de montaje.
Los sonidos generados hacia adelante y hacia atrás por un controlador de altavoz parecen desfasados entre sí porque se generan a través del movimiento opuesto del diafragma y porque recorren caminos diferentes antes de converger en la posición del oyente. Un controlador de altavoz montado en un deflector finito mostrará un fenómeno físico conocido como interferencia , que puede resultar en una atenuación perceptible del sonido dependiente de la frecuencia. Este fenómeno es particularmente notable en frecuencias bajas donde las longitudes de onda son lo suficientemente grandes como para que la interferencia afecte a toda el área de escucha.
Dado que los deflectores infinitos son poco prácticos y los deflectores finitos tienden a sufrir una respuesta deficiente a medida que las longitudes de onda se acercan a las dimensiones del deflector (es decir, a frecuencias más bajas), la mayoría de los gabinetes de altavoces utilizan algún tipo de estructura (generalmente una caja) para contener la energía del sonido desfasado. La caja suele estar hecha de madera, compuesto de madera o, más recientemente, de plástico, por razones de facilidad de construcción y apariencia. También se han utilizado piedra, hormigón, yeso e incluso estructuras de edificios.
Los gabinetes pueden tener un efecto significativo más allá de lo previsto, con resonancias del panel , difracción de los bordes del gabinete [6] y energía de onda estacionaria de los modos de reflexión/refuerzo internos entre los posibles problemas. Las resonancias molestas se pueden reducir aumentando la masa o la rigidez del gabinete, aumentando la amortiguación de las paredes del gabinete o las combinaciones de tratamiento de pared/superficie, agregando refuerzos cruzados rígidos o agregando absorción interna. Wharfedale , en algunos diseños, redujo la resonancia del panel utilizando dos gabinetes de madera (uno dentro del otro) con el espacio entre ellos lleno de arena . Los experimentadores caseros incluso han diseñado altavoces construidos con hormigón , granito [7] y otros materiales exóticos por razones similares.
Muchos problemas de difracción, por encima de las frecuencias más bajas, se pueden aliviar mediante la forma del gabinete, por ejemplo, evitando esquinas agudas en la parte frontal del gabinete. Harry F. Olson realizó un estudio exhaustivo del efecto de la configuración del gabinete en el patrón de distribución del sonido y las características generales de respuesta-frecuencia de los altavoces . [6] Involucró una gran cantidad de formas de gabinete diferentes y mostró que los deflectores de altavoz curvos reducen algunas desviaciones de respuesta debido a la difracción de las ondas de sonido. Se descubrió más tarde que la colocación cuidadosa de un altavoz en un deflector de bordes agudos puede reducir los problemas de respuesta causados por la difracción.
A veces, las diferencias en la respuesta de fase en frecuencias compartidas por diferentes parlantes se pueden solucionar ajustando la ubicación vertical de los parlantes más pequeños (normalmente hacia atrás) o inclinando o escalonando el deflector frontal, de modo que el frente de onda de todos los parlantes sea coherente en las frecuencias de cruce y alrededor de ellas en el campo de sonido normal del altavoz. El centro acústico del parlante determina la cantidad de desplazamiento hacia atrás necesario para alinear en el tiempo los parlantes.
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Los gabinetes utilizados para woofers y subwoofers se pueden modelar adecuadamente en la región de baja frecuencia (aproximadamente 100–200 Hz y menos) utilizando acústica y los modelos de componentes concentrados . [8] La teoría del filtro eléctrico se ha utilizado con considerable éxito para algunos tipos de gabinetes. Para los fines de este tipo de análisis, cada gabinete debe clasificarse de acuerdo con una topología específica. El diseñador debe equilibrar la extensión de graves bajos, la respuesta de frecuencia lineal, la eficiencia, la distorsión, la sonoridad y el tamaño del gabinete, al mismo tiempo que aborda cuestiones más altas en el rango de frecuencia audible, como la difracción de los bordes del gabinete, [6] el efecto de escalón del deflector cuando las longitudes de onda se acercan a las dimensiones del gabinete, los cruces y la mezcla de controladores.
