Si eres nuevo en el mundo de los equipos de audio, comprender los tweeters es esencial. Estos pequeños altavoces se encargan de reproducir sonidos de alta frecuencia, aportando claridad y detalle a tu música y, en este artículo, desglosaremos todo lo que necesitas saber sobre este componente diminuto pero esencial en cualquier altavoz multivía.
Por qué importan los tweeters
Los primeros altavoces electromecánicos —desarrollados después de que la grabación y reproducción del sonido evolucionaran desde las vibraciones en el surco de un disco amplificadas mediante una enorme bocina— utilizaban un único transductor alimentado por un amplificador. Estos altavoces de rango completo funcionaban suficientemente bien, pero pronto se comprendió que las exigencias de la fidelidad de audio requerían distintos transductores, cada uno optimizado para una parte diferente del rango de frecuencias: transductores grandes para reproducir las largas longitudes de onda de los graves desplazando más aire y transductores más pequeños para el detalle fino de las frecuencias más altas, que dependen de movimientos muy pequeños realizados con gran rapidez.
De hecho, aunque el primer altavoz electromagnético fue desarrollado por Chester W. Rice y Edward W. Kellogg, de General Electric, en 1921, el equipo de Bell Telephone Laboratories tardó solo diez años en diseñar lo que se denominó el altavoz de "rango dividido", con transductores independientes para altas y bajas frecuencias y una red de cruce para repartir la señal musical entre ellos.
Durante casi 100 años, la mayoría de los altavoces Hi-Fi han utilizado un tweeter para reproducir las frecuencias más altas y un transductor de medios/graves para el resto del rango. Pero lo especial de estos pequeños y especializados transductores de alta frecuencia es cómo están diseñados y el papel que desempeñan en la forma en que escuchamos nuestra música favorita.
Conceptos básicos de un tweeter
Por definición, las altas frecuencias requieren que el transductor que las reproduce se mueva mucho más rápido que en las frecuencias medias o graves. Al trabajar en un rango típico desde 2 kHz hasta 20 kHz o incluso más, un tweeter necesita moverse al menos 2.000 veces por segundo —o mucho más rápido en las notas realmente agudas—, mientras que un transductor de graves puede moverse solo 100 veces por segundo o menos. Pero, afortunadamente, la longitud de onda de estas notas más agudas es mucho menor que la de los graves, por lo que se requieren movimientos pequeños y precisos. Los transductores de graves necesitan conos grandes para desplazar aire y crear esos graves que puedes sentir, mientras que los tweeters pueden ser pequeños, ligeros, precisos y, sobre todo, capaces de moverse muy rápido.
¿Qué hace un tweeter?
Aunque quizá no escuches mucho sonido procedente del tweeter de tus altavoces, incluso con el oído cerca del altavoz —no habrá demasiada salida aparente—, el papel del tweeter es vital: aporta al sonido su frescura natural y su sensación de aire y ambiente. En un sistema estéreo, crea esa importantísima sensación de tridimensionalidad y escena sonora.
Cuanto más alta es una frecuencia, más sensibles son nuestros oídos a su direccionalidad; quizá tenga que ver con que nuestros antiguos antepasados necesitaban estar atentos al crujido de una rama mientras algo se acercaba sigilosamente. Así como un transductor de graves puede llenar una sala de bajas frecuencias sin que seamos conscientes de dónde se origina ese elemento del sonido, las frecuencias más agudas, hasta los límites más altos de nuestra audición, nos proporcionan pistas direccionales que nos ayudan a situar a los intérpretes en la "imagen" estéreo.
¿Cómo funciona un tweeter?
El diseño de un tweeter debe cumplir dos requisitos principales: uno es la velocidad y precisión del sonido que reproduce y el otro es el control de la dispersión de ese sonido. Al fin y al cabo, dada la direccionalidad de las altas frecuencias, es importante que se reproduzcan de forma focalizada, pero también que la naturaleza del sonido no cambie de forma significativa al alejarse del eje de escucha ideal del transductor, ya sea en el plano horizontal o vertical.
