Considerações sobre caixas acústicas para os canais central e surround

Nas últimas postagens falamos bastante sobre caixas acústicas, gabinetes, alto-falantes e cross-overs, sempre considerando a caixa acústica do tipo mais comum, que é a tradicional caixa de radiação frontal (ou direta), como as caixas frontais esquerda e direita de um sistema estéreo ou de Home-theater. No caso específico do Home-theater, temos alguns tipos especiais de caixas acústicas, como a caixa acústica utilizada no canal central, as caixas utilizadas nos canais surround e por fim, o subwoofer. Cada um desses produtos tem seus detalhes, que serão discutidos abaixo.

O canal central

 A caixa para o canal central do home-theater é aquela onde os diálogos do filme serão apresentados e como tal, ela necessita ter excelente definição nas frequências médias, que é a região de frequências onde a voz humana está. Alguns argumentam que ela é a caixa mais importante do sistema, por necessitar reproduzir os diálogos com clareza. Na realidade, as caixas frontais também são muito importantes tanto para música como para filmes, de forma que as três devem ter boa qualidade e preferencialmente, o mesmo timbre.

O critério utilizado para a definição do formato do canal central é que ele fique abaixo ou acima do televisor ou da tela de projeção, alinhado bem no meio da tela. Esse requisito faz com que, por facilidade e também por uma questão de aparência, a caixa central seja do tipo horizontal, de forma que ela utilize bem o espaço disponível e tenha harmonia com o local. O tipo mais comum é derivado desta restrição de formato e usa dois alto-falantes do tipo mid-bass associados a um tweeter. Essa configuração é chamada de MTM (Midbass, Tweeter, Midbass) ou de configuração de D'Appolito.

Essa configuração clássica, utilizada na forma vertical, é bastante popular, sendo superior em desempenho à tradicional caixa com um mid-bass ou woofer e um tweeter, pois além de produzir mais dinâmica que o sistema convencional, tem melhor dispersão horizontal, produzindo uma resposta bem comportada. A maior dinâmica é dada pelo fato dela utilizar dois alto-falantes mid-bass no lugar de um só. Esse tipo de caixa foi desenvolvido para ser orientada verticalmente, pois ela tem uma dispersão horizontal muito boa e uma dispersão vertical apenas razoável. Quando a caixa é deitada e se torna horizontal, as coisas se invertem, produzindo boa dispersão vertical e razoável dispersão horizontal. A dispersão horizontal é mais significante auditivamente que a vertical num ambiente de home-theater, pois é aquilo que o usuário ouve quando se move na sala de projeção. Logicamente, usar a caixa central na vertical é uma possibilidade, mas é certo que ela vai ficar mal posicionada e destoar do restante existente em volta da tela.

Se estivermos sentados bem em frente ao canal central, a qualidade ouvida é muito boa. Se sairmos da posição central e nos posicionarmos á esquerda ou direita, algumas frequências começam a ser canceladas e outras são reforçadas, mudando o equilíbrio tonal do sistema. Esse é o efeito da dispersão horizontal ruim. Para resolver isso, uma das alternativas é reduzir ao mínimo possível o espaço entre os dois alto-falantes mid-bass. Isso faz com que a resposta horizontal melhore.

O mercado trocou performance por aparência e adequação ao espaço ao adotar a caixa central horizontal, e que esta se tornou padrão com o estilo MTM para a caixa central. No caso de se utilizar uma caixa central no teto, a situação piora significantemente, pois o canal central foi projetado para ser posicionado em cima ou abaixo da tela e não no teto, e, portanto o resultado final do sistema de home-theater com um canal central posicionado no teto é ruim, pois a imagem sonora é totalmente perdida, para não falar da diretividade dos sons agudos e da perda do conceito de dispersão horizontal e vertical. Esse é outro caso em que comodidade e aparência que substituem a qualidade.

Os canais surround

As caixas para canal surround são aquelas traseiras e laterais nos sistema 5.1 e 7.1. As alternativas são as caixas tradicionais de radiação direta, como caixas Bookshelf (podendo ser nesse caso menores que as caixas dos canais frontais) ou então as do tipo bipolar ou dipolar, que são projetadas para uso com som surround.

Caixas bipolares são aquelas que têm dois ou mais alto-falantes que operam em fase, e geram som dos dois lados do gabinete. Se usados como falantes surround traseiros, eles irradiam o mesmo sinal ao longo da parede traseira. Se usados como surround laterais, eles geram som para frente e para o fundo do ambiente. Já caixas dipolares são aquelas que os falantes trabalham fora de fase, radiando para os dois lados em contra-fase e criam um efeito surround difuso, de forma que não é possível localizar a origem do sinal surround. Algumas poucas caixas têm uma chave que permite que uma caixa bipolar se transforme em dipolar ou até desligam um dos drivers de modo que ela se transforme numa caixa do tipo de radiação direta. 

Mas quais os prós e contas dos tipos dipolares e bipolares?

Iniciando com as bipolares, elas têm falantes ligados em fase e, portanto produzem um pouco mais de graves que os outros modelos, e podem ser utilizadas como caixas frontais. Com os falantes alinhados em fase, porém apontados para pontos diferentes, elas irradiam energia sonora para os lados e a sensação é que o som vem de mais direções. Mas a radiação da caixa bipolar é identificável, logo é possível ainda determinar a origem sonora. Esse conceito faz com que a acústica do ambiente afete a performance do produto.