La masa móvil del controlador del altavoz y la flexibilidad (flojedad o rigidez recíproca de la suspensión) determinan la frecuencia de resonancia del controlador ( F s ). En combinación con las propiedades de amortiguación del sistema (tanto mecánicas como eléctricas), todos estos factores afectan la respuesta de baja frecuencia de los sistemas de caja sellada. La respuesta de los sistemas de altavoces de caja cerrada ha sido ampliamente estudiada por Small [9] [10] y Benson, [11] entre muchos otros. La salida cae por debajo de la frecuencia de resonancia del sistema ( F c ), definida como la frecuencia de impedancia pico. En un altavoz de caja cerrada, el aire dentro de la caja actúa como un resorte, devolviendo el cono a la posición cero en ausencia de una señal. Se puede lograr un aumento significativo en el volumen efectivo de un altavoz de caja cerrada mediante un relleno de material fibroso, típicamente fibra de vidrio, fibra de acetato unida (BAF) o lana de fibra larga. El aumento efectivo del volumen puede ser de hasta un 40% y se debe principalmente a una reducción en la velocidad de propagación del sonido a través del material de relleno en comparación con el aire. [12] El recinto o el controlador deben tener una pequeña fuga para que las presiones interna y externa puedan igualarse con el tiempo, para compensar los cambios en la presión barométrica o la altitud; la naturaleza porosa de los conos de papel, o un recinto imperfectamente sellado, normalmente es suficiente para proporcionar esta lenta igualación de presión.
Una variación del enfoque de deflector abierto es montar el controlador del altavoz en un recinto sellado muy grande, proporcionando una fuerza de restauración mínima del resorte de aire al cono. Esto minimiza el cambio en la frecuencia de resonancia del controlador causado por el recinto. Benson ha analizado ampliamente la respuesta de baja frecuencia de los sistemas de altavoces de deflector infinito. [11] Algunos recintos de deflector infinito han utilizado una habitación contigua, un sótano, un armario o un ático. Este suele ser el caso de las exóticas instalaciones de woofers rotativos , ya que están destinados a llegar a frecuencias inferiores a 20 Hz y desplazar grandes volúmenes de aire. El deflector infinito ( IB ) también se utiliza como un término genérico para recintos sellados de cualquier tamaño, el nombre se utiliza debido a la capacidad de un recinto sellado para evitar cualquier interacción entre la radiación delantera y trasera de un controlador a bajas frecuencias.
En términos conceptuales, un deflector infinito es un deflector plano que se extiende hasta el infinito: la llamada placa sin fin . No se puede construir un deflector infinito genuino, pero un deflector muy grande, como la pared de una habitación, puede considerarse un equivalente práctico. Un altavoz de deflector infinito genuino tiene un volumen infinito (un semiespacio) a cada lado del deflector y no tiene escalón de deflector. Sin embargo, el término altavoz de deflector infinito se puede aplicar de manera justa a cualquier altavoz que se comporte (o se aproxime) en todos los aspectos como si la unidad de accionamiento estuviera montada en un deflector infinito genuino. El término se usa a menudo y erróneamente para recintos sellados que no pueden exhibir un comportamiento de deflector infinito a menos que su volumen interno sea mucho mayor que el Vas Thiele/Small de la unidad de accionamiento Y las dimensiones del deflector frontal sean idealmente varias longitudes de onda de la frecuencia de salida más baja. Es importante distinguir entre la topología de deflectores infinitos genuina y los denominados recintos de deflectores infinitos o IB , que pueden no cumplir con los criterios de deflectores infinitos genuinos. La distinción se vuelve importante al interpretar el uso del término en los libros de texto (consulte Beranek (1954, p. 118) [13] y Watkinson (2004) [14] ).
La suspensión acústica o suspensión neumática es una variación del gabinete de caja cerrada, que utiliza un tamaño de caja que explota el resorte neumático casi lineal, lo que resulta en un punto de corte de baja frecuencia de -3 dB de 30 a 40 Hz desde una caja de solo uno a dos pies cúbicos aproximadamente. [15] La suspensión de resorte que restaura el cono a una posición neutral es una combinación de una suspensión de woofer excepcionalmente flexible (suave) y el aire dentro del gabinete. A frecuencias por debajo de la resonancia del sistema, la presión de aire causada por el movimiento del cono es la fuerza dominante. Desarrollada por Edgar Villchur en 1954, esta técnica se utilizó en la muy exitosa línea de altavoces de estantería Acoustic Research en los años 1960 y 1970. El principio de suspensión acústica aprovecha este resorte relativamente lineal. La linealidad mejorada de la suspensión de este tipo de sistema es una ventaja. Para un controlador específico, un gabinete de suspensión acústica óptimo será más pequeño que un bass reflex, pero el gabinete bass reflex tendrá un punto de -3 dB más bajo. La sensibilidad del voltaje por encima de la frecuencia de sintonización sigue siendo una función del controlador y no del diseño del gabinete.
