¿Qué es la tecnología Directivity Matched Transition?


La presentación de la tecnología Directivity Matched Transition® (DMT™) de QSC fue uno de esos momentos innovadores en la historia del sonido profesional que han cambiado para siempre la forma en que el público experimenta el sonido. Para comprender por completo sus beneficios y por qué DMT es la base del diseño de los altavoces de QSC, empezaremos comentando algunos aspectos básicos de la física del sonido.

Espacio de radiación

El sonido se propaga a través del aire de diferentes maneras dependiendo de su frecuencia: las frecuencias graves se extienden en forma de radiación omnidireccional, mientras que las altas frecuencias tienen una propagación de gran direccionalidad, tal como se muestra en la imagen de debajo. Entre ambos extremos, el comportamiento sigue un patrón que cambia gradualmente a lo largo del espectro de frecuencias. Como vamos a hablar sobre el diseño de altavoces, es importante que tengamos esto claro.

Imagen 1 - La radiación del sonido se comporta de forma diferente según su frecuencia.

Cobertura del woofer del altavoz

En un diseño clásico de 2 vías, el woofer y el driver de agudos comparten la tarea de reproducir todo el espectro de sonido. Cualquier woofer tiene un comportamiento de radiación completamente omnidireccional desde la frecuencia más grave que puede reproducir hasta aproximadamente los 400 Hz. Si seguimos subiendo de frecuencia, la radiación del sonido pasará a ser gradualmente direccional (en una forma cónica). Al llegar a la frecuencia de corte, en la que el driver de agudos y su bocina asociada toman el control (entre 1 y 2,5 kHz por lo general), la cobertura cónica del woofer se vuelve más estrecha. En este caso, la forma del cono del woofer dicta el comportamiento real de radiación. Si tenemos en cuenta una frecuencia de corte concreta (p. ej., 1 kHz, con una longitud de onda de 34 cm / 13,4 pulgadas), el sonido se volverá claramente direccional cuando la longitud de onda sea más pequeña que el cono del woofer. Así, a 1 kHz, un cono de woofer con un diámetro pequeño (menos de 34 cm / 13,4 pulgadas) será menos direccional que uno mayor (igual o mayor a 34 cm /13,4 pulgadas).

Muchos diseños de altavoces ignoran este fenómeno acústico y publican solamente la cobertura de la bocina de agudos en sus especificaciones. Sin embargo, esto puede llevar a confusión, pues la cobertura que se especifica no se obtiene con las frecuencias medias, de gran importancia para el oído humano y que se extienden por debajo de la frecuencia de corte. En realidad, una transición suave y direccional del woofer a la bocina es lo que cambia totalmente las cosas. Una cobertura que se comporte bien permitirá ecualizar correctamente los altavoces y obtener una reproducción equilibrada en las salas reales.

Al diseñar un altavoz de 2 vías, el primer paso es entender cómo se comporta la cobertura del woofer que se ha elegido, documentando el patrón de cobertura natural de cada tamaño y modelo de woofer (ver imágenes 3, 5 y 6).

Diseño de bocina tradicional y cobertura

Los diseñadores de altavoces llevan mucho tiempo utilizando bocinas rectangulares para dirigir de manera eficiente las altas frecuencias y cubrir la zona del público. Estas bocinas pueden proporcionar cierto control de cobertura en las altas frecuencias (por encima de 4 - 8 kHz normalmente) cuando son más altas y anchas que las longitudes de onda que emite el driver de altas frecuencias. Sin embargo, son problemáticas en las frecuencias medias cuando el tamaño de la bocina (sobre todo el alto) es menor que las longitudes de onda que intenta guiar (alrededor de 1 - 3 kHz).

Cuando el alto de la bocina es muy pequeño, el patrón de cobertura vertical de las frecuencias bajas colapsa antes que el patrón de cobertura horizontal, lo que crea una relación dispar en reproducción de sonido respecto a las frecuencias fuera del eje, algo que se conoce comúnmente como coloración fuera del eje.

Imagen 2. Patrón de cobertura de un altavoz con woofer de 12 pulgadas combinado con una bocina de agudos de 90° × 50° que muestra un comportamiento de direccionalidad dispar por encima de 1 kHz (frecuencia de corte).

