Guia Completa d'Àudio: Altaveus, Micròfons, Taules de Mescles i So

Altaveus: Definició i Classificació

Definició: Dispositiu que conté transductors que transformen el senyal elèctric en senyal acústic (ona sonora). Són els elements finals de la cadena d’àudio.

Es poden classificar de múltiples formes, segons:

• El seu transductor
• El nombre de transductors: poden ser únics (un sol transductor) o múltiples (recintes acústics o bafles).
• Pel tipus de caixa que els conté (bass reflex, etc.).
• Pel seu ús
• Color, forma, etc.

Conceptes Clau dels Altaveus

Altaveu: Nom que li donem al conjunt de:

• Transductor/s (electrònica)
• Caixa acústica (envoltori)

Vies: Les "vies" es refereixen al nombre de transductors que un altaveu utilitza per reproduir diferents rangs de freqüència. Parlem de:

• Dues vies: transductor per greus/mitjos i un per aguts.
• Tres vies: greus, mitjos, aguts.
• Full-range: el conjunt de transductors reprodueix la majoria de freqüències. Però normalment té mínim dues vies.

Potència: Potència màxima que l’altaveu pot gestionar sense distorsionar o patir danys. Es mesura en watts (W). Però també poden donar la potència RMS (watts amb els quals l’altaveu treballa en el seu millor rendiment).

Actiu o Passiu: Incorporen amplificació, o no.

Tipus de Caixa (Recinte Acústic)

• Bass Reflex: Forat a la caixa que amplifica un petit marge de freqüències greus (< 80 Hz). Principi del Ressonador de Helmholtz.
• Caixa Segellada: Completament tancada. So més controlat, amb greus precisos però menys profunds.
• Caixa Acústica amb Radiador Passiu: El transductor passiu (sense bobina) es mou amb la pressió generada per l’actiu. Millora la resposta en greus.

Tipus d’Altaveus segons el Rang de Freqüències

Subwoofer (< 100 Hz)

• Altaveu de greus profunds.
• Muntats en caixa específica, resistent.

Woofer (< 500 Hz)

• Altaveu de greus.
• Gran superfície per poder moure grans volums d'aire.
• Diàmetre de 8 a 12 polzades (1 polzada = 2,54 cm).

Squawker (400 – 3000 Hz)

• Altaveu de freqüències mitjanes.
• Diàmetre entre 2 i 12 polzades.

Tweeter (> 2000 Hz)

• Altaveu d’altes freqüències.
• Diàmetre < 2 polzades.

Super Tweeter

Altaveu de freqüències molt agudes.

Tipus d’Altaveus segons el Transductor

Electrodinàmics

Definició: Altaveu basat en l’acció d’un camp magnètic permanent sobre una bobina mòbil, unida a un diafragma (membrana) capaç de vibrar.

• Quan a la bobina li arriba el senyal elèctric de l’amplificador, es crea un camp magnètic amb l’imant que va variant segons el senyal en forma d’atraccions o repulsions.
• Aquests moviments fan que la bobina i la membrana vibrin i, per extensió, l’aire.

Electroestàtics

Definició: Es tracta d’un sistema que situa un diafragma/membrana entre dues plaques rígides perforades que tenen pols oposats.

• El camp magnètic creat provoca el moviment de la membrana.
• Responen molt bé a freqüències mitjanes i agudes, però són pobres en els greus.
• També s’anomenen de condensador.

Piezoelèctrics

Definició: Altaveu basat en les propietats que tenen alguns cristalls de deformar-se quan se’ls aplica corrent i acaben fent moure un con.

• Són lleugers, petits i barats.
• El seu ample de banda és molt reduït (millor altes freqüències).
• Rellotges, telèfons mòbils, joguines, etc.

