4.1 RESPUESTA EN FRECUENCIA

4.1 RESPUESTA EN FRECUENCIA

Se llama respuesta en frecuencia al comportamiento de un dispositivo de audio frente a las distintas frecuencias que componen el espectro de audio (20 a 20.000 Hz). Todos los dispositivos de audio cumplen una función determinada, los micrófonos recogen vibraciones acústicas y las convierten en señales eléctricas (que igualmente tendrán módulo, fase y frecuencia). Los altavoces convierten señales eléctricas en vibraciones acústicas. Todos los dispositivos manejan frecuencias de audio, pero no reaccionan igual ante todas las frecuencias. De igual forma que el oído humano no escucha igual todas las frecuencias, los micrófonos tampoco, ni los amplificadores trabajan igual con todas igual, ni los altavoces son capaces de reproducir todas las frecuencias por igual. Esta última es la razón por la que en la mayoría de los equipos domésticos, hay por lo menos dos altavoces distintos por caja. Uno para reproducir las frecuencias graves y otro para reproducir las frecuencias altas. Estas variaciones de respuesta conforme varía la frecuencia se miden en dB (decibelios) y se pueden representar gráficamente. La retícula sobre la que se suelen representar es la siguiente:   

Escala logarítmica en el eje horizontal (frecuencia) y lineal en el vertical (dB).

En el eje horizontal se representan las frecuencias de forma logarítmica (similar a como el oído escucha). La primera frecuencia marcada es la de 100 Hz, la marca anterior será la de 90 y la siguiente la de 200 Hz, la siguiente de 300 Hz... y así hasta llegar a 1.0 K que son 1000 Hz. La siguiente marca será de 2000 Hz. y así hasta 20.000 Hz. En este caso se representa el espectro desde 90 Hz. a más 20.000 Hz, pero el rango de frecuencias que se tome variará según las necesidades. Si por ejemplo se representa la respuesta en frecuencia de un altavoz de graves, la gráfica deberá empezar en 20 Hz. y no será necesario que se extienda a más 1.000 o 2.000 Hz.

En el eje vertical se encuentran las variaciones de nivel expresadas en dB (10 Log (medida de referencia) ). En esta representación cada salto es de 6 dB, pero las representaciones pueden variar según el grado de definición.

Veamos un ejemplo práctico: respuesta en frecuencia de un altavoz genérico de frecuencias medias.

Gráfica de respuesta en frecuencia.

A la vista de la gráfica se diría que este altavoz tiene una respuesta en frecuencia de 450 Hz. a 4 KHz. con una variación de +/- 3dB. Caídas de más de10 dB en la respuesta en frecuencia equivale a decir que el aparato no trabaja en esa frecuencia. De este altavoz conocemos a través de la gráfica de respuesta en frecuencia que si se le alimenta con dos señales de igual nivel, una por ejemplo de 800 Hz. y otra de 4000 Hz, la segunda tendrá un nivel de presión sonora (NPS) 6 dB menor que la señal de 800 Hz. Esto significa que reproduciendo música o cualquier otra señal, las frecuencias cercanas a 800 Hz. se escucharán más que las cercanas a 3 KHz.

El caso más favorable (e imposible) de respuesta en frecuencia sería una línea recta que cubra todo el espectro. En este caso hablaríamos de respuesta en frecuencia plana. Como esto es imposible, se suele hablar de la "zona de respuesta plana", aunque realmente se trata de una aproximación. En el caso anterior diríamos que la zona de respuesta plana es la definida entre 800 y 3000 Hz, ya que en esta zona es donde es útil el altavoz.

Zona de respuesta idealmente plana entre 200 Hz y 10 KHz

El oído humano tiene dificultad para detectar variaciones de nivel de presión de menos de

0.3 dB. Esto significa que si exponemos a una persona a un ruido (sonido continuo) y vamos variando el nivel de presión sonora (dando más volumen o menos al ruido), el sujeto notará variación cuando la diferencia de NPS (nivel de presión sonora) antes y después se aproxime a los 0.3 dB. Esto da una idea, de cuanta variación de respuesta en frecuencia es aceptable, por ejemplo en unos altavoces.

Este apartado ha tenido como ejemplo un altavoz; sin embargo todos los aparatos de audio tienen su respuesta en frecuencia característica. En una cadena se sonido, donde la señal pasa por varios equipos uno tras de otro, las respuestas en frecuencia de cada aparato se van sumando para conformar la respuesta en frecuencia total del equipo completo.

Supongamos que tenemos un reproductor de CD cuya señal cubre casi todo el espectro de audio (rojo). La señal de este entra en un amplificador con una respuesta en frecuencia definida (verde). La señal que sale del amplificador ataca a un sistema de altavoces con otra respuesta definida (morado).

Respuesta en frecuencia de tres sistemas. Representación superpuesta.

La respuesta en frecuencia del conjunto de aparatos será la suma en dB de todas (azul). El amplificador del ejemplo provoca una caída en la respuesta de 6 dB a 6600 Hz y el sistema de altavoces provoca 6 dB de caída a esa misma frecuencia, la respuesta total tendrá una caída de 12 dB en esa frecuencia.

Respuesta en frecuencia total de los tres sistemas en cadena.

Como se ha dicho, todos los elementos por los que pasa la señal de sonido en una cadena de audio (o una cadena de música) van dejando su huella en el espectro de la señal, recortándola y limitándola. Es por esto que es importante que todos los equipos por los que atraviesa la señal de audio tengan la máxima calidad posible. En cualquier caso todos han de ser de calidad similar, ya que el elemento de peor calidad será el que pondrá el límite a la calidad del conjunto.

Actualmente, gracias al desarrollo de la electrónica, los equipos electrónicos suelen tener una respuesta en frecuencia bastante buena. El punto crítico suele estar en los altavoces, que son elementos mecánicos que no han evolucionado tanto como la electrónica por lo que sigue siendo muy costoso fabricar buenos altavoces. Suelen ser los altavoces los que más limitan la respuesta en frecuencia del conjunto y por lo tanto la calidad del conjunto. Por este motivo en las cadenas domésticas, un parámetro de calidad a tener en cuenta son los altavoces, ya que la electrónica es muy similar en todos los casos.

Otra filosofía muy acertada a la hora de buscar el mejor sonido a base de no modificar el espectro, es desechar todas las etapas en la cadena de sonido que no sean necesarias; ya que por muy buena calidad que tengan, siempre alterarán la señal. Así se explica que los equipos HI-FI más caros y de mayor calidad no tengan funciones como distintos tipos de ecualización, controles de tono, efecto cine... El motivo es que en estos aparatos de alta gama, la electrónica está cuidada al máximo y ese tipo de funciones "ensucian" la señal, alejándola de la original.

Otro aspecto que no se ha tratado es el tema de la fase. Todos los dispositivos electrónicos modifican la fase y mucho, por esto los equipos HI-FI de alta gama reducen al máximo la electrónica.