La configuración isobárica de los altavoces fue introducida por primera vez por Harry F. Olson a principios de los años 50 y se refiere a sistemas en los que dos o más woofers (transductores de graves) idénticos funcionan simultáneamente, con un cuerpo común de aire encerrado adyacente a un lado de cada diafragma. En aplicaciones prácticas, se utilizan con mayor frecuencia para mejorar la respuesta de frecuencia de gama baja sin aumentar el tamaño del gabinete, aunque a expensas del costo y el peso. Dos altavoces idénticos se acoplan para funcionar juntos como una unidad: se montan uno detrás del otro en una carcasa para definir una cámara de aire en el medio. El volumen de esta cámara isobárica suele elegirse para que sea bastante pequeño por razones de conveniencia. Los dos transductores que funcionan en tándem muestran exactamente el mismo comportamiento que un altavoz en el doble de gabinete.
También conocidos como sistemas ventilados (o con puerto), estos gabinetes tienen un respiradero o agujero cortado en el gabinete y un tubo de puerto fijado al agujero, para mejorar la salida de baja frecuencia, aumentar la eficiencia o reducir el tamaño de un gabinete. Los diseños de reflejo de bajos se utilizan en altavoces estéreo domésticos (incluidos los gabinetes de altavoces de precio bajo a medio y los costosos gabinetes de alta fidelidad ), gabinetes de altavoces de amplificadores de bajos , gabinetes de amplificadores de teclado , gabinetes de subwoofer y gabinetes de altavoces de sistemas de megafonía . Los gabinetes ventilados o con puerto utilizan aberturas de gabinete o transforman y transmiten energía de baja frecuencia desde la parte trasera del altavoz al oyente. Explotan deliberada y exitosamente la resonancia de Helmholtz . Al igual que con los gabinetes sellados, pueden estar vacíos, revestidos, llenos o (raramente) rellenos con materiales de amortiguación. La frecuencia de sintonización del puerto es una función del área de la sección transversal del puerto y su longitud. Este tipo de recinto es muy común y proporciona un mayor nivel de presión sonora cerca de la frecuencia de sintonización que un recinto sellado del mismo volumen, aunque en realidad tiene una menor salida de baja frecuencia a frecuencias muy por debajo de la frecuencia de corte, ya que la reducción es más pronunciada (24 dB/octava frente a 12 dB/octava para un recinto sellado). Malcolm Hill fue pionero en el uso de estos diseños en un contexto de eventos en vivo a principios de la década de 1970. [16]
El diseño de sistemas ventilados mediante modelado por computadora se ha practicado desde aproximadamente 1985. Hizo un uso extensivo de la teoría desarrollada por investigadores como Thiele, [17] [18] [19] Benson, [20] [21] Small [22] [ 23] [24] [25] y Keele, [26] quienes habían aplicado sistemáticamente la teoría del filtro eléctrico al comportamiento acústico de los altavoces en recintos. En particular, Thiele y Small se hicieron muy conocidos por su trabajo. Si bien los altavoces con puerto se habían producido durante muchos años antes del modelado por computadora, lograr un rendimiento óptimo era un desafío, ya que es una suma compleja de las propiedades del controlador específico, el recinto y el puerto, debido a la comprensión imperfecta de las diversas interacciones. Estos recintos son sensibles a pequeñas variaciones en las características del controlador y requieren una preocupación especial por el control de calidad para un rendimiento uniforme en una tirada de producción. Los puertos de graves se utilizan ampliamente en subwoofers para sistemas de PA y sistemas de refuerzo de sonido , en gabinetes de altavoces de amplificadores de bajos y en gabinetes de altavoces de amplificadores de teclado .