Tipus d’Altaveus segons la seva Funció

Estudi

• Resposta freqüencial molt plana i un gran marge dinàmic.
• Provoquen el mínim de fatiga auditiva.
• Tenen baix soroll de fons i molt bona resposta als transitoris.
• Aguanten sobrecàrregues.
• Segons el seu “sweet spot” (zona d’excel·lent cobertura) es classifiquen en:
• Altaveus d’escolta propera (near-field)
  • Els més emprats per mesclar en estudi, ja que tenen les característiques més properes als equips d’alta fidelitat (Hi-Fi) domèstics.
  • Estan pensats per a ser escoltats a 1 m de distància.
• Altaveus d’escolta a mitja distància (mid-field)
  • Mescla de so destinada a cinema o a equips de reproducció grans.

Hi-Fi

• Els trobem en la majoria d’equips domèstics.
• Solen ser de dues o tres vies, amb respostes en freqüència molt variables (en funció de la qualitat dels seus components).

Home Cinema

Els més habituals són els sistemes 5.1 i 7.1.

En 7.1:

• Els tres altaveus frontals (L, C i R) tenen una resposta en freqüència de 100 a 20.000 Hz.
• El subgreu (.1) es gestiona a part i sol treballar de 150 Hz cap avall.
• Els altres altaveus envolvents (SL, SR, LB i RB) tenen la resposta més reduïda (normalment de 300 a 12.000 Hz). En 5.1, no hi ha SL ni SR.

Public Address (PA)

Destinat a la sonorització del públic.

• Clusters: Conjunt de caixes penjades d’un punt, en forma de “raïm”.
• Stacks: Sistemes de caixes posades una damunt l’altra, amb base des de terra (o des d’un suport que ve de terra).
• Arrays: Conjunt de caixes, penjades o en stack, que es comporten com una font sonora única.

Monitors

Són la referència dels músics en l’escenari. Per la seva col·locació, forma i finalitat els classifiquem en:

• Cunyes (Wedges o Floor Control Mon): Són els típics en forma de falca que s'empren per a qualsevol tipus de músic en general.
• Side Fills: Caixes col·locades als laterals de l’escenari per donar cobertura general. Sensació de “P.A.” en escena.
• Drum Fills: Grans caixes per donar so als bateries (sovint es complementen amb vibradors “body shakers”).

Sistema Envolvent

Sistema 5.1: L, C, R, Subwoofer, altaveu posterior esquerre i altaveu posterior dret.

Sistema 7.1: L, C, R, Subwoofer, Lateral dret, Lateral esquerre, Posterior esquerre i Posterior dret.

Auriculars

IEMs (In Ear Monitors)

Són el tipus d’auricular que s’introdueix en el pavelló auditiu, molt proper a la membrana timpànica: “Pinganillo”.

• Normalment són dinàmics.
• Per la proximitat al timpà i per la seva estanqueïtat, poden provocar marejos i lesions permanents a l’oïda si no s’empren amb precaució (limitador o processador).
• Són els més emprats per a monitoratge sense fils en els grans concerts.

Tipus d'Auriculars segons Col·locació

Intraaural: S'insereixen dins del canal auditiu. Compactes i portàtils. Bon aïllament acústic passiu. Ús comú: Monitors in-ear per a músics en concerts, ús quotidià.

Supraaurals (On-ear): Se situen sobre l’orella, sense envoltar-la completament. Lleugers i fàcils de portar. Menor aïllament acústic. Ús comú: no professional.

Circumaural (Over-ear): Envolten completament l’orella amb coixinets grans. Confort i aïllament acústic. Versàtils. Ús: Estudis de gravació, producció musical, escolta crítica.

Auriculars Oberts / Tancats

Oberts

Característiques: Part posterior perforada.

• Permet el flux d’aire i so.
• So més natural i airejat.
• Menys fatiga auditiva en ús prolongat.

Ús: Mescla, masterització, escolta crítica.

Tancats

Característiques: Part posterior segellada. El so ni entra ni surt.

• Millor aïllament acústic passiu.
• Ideal per a estudi o entorns sorollosos.

Ús: Producció, gravació en directe.

Semioberts

• So més natural que els tancats.
• Cert nivell d’aïllament.
• Ideal per a aplicacions mixtes (mescla i gravació).