Por ello, intentar combinar una bocina tradicional (90° × 50°) con un woofer de 8 o 12 pulgadas utilizando la misma frecuencia de corte arrojará resultados muy distintos. Los woofers pequeños tienen un haz de sonido menor en la frecuencia de corte, pero una cobertura más amplia (90°- 105°), mientras que los woofers más grandes presentan un patrón más estrecho (60°- 75°). La especificación de cobertura del woofer y la bocina no coincide en el plano horizontal ni en el vertical.

Además, si solo el ancho de la bocina y su direccionalidad horizontal asociada coinciden con la cobertura inherente del woofer, pero no con la altura, la respuesta vertical fuera del eje será poco clara y la respuesta de potencia(1) del altavoz disminuirá. La imagen 3 muestra cómo la cobertura del woofer se aproxima a la radiación de pistón hasta 1 kHz en un altavoz convencional con un woofer de 12 pulgadas y una bocina de agudos de 90° × 50°. Si la directividad horizontal está bastante bien controlada, pero con ciertos problemas entre 1 y 3 kHz, el control de la directividad se perderá por encima de los 4 kHz.

Imagen 3. Relación entre la cobertura del ancho del haz de sonido de un altavoz tradicional y la respuesta en frecuencia (woofer de 12 pulgadas con una bocina de agudos de 90° × 50°). La línea verde muestra el patrón de cobertura natural de un woofer de 12 pulgadas.

Teniendo claros los principios físicos de los transductores, QSC desarrolló diseños propios que seleccionan la frecuencia de corte para un driver de agudos concreto, que se monta en una bocina con una geometría y patrón de cobertura que coincidan perfectamente con la cobertura del woofer en la frecuencia de corte seleccionada.

¿Cómo funciona la técnica Directivity Matched Transition (DMT)?

La tecnología DMT de QSC hace que la forma de la bocina coincida con el ángulo de cobertura del driver de agudos y el ángulo de cobertura del woofer en la frecuencia de corte, lo que ofrece ventajas sonoras considerables.

De hecho, las bocinas DMT coinciden en ancho y alto tanto con la guía de ondas como con la cobertura del woofer en la frecuencia de corte, lo que ofrece una respuesta fuera del eje muy suave y una respuesta de potencia optimizada que elimina casi siempre la necesidad de ecualizar el altavoz una vez en la sala.

Imagen 4. Patrón de cobertura de un altavoz QSC con woofer de 12 pulgadas combinado con una bocina DMT de agudos (75° × 75°) que muestra un comportamiento de direccionalidad consistente desde 1 kHz (frecuencia de corte) hasta las frecuencias altas.

Otro aspecto interesante es que los woofers pequeños tienen normalmente una sensibilidad más baja(2), pero al mismo tiempo, sus bocinas DMT combinadas de forma adecuada radian energía sonora a un área más amplia. Por este motivo, la sensibilidad de sus bocinas sobre el eje es más baja en el mismo orden de magnitud. Los woofers más grandes tienen una sensibilidad mayor y, por tanto, sus guías de ondas más pequeñas también tienen una mayor sensibilidad sobre el eje en el mismo orden de magnitud. De esta manera, la tecnología DMT mejora considerablemente la calidad de reproducción sonora tanto dentro como fuera del eje, sin comprometer la sensibilidad ni eficiencia general del altavoz.

La imagen 5 muestra un altavoz QSC con un woofer de 10 pulgadas combinado con una bocina DMT de agudos de 90° × 90°. El diseño objetivo del ancho del haz de sonido se muestra en naranja, donde un patrón de cobertura natural de un woofer de 10 pulgadas se utiliza hasta los 1,5 kHz. A partir de dicha frecuencia, es necesario reproducir desde el driver de agudos debido a que el woofer no puede reproducir las longitudes de onda requeridas. Tal como se muestra en el gráfico, el ancho del haz de sonido en 1,5 kHz tiene 90 grados, lo que define el objetivo de cobertura del diseño de la bocina.

También se muestra la medición del patrón de cobertura horizontal y vertical para ilustrar lo cerca que está respecto al objetivo de diseño original.