Un altavoz con radiador pasivo utiliza un segundo controlador pasivo, o dron, para producir una extensión de baja frecuencia similar, o un aumento de la eficiencia, o una reducción del tamaño del gabinete, similar a los gabinetes con puerto. Small [27] [28] y Hurlburt [29] han publicado los resultados de la investigación sobre el análisis y diseño de sistemas de altavoces con radiador pasivo. El principio del radiador pasivo se identificó como particularmente útil en sistemas compactos donde la realización de ventilación es difícil o imposible, pero también se puede aplicar satisfactoriamente a sistemas más grandes. El controlador pasivo no está conectado a un amplificador; en cambio, se mueve en respuesta a las presiones cambiantes del gabinete. En teoría, estos diseños son variaciones del tipo de reflejo de bajos, pero con la ventaja de evitar un puerto o tubo relativamente pequeño a través del cual se mueve el aire, a veces ruidosamente. Los ajustes de sintonización para un radiador pasivo generalmente se logran más rápidamente que con un diseño de reflejo de bajos, ya que dichas correcciones pueden ser tan simples como ajustes de masa al dron. Las desventajas son que un radiador pasivo requiere una construcción de precisión como un controlador, lo que aumenta los costos, y puede tener limitaciones de excursión.
Un filtro de paso de banda eléctrico de cuarto orden se puede simular mediante una caja ventilada en la que la contribución de la cara posterior del cono del controlador queda atrapada en una caja sellada y la radiación de la superficie frontal del cono se dirige a una cámara con orificios. Esto modifica la resonancia del controlador. En su forma más simple, un recinto compuesto tiene dos cámaras. La pared divisoria entre las cámaras contiene el controlador; por lo general, solo una cámara tiene orificios.
Si la caja de cada lado del woofer tiene un puerto, entonces la caja produce una respuesta de paso de banda de sexto orden. Estos son considerablemente más difíciles de diseñar y tienden a ser muy sensibles a las características del controlador. Al igual que en otras cajas reflex, los puertos generalmente se pueden reemplazar por radiadores pasivos si se desea. Una caja de paso de banda de octavo orden es otra variación que también tiene un rango de frecuencia estrecho. A menudo se utilizan para lograr niveles de presión sonora , en cuyo caso se utilizaría un tono grave de una frecuencia específica en lugar de algo musical. Son complicados de construir y deben hacerse con bastante precisión para que funcionen casi como se pretende. [30]
Este diseño se encuentra entre los recintos de suspensión acústica y los recintos bass reflex. Se puede considerar como una caja sellada con fugas o una caja con puertos con grandes cantidades de amortiguación de puertos. Al configurar un puerto y luego bloquearlo con precisión con un relleno de fibra lo suficientemente apretado, es posible ajustar la amortiguación en el puerto como se desee. El resultado es el control del comportamiento de resonancia del sistema que mejora la reproducción de baja frecuencia, según algunos diseñadores. Dynaco fue un productor principal de estos recintos durante muchos años, utilizando diseños desarrollados por un fabricante de controladores escandinavo. El diseño sigue siendo poco común entre los diseños comerciales disponibles actualmente. Una razón para esto puede ser que agregar material de amortiguación es un método innecesariamente ineficiente de aumentar la amortiguación; la misma alineación se puede lograr simplemente eligiendo un controlador de altavoz con los parámetros apropiados y ajustando con precisión el recinto y el puerto para la respuesta deseada.
Una técnica similar se ha utilizado en el audio de automóviles del mercado de accesorios ; se llama membrana aperiódica (AP). Se coloca una estera resistiva delante o directamente detrás del controlador del altavoz (generalmente montado en la plataforma trasera del automóvil para usar el maletero como un recinto). El controlador del altavoz está sellado a la estera de modo que toda la salida acústica en una dirección debe pasar a través de la estera. Esto aumenta la amortiguación mecánica, y la disminución resultante en la magnitud de la impedancia en resonancia es generalmente el efecto deseado, aunque no hay ningún beneficio percibido u objetivo de esto. Nuevamente, esta técnica reduce la eficiencia, y el mismo resultado se puede lograr mediante la selección de un controlador con un factor Q más bajo , o incluso mediante ecualización electrónica . Esto es reforzado por los proveedores de membranas AP; a menudo se venden con un procesador electrónico que, a través de la ecualización, restaura la salida de graves perdida a través de la amortiguación mecánica. El efecto de la ecualización es opuesto al de la membrana AP, lo que produce una pérdida de amortiguación y una respuesta efectiva similar a la del altavoz sin la membrana aperiódica y el procesador electrónico.