Taules de Mescles

Definició: Dispositiu electrònic al qual es connecten diversos elements d’àudio (micròfons, reproductors, samplers, etc.) per processar-los i tornar-los a enviar en forma de mescla d’àudio mono, estèreo i/o multicanal.

Permeten:

• Ajustar el nivell dels senyals que entren a la taula (senyals originals).
• Aplicar processadors d’àudio sobre els senyals (insert).
• Modificar freqüencialment el senyal (equalitzar).
• Enviar una còpia del senyal a un processador, sense alterar l'original.
• Situar el senyal a l’esquerra, al centre o a la dreta dins l’espai estèreo.
• Balancejar el nivell entre canals.
• Dirigir senyals a sortides específiques.
• Agrupar diversos canals per poder processar-los junts.
• Guardar i carregar processos fets (mixers digitals).

Tipus de Taules segons el Senyal

Analògiques

El senyal d’entrada, el de sortida i el tractament són analògics (elèctrics). Amplificadors del senyal, equalitzadors, filtres, etc.

• Canals d’entrada: connexió, guany, filtres (reducció de soroll), equalització (diferents tipus), enviament a auxiliars i enrutament (màster, grups o subgrups).
• Busos: Màster, Grups i Auxiliars.
• Controls de sortida: Permeten controlar senyals agrupats.
• Monitoratge/Mesuradors: sortida per auriculars, per altaveus i altres indicadors visuals.

Digitals

Entrades i sortides analògiques o digitals, però amb tractament digital. Incorpora conversors:

• A/D (analògic/digital): a l’entrada dels senyals analògics.
• D/A (digital/analògic): a la sortida de la taula, per enviar-lo als altaveus.
• La taula de so actua com a control físic d’un programari informàtic.
• Permet personalitzar rutes d’entrada i sortida i assignar tasques específiques (quins canals es processen, on s’envien i com).
• Cada canal pot tenir aplicats multitud d’efectes i tractaments.
• Es pot guardar la configuració (escenes).
• Donen molta flexibilitat.
• No calen equips externs.
• Funcionen per capes, la qual cosa redueix l'espai físic.
• Gestió de senyals analògics i digitals.

Virtuals

Programari d’ordinadors. Gestionen senyals digitals.

• Poden anar combinades amb les taules digitals.

Tipus de Taules segons la Funció

Split (Bàsiques)

• Més generalitzades.
• Ús radiofònic.
• Nombre reduït de canals.
• Només una sortida (Màster o Programa).
• Cada canal inclou interruptor ON/OFF o MUTE.
• Botó PFL (Pre-Fader Listen) per escoltar el senyal abans de mesclar-lo.
• Equalització bàsica dels senyals d’entrada (micròfons).
• Les més “modernes” incorporaven connexions telefòniques i altres connexions de veu (XDSI o IP) com a possibles entrades.

Estudi (In Line)

• Típica d’estudi de gravació.
• El canal és d’entrada i sortida i permet més control de cada font.

FOH (PA i potser Escenari)

• Utilitzades en esdeveniments on hi ha públic.
• Funció: Gestiona la mescla del públic. Si no hi ha prou pressupost i/o l'esdeveniment és de petites dimensions, també s’encarrega de fer les mescles personalitzades per als músics/artistes.
• Es situa enmig del públic, cap al darrere, davant la taula de llums.
• Nombre de canals elevats.
• Múltiples sortides.
• Processat integrat.

Monitors (Escenari)

• Utilitzades en concerts.
• Funció: Transportar el so als artistes i fer les mescles personalitzades. Per aquest motiu, se situa al lateral de l’escenari per poder tenir visió directa dels músics i parlar amb ells.
• Controla volums i distàncies entre micròfons i altaveus per evitar acoblaments.

Portàtil

• Retransmissions esportives o de concerts.
• Pocs canals.

Microfònica

• La més bàsica.
• Habitual en retransmissions senzilles.
• Poden incloure el sistema de connexió XDSI.

