La alineación temporal de los altavoces , normalmente denominada simplemente "alineación temporal" o "alineación temporal", es un término que se aplica en los sistemas de altavoces que utilizan varios controladores (como woofer , de rango medio y tweeter ) para cubrir un amplio rango 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 controladores no coaxiales, mejorar la directividad o la inclinación de los lóbulos 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 verdaderamente simultánea.
En 1975, Ed Long [1] 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" [2] en la 54.ª convención de la AES, donde demostró el uso del generador de alineación en el tiempo para diseñar redes de cruce mejoradas para sistemas de altavoces multivía. Esta técnica se basaba en la evaluación subjetiva de varios pulsos cuadrados que recorrían las frecuencias de cruce. El generador de alineación en el tiempo bloqueaba el pulso en un osciloscopio para poder visualizarlo. Long empleó la técnica de alineación en el tiempo en el monitor de estudio UREI 813 [3] presentado en 1977. Long también fabricó monitores de estudio de campo cercano desde finales de los años 70 hasta los 90 utilizando la técnica de alineación en el tiempo. En 1977, Long registró la marca Time-Align y, posteriormente, registró sus derivados, Time-Aligned y Time-Alignment. (Debe incluir el guión). Licenciado desde hace mucho tiempo para la marca registrada Time-Align a UREI, Bag End Loudspeakers 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 utilizan varios controladores para cubrir el espectro de audio de manera satisfactoria.
Como mínimo, un altavoz de este tipo puede ser de dos vías y emplear un woofer (o altavoz de medios/medios woofer ) y un tweeter . Los altavoces de gama alta pueden ser de tres o incluso de cuatro vías. Para simplificar este artículo, se supondrá un sistema de altavoces de dos vías, compuesto por 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 controladores se sumen acústicamente de manera que sean uniformes, 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 con un diámetro lo más pequeño posible para permitir un espaciado más cercano 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 lóbulos.
Un altavoz de dos 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. Esto significa que las superficies radiantes (en la bobina móvil o en la cúpula/tapa antipolvo, según el diseño, también conocidas como "centro acústico") de los parlantes no están en el mismo plano: la superficie radiante del tweeter suele estar mucho más adelante que el woofer cuando ambos están montados en el mismo panel plano. Aunque este desplazamiento físico puede ser del orden de 20 a 40 mm, en 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 y se encuentra debajo del tweeter. Esta es la configuración de 2 vías más utilizada. Como se puede ver, 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 parlantes producen 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 reforzarse o cancelarse). Por lo tanto, el lóbulo principal apunta lejos de P hacia una posición P' (que para este altavoz en particular es más baja que P). [4]
Para la mayoría de los casos, el lóbulo inclinado no plantea problemas y, de hecho, muchos sistemas de altavoces no utilizan la alineación temporal. Sin embargo, existe un tipo de crossover llamado crossover LR4 o LR2 , que tiene ciertas características únicas que hacen que la alineación temporal valga la pena para los altavoces que lo utilizan. Este crossover en particular tiene la propiedad de que en la frecuencia de cruce 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 del LR2, lo que se corrige simplemente invirtiendo la señal del tweeter). Cuando se utiliza con un altavoz que está alineado temporalmente, el lóbulo principal del altavoz ahora apunta exactamente hacia adelante (es decir, recto) y no tiene un pico de 3 dB 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 da como resultado un mejor rendimiento general del sistema (como imágenes o audibilidad). [5]
En esta técnica (normalmente) la señal del tweeter se desfasa (normalmente un retraso, ya que el tweeter está por delante del woofer). Este desfase introduce un desfase temporal equivalente en la onda sonora del tweeter, de modo que corrige la diferencia temporal entre el woofer y el tweeter debido al desfase físico. Con un filtro de desfase 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 sencillo y cómodo que alinear físicamente en el tiempo los altavoces. [6] Sin embargo, en este caso casi siempre se requiere una medición acústica, ya que el ajuste de fase no se puede realizar solo con el oído.
En esta técnica, los parlantes están desplazados físicamente de modo que sus centros acústicos se encuentran en el mismo plano físico. Esta técnica se utiliza cuando no hay otros medios de alineación temporal disponibles o previstos para su uso. Simplifica la configuración para el usuario final, ya que no necesita ningún dispositivo electrónico especial para alinear los parlantes. 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 se pueda introducir en el panel frontal del altavoz donde se montan los parlantes. [6]
Una forma habitual de hacerlo es que el panel frontal tenga un "escalón" (como se muestra en la imagen anterior) donde el tweeter se monta a cierta distancia detrás del woofer. Este escalón puede provocar más errores en la suma que el retraso de tiempo entre los parlantes debido a la difracción de las ondas sonoras del tweeter alrededor del escalón. [7] Inclinar y redondear los bordes del escalón ayuda a reducir la difracción, pero no se puede eliminar por completo. Además, cuanto más gradual sea la pendiente, mayor será la separación vertical entre los parlantes, lo que a su vez provoca un adelgazamiento del lóbulo (es decir, un aumento de la directividad vertical) en la frecuencia de cruce.
Otra forma de introducir la alineación física temporal sin tener que desplazar físicamente el tweeter hacia atrás es inclinar el propio altavoz hacia arriba (o hacer que el panel frontal esté inclinado en lugar de vertical). Este método hará que el plano físico sobre el eje se incline hacia arriba, por lo que prácticamente pone el plano físico en línea con el plano sobre el eje requerido. Sin embargo, ahora la posición de escucha está fuera del eje en relación con cualquiera de los parlantes en todas las frecuencias. [7] Este es el método más simple de todos (especialmente inclinar el propio altavoz hacia arriba) ya que se puede realizar para cualquier altavoz y se presta más fácilmente a configurar los altavoces mediante prueba y error.