Un gabinete dipolar en su forma más simple es un controlador ubicado en un panel deflector plano, similar a los diseños de gabinetes abiertos más antiguos. Los bordes del deflector a veces se doblan hacia atrás para reducir su tamaño aparente, creando una especie de caja abierta en la parte posterior. Una sección transversal rectangular es más común que las curvas, ya que es más fácil de fabricar en forma plegada que circular. Las dimensiones del deflector generalmente se eligen para obtener una respuesta de baja frecuencia particular, y las dimensiones más grandes brindan una frecuencia más baja antes de que las ondas delanteras y traseras interfieran entre sí. Un gabinete dipolar tiene un patrón de radiación en forma de ocho , lo que significa que hay una reducción en la presión sonora, o volumen, en los lados en comparación con la parte delantera y trasera. Esto es útil si se puede usar para evitar que el sonido sea tan fuerte en algunos lugares como en otros.
Un altavoz de bocina es un sistema de altavoces que utiliza una bocina para hacer coincidir el cono del altavoz con el aire. La estructura de la bocina en sí no amplifica, sino que mejora el acoplamiento entre el altavoz y el aire. Las bocinas correctamente diseñadas tienen el efecto de hacer que el cono del altavoz transfiera más energía eléctrica de la bobina móvil al aire; en efecto, el altavoz parece tener una mayor eficiencia. Las bocinas pueden ayudar a controlar la dispersión a frecuencias más altas, lo que es útil en algunas aplicaciones, como el refuerzo de sonido. La teoría matemática del acoplamiento de las bocinas está bien desarrollada y se entiende bien, aunque la implementación a veces es difícil. Las bocinas correctamente diseñadas para frecuencias altas son pequeñas (por encima de 3 kHz, unos pocos centímetros o pulgadas), las de frecuencias de rango medio (quizás de 300 Hz a 2 kHz) mucho más grandes, quizás de 30 a 60 cm (1 o 2 pies), y para frecuencias bajas (por debajo de 300 Hz) muy grandes, unos pocos metros (docenas de pies). En la década de 1950, algunos entusiastas de la alta fidelidad construyeron bocinas de tamaño completo cuyas estructuras se incrustaban en una pared de la casa o en el sótano. Con la llegada del estéreo (dos altavoces) y el sonido envolvente (cuatro o más), las bocinas simples se volvieron aún más imprácticas. Varios fabricantes de altavoces han producido bocinas de baja frecuencia plegadas que son mucho más pequeñas (por ejemplo, Altec Lansing, JBL, Klipsch, Lowther, Tannoy) y que realmente caben en habitaciones prácticas. Se trata necesariamente de compromisos y, debido a que son físicamente complejos, son caros.
La bocina de entrada múltiple (también conocida bajo las marcas comerciales CoEntrant, Unity o Synergy horn) es un diseño de altavoz múltiple; utiliza varios controladores diferentes montados en la bocina a distancias escalonadas desde el vértice de la bocina, donde se coloca el controlador de alta frecuencia. Dependiendo de la implementación, este diseño ofrece una mejora en la respuesta transitoria ya que cada uno de los controladores está alineado en fase y tiempo y sale por la misma boca de la bocina. También es posible un patrón de radiación más uniforme en todo el rango de frecuencia. [31] Un patrón uniforme es útil para organizar de manera uniforme varios gabinetes. [32]
Ambos lados de un controlador de alta potencia y larga excursión en un recinto de bocina con tomas están conectados a la bocina misma, con una longitud de recorrido larga y la otra corta. Estos dos recorridos se combinan en fase en la boca de la bocina dentro del rango de frecuencia de interés. Este diseño es especialmente eficaz en frecuencias de subwoofer y ofrece reducciones en el tamaño del recinto junto con una mayor salida. [32]
Un recinto de altavoz de línea de transmisión perfecto tiene una línea infinitamente larga, rellena con material absorbente de modo que toda la radiación trasera del altavoz se absorbe por completo, hasta las frecuencias más bajas. Teóricamente, el respiradero en el extremo más alejado podría estar cerrado o abierto sin ninguna diferencia en el rendimiento. La densidad y el material utilizado para el relleno son críticos, ya que demasiado relleno causará reflejos debido a la contrapresión, [ dudoso – discutir ] mientras que un relleno insuficiente permitirá que el sonido pase a través del respiradero. El relleno a menudo es de diferentes materiales y densidades, cambiando a medida que uno se aleja de la parte posterior del diafragma del altavoz.