Debido a la naturaleza de las ondas sonoras de alta frecuencia, estas tenderán a "proyectarse" en un haz si no se controlan estrictamente; es decir, el sonido se escuchará con fuerza directamente frente al transductor, pero disminuirá considerablemente al escuchar fuera de eje. Esa es una de las razones por las que los diseños de tweeter más populares utilizan diafragmas de cúpula, con sus características de amplia dispersión. Pero no es la única razón, ya que las cúpulas también presentan ventajas significativas en el equilibrio entre ligereza y rigidez, ambas vitales para unas altas frecuencias precisas.
Una cúpula puede propagar el sonido en un amplio arco, por lo que es necesario ejercer cierto control sobre esa dispersión: como veremos, distintos diseños de altavoces emplean varias estrategias para lograr unos agudos focalizados y unas altas frecuencias consistentes en una amplia zona de escucha. Esto ayuda a crear una imagen estéreo estable y permite que varios oyentes disfruten de un equilibrio tonal uniforme.
¿Lo sabías...?
aumentar el diámetro de un tweeter de cúpula (por ejemplo, de 28 mm a 35 mm) puede ampliar su alcance en bajas frecuencias, lo que permite una transición más fluida con el transductor de medios.
Ubicación del tweeter en el diseño del altavoz
También debe prestarse atención a la ubicación del tweeter en el bafle que sostiene los transductores en la parte frontal del recinto del altavoz. Esto garantiza su integración con los demás transductores y que la altura del tweeter coincida con la posición de los oídos del oyente. Por este motivo, el tweeter suele montarse en la parte superior del altavoz, por encima de los transductores que reproducen los medios y graves.
Sin embargo, en algunos altavoces muy grandes, el tweeter puede montarse en el centro del bafle, con transductores de medios/graves por encima y por debajo: esta configuración D’Appolito, llamada así por su inventor, está diseñada para ofrecer una dispersión más uniforme de todos los transductores y acercar el efecto sonoro a la idea teórica de una "fuente puntual" de sonido, en la que todo el rango de frecuencias parece emanar de un único punto.
También es importante aislar la delicada salida del tweeter de las vibraciones más potentes generadas por los transductores de medios/graves: para lograrlo, muchos altavoces sitúan la unidad de alta frecuencia en su propio subbafle, aislado de la estructura principal mediante un montaje flexible o incluso en un subrecinto completamente independiente dentro del diseño. Esto también evita que el sonido irradiado desde la parte posterior del diafragma se "filtre", interfiera con la radiación frontal y difumine la imagen de los agudos. Algunos diseñadores de altavoces incluso optan por colocar el tweeter en una carcasa totalmente independiente.
La dispersión de un tweeter también puede controlarse colocando el transductor en una "bocina" cóncava dentro del bafle o situando delante del diafragma una guía de ondas, normalmente en forma de rejilla mallada. Este tipo de rejilla también proporciona cierta protección a la cúpula ultrafina frente a pequeños dedos curiosos. Algunos altavoces antiguos llevan esto al extremo, colocando delante del transductor algo parecido a una persiana de lamas, pero hoy en día es poco frecuente, salvo en modelos retro.
¿De qué está hecho un tweeter?
Los componentes clave de un tweeter son los mismos que los de cualquier transductor de altavoz: un diafragma accionado por un "motor" compuesto por una bobina móvil dentro de un campo magnético, pero aquí todo debe estar a escala miniatura para cumplir esos requisitos de velocidad y capacidad de respuesta. Esto exige utilizar bobinados tan finos como un cabello en el sistema de motor, que pueden ser vulnerables a fundirse si el sistema de altavoces se sobreexcita hasta llevar el amplificador a la distorsión: es poco habitual que los bobinados más gruesos de los transductores de medios/graves se vean afectados de esta manera, pero los tweeters "quemados" son una señal bastante segura de que el altavoz ha sido sometido a un mal uso.
El material utilizado para la cúpula puede variar desde el tejido tradicional —antes seda, pero ahora más probablemente un material sintético—, tratado con productos químicos para mejorar su amortiguación y rigidez, hasta aluminio ultrafino o materiales aún más exóticos, todo en la búsqueda de la máxima rigidez sin peso.