Imagen 5. Relación entre el ancho del haz de sonido de un altavoz QSC y la respuesta en frecuencia (woofer de 10 pulgadas con una bocina de altas frecuencias de 90° × 90°). La línea naranja muestra el patrón de cobertura natural de un woofer de 10 pulgadas hasta la frecuencia de corte de 1,5 kHz y el objetivo de 90 grados de directividad constante.

En la imagen 6, la línea negra muestra el patrón de cobertura de un altavoz convencional de 15 pulgadas y 2 vías con una bocina rectangular de 100° × 60°. Debajo de la frecuencia de corte de 2,2 kHz, la cobertura se estrecha hasta los 50 grados (lo que se traduce en 25 grados a cada lado de la respuesta sobre el eje), mientras que la cobertura por encima de los 2 kHz se amplía hasta los 100 grados.

Imagen 6. Cobertura del haz de sonido del altavoz frente a la respuesta en frecuencia (el modelo K8.2 de QSC tiene un woofer de 8 pulgadas , el K10.2, de 10 pulgadas y el k12.2, de 12 pulgadas). La línea negra muestra la cobertura de un altavoz convencional de 15 pulgadas y 2 vías con una bocina rectangular de 100° × 60°.

Pensemos en un diseño de altavoz tradicional y veamos cuáles son los resultados para el público, especialmente para los oyentes que se encuentran fuera del eje del altavoz. Los oyentes que están a tan solo 30 grados fuera del eje oirán menos frecuencias medias que los que están sobre el eje. Un resultado obvio y común de esta pérdida de frecuencias medias es la falta de claridad. Si ha escuchado alguna vez un anuncio o discurso que tenía bastante volumen, pero aún así era difícil de entender, el posible motivo era la pérdida de frecuencias medias fuera del eje. El ingeniero de audio puede ecualizar el sistema para que los altavoces reproduzcan más frecuencias medias y así compensar la pérdida de claridad fuera del eje. Sin embargo, los oyentes que se encuentran sobre el eje escucharán un exceso evidente de frecuencias medias y tendrán una experiencia muy poco agradable. Una reproducción desequilibrada del sonido dentro y fuera del eje no se puede compensar a no ser que se sacrifiquen otros aspectos del sonido. La solución debe radicar en el propio diseño del altavoz.

Los altavoces de la Serie K.2 de QSC, como muchos otros modelos de QSC, cuentan con una combinación perfecta de woofers y bocinas. El woofer de 8 pulgadas del modelo K8.2 cubre hasta 105 grados en la frecuencia de corte y el diseño de la bocina está basado en estos criterios. Los modelos K10.2 y K12.2 también hacen coincidir el patrón natural de sus woofers con el patrón de cobertura de la bocina. Como resultado, estos altavoces no tienen discontinuidades en su cobertura de frecuencias medias, por lo que los oyentes, tanto dentro como fuera del eje, escuchan lo mismo: un sonido equilibrado.

Conclusiones

Todos los woofers de los altavoces tienen una cobertura amplia en las frecuencias graves que se va estrechando a medida que la frecuencia sube. Muchos diseños de altavoces ignoran este principio acústico y fingen que solo importa la cobertura de la bocina de agudos. En realidad, una transición direccional y suave desde el woofer hasta la bocina es de vital importancia para conseguir una cobertura consistente en el público en todas las frecuencias. El principio de guía de QSC para la cobertura de los altavoces se denomina Directivity Matched Transition® (DMT™) y con él se hace coincidir el ángulo de cobertura de la bocina de agudos con el ángulo de cobertura del woofer en la frecuencia en la que el altavoz pasa del woofer al driver de agudos. Las ventajas sonoras son evidentes para los oyentes que estén tanto dentro como fuera del eje. ¡Que tenga una feliz escucha con los altavoces QSC!

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Notas:

(1) Respuesta de potencia de un altavoz: la suma del total de la salida acústica radiada de un altavoz se mide en una esfera alrededor del altavoz en varios intervalos de incremento dentro y fuera del eje en el campo lejano (reverberante).

(2) Sensibilidad del driver: la sensibilidad de un driver es una medida de la relación entre la potencia que se le suministra y el sonido generado (SPL). Ejemplo de 87 dB (1 watt/1 metro).

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