Especialitzada

• Habituals en bars i discoteques (DJ).
• Dos canals per als reproductors (amb crossfader).
• Un canal per al micròfon.
• Funció PFL (Pre Fader Listening).
• Poden incloure efectes (reverberació o eco) o comptador de temps.

Exteriors

• Actes en espais reduïts.
• Rodes de premsa, concerts de petit format, presentacions, enregistrament d’esdeveniments, etc.

Autoamplificada

• Porten un amplificador al seu interior.
• Baix cost i qualitat mitjana.
• Concerts de petit format.
• Equalitzadors i alguns efectes (reverb.).

El So i les seves Propietats

Definició 1: Sensació produïda per les variacions de pressió que genera un objecte (font) i que es transmet per un medi elàstic. És la vibració percebuda pel sistema auditiu.

Definició 2: Vibració mecànica que es propaga per un medi elàstic (sòlid, líquid o gasós) en forma d'ones longitudinals. És la vibració que viatja a través d’un medi.

• Vibració: Moviment d’anada i tornada al voltant d’un punt d’equilibri.
• Mecànica: La vibració necessita un medi material per propagar-se (no pot existir al buit, perquè no hi ha partícules que vibrin).
• Medi Elàstic: Qualsevol substància (sòlid, líquid o gas) que té la capacitat de deformar-se i després recuperar la seva forma original. Aquesta propietat permet que es transmeti la vibració d’una partícula a una altra.
• Ona: Moviment que transporta energia d’un lloc a un altre.
  • Ones Longitudinals: Les partícules es mouen en la mateixa direcció que l’energia (com el so).

Les ones sonores es generen per la compressió i expansió de partícules del medi, creant zones de compressió (alta pressió) i rarefacció (baixa pressió), que es desplacen transportant energia, però no matèria.

Propietats del So (i de les Ones Sonores)

Per descriure una oscil·lació, fem servir ones sinusoïdals. Qualsevol so el descomposem en un conjunt d’aquestes ones. Les propietats de les ones sonores són:

• Velocitat del so.
• Amplitud de l’ona.
• Període i freqüència de l’ona.
• Volum, intensitat i nivell sonor.

Velocitat del So: Espai que avança l’ona per unitat de temps. Canvia segons l’elasticitat del material pel qual es propaga i depèn de la temperatura i la humitat. L'estàndard en l’aire és de 343 m/s, en condicions normals, però moltes vegades es treballa amb 340 o 345 m/s.

Amplitud: Desplaçament màxim de la posició d’equilibri.

Període: Temps que triga una partícula a fer una oscil·lació. [Segon, s]

Freqüència: Nombre d’oscil·lacions completes que realitza una partícula per unitat de temps. [Hertz, Hz]

Exemple: Si diem que una ona té una freqüència de 100 Hz, vol dir que fa 100 oscil·lacions en un segon. El seu període és: T = 1 / 100 segons = 0,1 s.

Volum: És una sensació subjectiva que varia segons cada persona i depèn de la intensitat sonora del so. La intensitat sonora és una manera de descriure com de "potent" o "fort" és un so quan arriba a les nostres orelles. És la força amb què el so impacta en el nostre sistema auditiu.

Nivell de Pressió Sonora (dB SPL): Mesura objectiva de la intensitat del so que es calcula a partir de la pressió que les ones sonores exerceixen sobre l'aire, i s'expressa en decibels (dB).

Percepció Sonora

Acústica: Branca de la física que estudia el so (producció, propagació, registre, reproducció, audició, projecció, etc.). Té moltes subdivisions.

• Acústica Fisiològica: Estudia el funcionament del sistema auditiu humà.

Oïda humana sana: 20 Hz – 20.000 Hz.

• Psicoacústica: Estudia com el cervell humà percep i interpreta el so (altura, volum, timbre, localització, etc.).

Les corbes isofòniques mostren com percebem el volum segons la freqüència i la intensitat del so. Ens ensenyen que no percebem totes les freqüències amb la mateixa intensitat.

Què ens diuen les corbes?

Els sons greus (freqüències baixes) han de ser més intensos perquè els percebem igual de forts que els sons aguts (entre 1.000 Hz i 10.000 Hz).