En consecuencia, los altavoces de línea de transmisión prácticos no son verdaderas líneas de transmisión, ya que generalmente hay salida desde el respiradero a las frecuencias más bajas. Se pueden considerar como una guía de ondas en la que la estructura cambia la fase de la salida trasera del controlador al menos 90° [ dudoso – discutir ] , reforzando así las frecuencias cercanas a la frecuencia de resonancia al aire libre del controlador f s . Las líneas de transmisión tienden a ser más grandes que los gabinetes con puertos de rendimiento aproximadamente comparable, debido al tamaño y la longitud de la guía que se requiere (normalmente 1/4 de la longitud de onda más larga de interés).
El diseño se describe a menudo como no resonante, y algunos diseños están lo suficientemente rellenos con material absorbente como para que no haya mucha salida del puerto de la línea. Pero es la resonancia inherente (normalmente a 1/4 de longitud de onda) la que puede mejorar la respuesta de graves en este tipo de caja, aunque con un relleno menos absorbente. Entre los primeros ejemplos de este enfoque de diseño de caja se encuentran los proyectos publicados en Wireless World por Bailey [33] a principios de la década de 1970, y los diseños comerciales de la ahora desaparecida IMF Electronics, que recibieron elogios de la crítica aproximadamente al mismo tiempo.
Una variante del gabinete de la línea de transmisión utiliza un tubo cónico, en el que el extremo (abertura/puerto) tiene un área más pequeña que la garganta. El tubo cónico se puede enrollar para gabinetes de controladores de frecuencias más bajas para reducir las dimensiones del sistema de altavoces, lo que da como resultado una apariencia similar a una concha marina. Bose utiliza una tecnología patentada similar en sus sistemas de música Wave y Acoustic Waveguide. [34]
Las simulaciones numéricas de Augspurger [35] y King [36] han ayudado a refinar la teoría y el diseño práctico de estos sistemas.
Un resonador de cuarto de onda es una línea de transmisión sintonizada para formar un cuarto de onda estacionaria a una frecuencia algo inferior a la frecuencia de resonancia del controlador F s . Cuando se diseña correctamente, un puerto que tiene un diámetro mucho menor que el tubo principal ubicado al final del tubo produce la radiación hacia atrás del controlador en fase con el controlador del altavoz en sí; lo que aumenta en gran medida la salida de graves. Estos diseños tienden a ser menos dominantes en ciertas frecuencias de graves que los diseños de reflejo de graves más comunes y los seguidores de tales diseños afirman una ventaja en la claridad de los graves con una mejor congruencia de las frecuencias fundamentales con los armónicos. [37] Algunos diseñadores de altavoces como Martin J. King y Bjørn Johannessen consideran que el término recinto de cuarto de onda es un término más adecuado para la mayoría de las líneas de transmisión y, dado que acústicamente, los cuartos de longitud de onda producen ondas estacionarias dentro del recinto que se utilizan para producir la respuesta de graves que emana del puerto. Estos diseños pueden considerarse un diseño de línea de transmisión con carga de masa o un diseño de reflejo de graves, así como un recinto de cuarto de onda. [38] Los resonadores de cuarto de onda han experimentado un resurgimiento como aplicaciones comerciales con la aparición de controladores de neodimio que permiten que este diseño produzca extensiones de graves relativamente bajas dentro de un gabinete de altavoz relativamente pequeño. [37]
El tubo cónico de cuarto de onda (TQWP) es un ejemplo de una combinación de línea de transmisión y efectos de bocina. Es muy valorado por algunos diseñadores de altavoces. El concepto es que el sonido emitido desde la parte trasera del controlador del altavoz se refleja y absorbe progresivamente a lo largo de la longitud del tubo cónico, evitando casi por completo que el sonido reflejado internamente se retransmita a través del cono del altavoz. La parte inferior del tubo actúa como una bocina, mientras que la parte superior se puede visualizar como una cámara de compresión extendida. El tubo completo también se puede ver como una línea de transmisión cónica en forma invertida. (Una línea de transmisión cónica tradicional, confusamente también denominada a veces como TQWP, tiene un área de boca más pequeña que el área de garganta). Su adopción relativamente baja en altavoces comerciales se puede atribuir principalmente a las grandes dimensiones resultantes del altavoz producido y el gasto de fabricación de un tubo cónico rígido. El TQWP también se conoce como tubo Voigt y fue introducido en 1934 por Paul GAH Voigt, el diseñador original del controlador de Lowther.