¿Lo sabías...?
algunos tweeters de gama alta utilizan diafragmas de diamante. El diamante es increíblemente rígido y ligero, lo que permite una reproducción de altas frecuencias ultraprecisa de hasta 100 kHz.
Algunas empresas prefieren las aleaciones, otras metales raros como el berilio. También es posible encontrar ejemplos fabricados con cerámica, carbono o, en algunos casos extremos, incluso polvo de diamante depositado mediante técnicas de evaporación. Si la ciencia conoce un material ligero, es probable que se haya probado para fabricar diafragmas de tweeter.
Se trabaja mucho para garantizar que la cúpula mantenga su forma al ser accionada: sí, su forma es inherentemente rígida, pero algunos diseños incorporan además una "doble cúpula" en forma de anillo de material adicional alrededor del borde del diafragma, donde se une al "motor", lo que aporta rigidez adicional sin añadir un peso significativo.
Tweeters alternativos
Aunque se dedica tanto trabajo a mejorar los materiales utilizados en los tweeters de cúpula, también se han investigado otros diseños en la búsqueda de ligereza sin renunciar a la capacidad de salida de estos transductores de alta frecuencia.
Algunos altavoces utilizan un tweeter de cinta, compuesto por un diafragma plano ultraligero, normalmente de aluminio, accionado por una membrana adyacente conectada al motor. Este diseño ofrece la ventaja de una distribución uniforme del sonido, además de una mayor refrigeración, lo que a veces lo convierte en la mejor elección para sistemas de altavoces de alta potencia. Sin embargo, los tweeters de cinta son más caros de implementar que los diseños de cúpula y pueden no ofrecer una dispersión tan amplia.
Una variación de este concepto es el tweeter Air Motion Transformer, en el que un diafragma plegado de tipo cinta se acciona para funcionar como un fuelle, comprimiendo el aire para producir sonido. La ventaja aquí es una mayor capacidad de potencia y salida, además de una respuesta ampliada en altas frecuencias.
Otra tecnología de tweeter es el transductor magnetostático planar. Conocido por su precisión, velocidad y amplia dispersión del sonido de alta frecuencia, este tipo de transductor de altavoz utiliza un diafragma fino y plano con pistas conductoras integradas, normalmente dispuestas en bandas o tiras. Este diafragma queda suspendido dentro de un potente campo magnético y, cuando una señal de audio atraviesa el material conductor, interactúa con el campo magnético para producir sonido mediante la vibración del diafragma.
Tweeters híbridos
Algunos fabricantes de altavoces han adoptado el concepto de un diseño de tweeter híbrido que incorpora tanto un tweeter de cúpula convencional como un tweeter de cinta/planar. Al trabajar juntos, los tweeters combinan las mejores cualidades de ambos diseños para reproducir un sonido suave, amplio y equilibrado. Puedes obtener más información sobre la tecnología de tweeter híbrido aquí.
Tweeters exóticos
La historia del diseño de altavoces está llena de todo tipo de experimentos destinados a mejorar la respuesta de alta frecuencia. Ya en el siglo XVII se observó por primera vez el efecto del "viento eléctrico" producido por descargas de alto voltaje, mientras que en el siglo XIX el inventor Nikolai Tesla estudió el sonido creado por un arco eléctrico. También se estudiaron las cualidades "musicales" de pequeñas "llamas cantantes" en tubos de vidrio afinados, lo que dio lugar al novedoso Pyrophone.
En la década de 1950, una obra sobre electroacústica señalaba que "la lámpara eléctrica incandescente parlante, el arco cantante y la llama parlante eran medidas desesperadas", mientras que Edward Kellogg, mencionado antes como pionero de los sistemas multidriver, fue aún más contundente: en 1925 ya había concluido que "probé arcos parlantes y termófonos, así como un dispositivo de descarga de corona, todos ellos sin piezas mecánicas móviles, pero ninguno parecía prometedor".