Els humans som més sensibles a sons de freqüència mitjana (entorn als 3.000-4.000 Hz), que són propers als sons de la parla.

• Llindar d’Audició (0 dB): El so més suau que podem sentir.
• Llindar de Dolor (120-130 dB): El so més fort que podem suportar abans de sentir dolor.

Unitats: fons o phons (unitat que relaciona SPL i la percepció del volum).

Exemple: La corba de 40 fons mostra tots els sons percebuts com iguals.

Sensació Estèreo

El cervell localitza la font sonora d’esquerra a dreta interpretant la diferència de temps (ITD) i la diferència de nivell (ILD) entre els senyals que arriben a cada oïda.

En producció sonora, aquesta sensació es recrea manipulant el volum dels canals (panoramització) i aplicant lleugers retards entre ells, imitant les diferències que es produeixen de manera natural.

El moviment del cap i el seu “efecte pantalla” (ombra acústica) col·laboren en la localització.

La percepció sonora també és subjectiva: el cervell "filtra" automàticament els sons que considera més rellevants, destacant elements interessants i reduint el soroll ambiental. Això permet centrar-nos en els estímuls més importants en cada context.

L’espai té un paper clau en la nostra percepció. Cada espai té una sonoritat única:

• En espais molt reverberants, com una catedral, el so es manté més temps i triga a desaparèixer a causa de les múltiples reflexions.
• En espais poc reverberants (espais "morts"), com un estudi insonoritzat, el so s’absorbeix ràpidament, donant una sensació més seca i directa.

Captació Sonora

El micròfon és el dispositiu que imita el funcionament de la nostra oïda, transformant les ones sonores en senyals elèctrics que podem amplificar, gravar o processar.

Té dos transductors que realitzen aquestes transformacions d'energia:

• Transductor Acústic-Mecànic: Les ones sonores, que són variacions de pressió a l’aire, fan vibrar un diafragma dins el micròfon. Aquest moviment mecànic imita la vibració del timpà a la nostra oïda. Aquest transductor defineix la directivitat del micròfon.
• Transductor Mecànic-Elèctric: El moviment del diafragma es transforma en un senyal elèctric gràcies a un sistema intern (bobina, condensador, etc.) que defineix la majoria de les característiques tècniques del micròfon.

Aquest senyal elèctric conté la informació del so original: freqüències, to i ritme.

Parts d’un Micròfon

Diafragma: Membrana que vibra per l’impacte de les ones sonores.

Transductor: Element que transforma els moviments del diafragma en senyals elèctrics proporcionals a aquests moviments.

Caixa (Tancament): Disseny que afecta a la seva direccionalitat i a la resposta en freqüència.

Microfonia: Característiques Tècniques

Sensibilitat: Capacitat de transformar pressió sonora en electricitat. Segons el transductor mecànic-elèctric, serà més o menys sensible. Es mesura en mV/Pa. També es mesura en dBV (valors negatius).

Directivitat: Variació de la sensibilitat en funció de la direcció d'on ve el so. La variació és diferent segons la freqüència. La directivitat s’indica gràficament mitjançant “diagrames polars”.

Tipus de Directivitat

• Directivitat: Omnidireccional
• Directivitat: Bidireccional
• Directivitat: Cardioide
• Directivitat: Supercardioide / Hipercardioide

Microfonia: Classificació segons Transductor Mecànic-Elèctric

Transductor Electrodinàmic

Micròfon Dinàmic o de Bobina Mòbil

• Bobina (20-30 voltes de fil metàl·lic) entre els pols d'un imant.
• Les vibracions del diafragma (de plàstic, paper o metall lleuger) fan moure la bobina, produint un corrent proporcional a la velocitat d’oscil·lació (freqüència de les ones sonores).

Electrodinàmic: Micròfon de Cinta

• Fa servir una cinta metàl·lica prima i ondulada (d’uns 2,5 cm de llargada, 6 mm d'amplada i només 0,006 mm de gruix) suspesa entre els pols d'un imant.
• Les ones acústiques produeixen diferències de pressió entre les dues cares de la cinta que la fan vibrar, cosa que, per estar situada entre els pols d’un imant, fa aparèixer una tensió elèctrica als seus extrems.

Electroestàtic: De Condensador

• Un condensador està format per dues peces metàl·liques amb càrrega elèctrica separades per un petit espai d’aire.
• El transductor no es mou. Només ho fa el diafragma.
• El diafragma és metàl·lic i es polaritza (es carrega elèctricament).
• El moviment del diafragma altera l’amplada de l’espai d’aire i això genera canvis en la tensió que surt del condensador.

Electroestàtic: Micròfon Electret

• El diafragma està polaritzat de fàbrica, no cal alimentar-lo.
• Les bateries serveixen per a subministrar tensió al pre-amplificador, no pas al diafragma.

Piezoelèctrics

• Alguns materials, en ser sotmesos a una pressió, generen un corrent elèctric proporcional a aquesta.
• Més utilitzats per a la microfonia: Quars, Sals de La Rochelle.

Microfonia: Comparativa segons Transductor Mecànic-Elèctric

Resposta als Transitoris: Comparativa

Capacitat d’un micròfon per reaccionar davant canvis ràpids de pressió sonora, com els atacs de la percussió, una pua en una guitarra o una consonant oclusiva.

• Micròfons de Condensador:
  • Bona resposta als transitoris. Gràcies a la lleugeresa del seu diafragma, segueixen els canvis ràpids de pressió sonora amb gran precisió.
• Micròfons Dinàmics:
  • Pitjor resposta als transitoris que els de condensador. El seu diafragma i la bobina mòbil pesen més, cosa que provoca major inèrcia i els fa més lents.
• Micròfons de Cinta:
  • Bona resposta als transitoris, gràcies a la lleugeresa de la cinta. A causa de la seva gran sensibilitat, poden distorsionar ("trencar el so") quan s’exposen a pressions molt altes (exemple: bombo sense protecció).

Cablejat d’Àudio: Senyal Analògic

Element que transmet energia o dades de manera eficient entre dos punts. Format per un conductor (generalment coure), aïllament (per protegir de curtcircuits) i blindatge (en cables balancejats).

Qualitat del So: Depèn del tipus de cable i de la qualitat d’aquest. Influeixen la longitud del cable, les connexions realitzades i les condicions en què es troba el cable.

Per millorar la qualitat del senyal del micròfon, que és un senyal dèbil, i intentar eliminar possibles interferències, es fan servir els cables balancejats. Per a senyals més forts, es fan servir cables no balancejats (senyals de línia i de càrrega).

Cablejat d’Àudio: Transport del Senyal

No Balancejat

• Connexió més simple.
• Dos conductors (1 viu i 1 massa elèctrica).
• Sensible a interferències electromagnètiques.
• Distàncies curtes: menys de 5 m.
• Equips domèstics i professionals.
• Connectors: RCA i TS mono.

Balancejat

• Més resistent a les interferències.
• Usats en microfonia professional.
• Tres conductors:
  • 2 vius (fase i contrafase / + i -)
  • 1 massa (excés de senyal elèctric i interferències).
• Més de 5 m.
• Connectors: XLR (Cannon) i TRS.

Connectors Habituals

El cablejat en àudio: XLR (Xternal Live Return)

• El més utilitzat a nivell professional.
• Connexions de microfonia.
• El mascle té 3 pins que han de concordar amb la versió femella.
• Sistema de bloqueig que impedeix les estirades.

Jack (Plug) de X polzades o X mil·límetres

• TS (mono) o TRS (estèreo). En telefonia mòbil, TRRS.
• Tant per equips professionals com domèstics.

RCA

• Un senyal per cada cable.
• Sobretot per a equips domèstics (CD, DVD, etc.).

Speakon

• Per unir amplificadors amb altaveus.
• Substitut del Jack TS perquè ofereix més seguretat.
• Sistema de bloqueig que impedeix estirades (gir de 90 graus).
• No han de ser soldats amb estany.