No es de extrañar que los tweeters de cúpula se impusieran por motivos prácticos, complementados por diseños de tipo cinta.
Tweeters en distintos entornos
Hasta ahora, hemos abordado el uso de tweeters en altavoces convencionales diseñados para aplicaciones Hi-Fi y de cine en casa, pero pueden utilizarse de distintas formas en diversas aplicaciones.
Los sistemas modernos para automóvil han evolucionado desde los primeros altavoces de un solo transductor, a veces con un "cono auxiliar" sin alimentación montado delante del transductor de medios/graves en un intento de ofrecer cierta salida de agudos. Algunos altavoces diseñados para instalarse en las puertas de los vehículos tienen un diseño coaxial con un tweeter montado junto al transductor principal. Sin embargo, en configuraciones de fábrica y de posventa de mayor calidad, se montan tweeters independientes en posiciones más altas, normalmente en los pilares del parabrisas o en el salpicadero, para proporcionar pistas de posicionamiento más precisas, dejando los altavoces de medios/graves en la puerta, donde su salida se localiza con menos facilidad.
En las barras de sonido para televisores pueden utilizarse varios tweeters para crear la ilusión de que el sonido llega desde todos los ángulos alrededor del oyente: los tweeters orientados hacia arriba pueden generar una sensación de altura, mientras que los altavoces inclinados hacia los lados aprovechan los reflejos de las paredes para crear un efecto envolvente. El uso de procesamiento digital de señal para modificar la fase, la amplitud y la alineación temporal de estos transductores puede potenciar esta impresión de espacio.
Por qué los tweeters son esenciales para un gran sonido
Mejorar la claridad y el detalle
Las altas frecuencias precisas son vitales para una reproducción realista de voces e instrumentos: no solo cuentan con armónicos que se extienden desde su sonido fundamental y contribuyen a crear el carácter del sonido, sino que, por encima de la propia música, está esa sensación del espacio y ambiente de la grabación. Cuando se capturan y reproducen con precisión, pueden marcar la diferencia entre un sonido "plano" y uno que realmente cobra vida.
El Pyrophone
El pyrophone, a menudo denominado "órgano de fuego" u "órgano de explosiones", es un instrumento musical poco común y llamativo que produce sonido mediante combustión interna. Inventado en la década de 1870 por el físico y músico francés Georges Frédéric Eugène Kastner, funciona encendiendo gas —normalmente hidrógeno o propano— dentro de tubos de vidrio, creando explosiones controladas o un calentamiento rápido que generan tonos musicales. Las llamas vibran de forma caótica, haciendo resonar las columnas de aire circundantes, de manera similar a una lengüeta en un instrumento de viento madera. El tono de cada tubo depende de su tamaño y forma, y el resultado es un zumbido inquietante y armónico con ricos sobretonos. Aunque visual y sonoramente espectaculares, los pyrophones siguen siendo instrumentos de nicho debido a su naturaleza volátil y su compleja ingeniería.
Foto de campsnowkoan, CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons.
Imagen sonora realista y precisión espacial
La forma en que configures tus altavoces tendrá un efecto importante en la imagen sonora y precisión espacial de tu sistema. Al fin y al cabo, el estéreo consiste en la ilusión de imágenes sonoras sólidas y tridimensionales: no se trata de dos canales, sino de hacer que tus altavoces desaparezcan para dejar ante ti una imagen realista.
Sigue las instrucciones de instalación incluidas con tus altavoces, pero no tengas miedo de experimentar con su colocación para obtener el mejor sonido. Con muchos diseños de altavoces, basta con orientar ligeramente los altavoces hacia la posición de escucha —lo que supone un pequeño cambio en la alineación de los tweeters— para marcar toda la diferencia.
Elegir la configuración de altavoces adecuada
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Próximamente publicaremos un artículo sobre diseños de altavoces multivía.
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El sonido de amplia dispersión también ayuda a la integración en la sala. Además de darte libertad para colocar tus altavoces en posiciones que pueden parecer menos que perfectas, también puede reducir el impacto de los reflejos de las paredes, que pueden crear distorsiones y coloraciones no deseadas.
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