Já as caixas dipolares criam um som ainda mais aberto, dificultando bastante ao ouvinte identificar a origem do som. Isso porque os falantes ligados fora de fase irradiam bastante para as laterais, mas na posição diretamente em frente da caixa ocorre uma situação de cancelamento sonoro, de forma que se ouve o som emitido pelas laterais e não o frontal. Essa característica faz com que a fonte sonora se torne difícil de ser identificada. Como resultado, o som é bastante difuso e espacial, que é o objetivo básico dos falantes surround na reprodução de efeitos sonoros. O posicionamento dessas caixas é critica e afeta significativamente a performance delas, assim como a acústica da sala. As caixas dipolares são uma aproximação mais fiel aos alto-falantes surround encontrados em cinemas, e sacrificam um pouco de sua resposta em graves em prol da ambiência criada. Concluindo, é difícil escolher falantes surround de forma objetiva, em função da sensibilidade à acústica do ambiente e do posicionamento das caixas. O melhor é ouvi-las, escolher um modelo e adequar o posicionamento, móveis e acústica da sala para que o resultado se repita na sala de sua residência.

Resumindo, o canal central deve ser colocado junto do display e uma caixa central do tipo MTM deve ser utilizada, escolhida de acordo com a menor distância entre os falantes midbass para não prejudicar a dispersão horizontal. As caixas surround, por sua vez, podem ser de três tipos diferentes: radiação direta, dipolares e os bipolares. A escolha entre elas é bastante difícil do ponto de vista objetivo, sendo que a solução mais simples é o uso de caixas de radiação direta como pequenas bookshelfs, que tem um padrão de radiação direta, que é menos influenciado pelo ambiente. Já as caixas bipolares e dipolares criam um campo sonoro difuso, que é bem interessante, mas têm sua performance atrelada ao ambiente e ao posicionamento, sendo que o resultado pode ser ótimo ou ruim, pois depende de vários fatores, inclusive dos móveis colocados no ambiente. A escolha do melhor tipo de caixa depende de acústica, ambiente e de gosto do ouvinte, sendo que a dipolar é que gera o surround mais difuso. Na dúvida, compre as caixas que se transformam nos três tipos por meio de uma chave.

Tudo o que foi discutido aqui se perde quando o som é radiado de cima através de caixas de teto, e o resultado final é totalmente diferente do o esperado. Enfim, paga-se um preço elevado para ter um ambiente sem caixas acústicas e “clean”. Uma alternativa interessante que está a meio caminho e mantém a qualidade dos canais frontais (que são os mais importantes) é utilizar caixas acústicas para os canais frontais e central e caixas de teto para os canais surround.

Esclarecendo os conceitos: bi amplificação e bi cabeamento

Na última postagem, falamos sobre os divisores de frequência ativos e passivos, utilizados para efetuar a separação de freqüências necessária para a correta operação dos alto-falantes. Vimos também que existe uma melhoria significativa de qualidade ao se utilizar cross-overs ativos em projetos mais sofisticados. Essa melhoria cobra seu preço em termos de complexidade e custo da instalação, com o uso de um cross-over ativo e de mais amplificadores por canal. A solução ativa não é vista em Home-theater, ainda tem pouca visibilidade em sistemas estéreo, mas é comum em sistemas profissionais, seja nos PA’s (Public Address ou em sistemas para shows), como também em estúdios de gravação. Caixas do tipo monitor de estúdio são invariavelmente bi ou tri amplificadas e possuem cross-overs ativos, sendo que algumas utilizam DSP´s (Digital Signal Processors), que além de proporcionar maior precisão nos filtros, trazem recursos adicionais construídos no software do DSP, que se somam aos benefícios anteriores. Equalização das curvas de resposta, correção das deficiências dos alto-falantes e alinhamento temporal são apenas algumas das vantagens desse conceito.

O mundo do áudio residencial tem aplicado pouco os cross-overs ativos, mas existem produtos para uso com bi amplificação ou ainda com bi cabeamento. Qual a diferença entre eles? A complexidade adicional resultante também vale o benefício?

Bi cabeamento

Vamos começar pelo bi cabeamento. Antes de continuar, por simplicidade de notação, falaremos de bi cabeamento ou bi amplificação, mas os conceitos podem ser estendidos para três ou mais vias da mesma forma, ou seja, para tri cabeamento ou tri amplificação e assim sucessivamente.

Nessa configuração utiliza-se um amplificador, que é conectado a uma caixa acústica que permite bi amplificação (ou seja, esta tem quatro terminais, dois para ligar a via de graves e dois para ligar a via de agudos), através de um par de cabos. Dessa forma, o sinal de baixa frequência que está disponível na saída do amplificador trafega até a caixa pelo cabo conectado à entrada de graves e o sinal de médias e altas freqüências trafega até a caixa pelo cabo de médios e agudos. Ou seja, o cabo que conduz os graves não conduz médios e agudos e vice-versa.  A vantagem da configuração, dizem, é que há menos interação entre os sinais que trafegam em cabos separados. Será isso realmente procedente ou será apenas mais uma dos grandes mitos do áudio?

Apesar de existirem pessoas que acreditam realmente que há uma pequena melhora na qualidade da reprodução assim obtida, o fato é que a diferença, se existir, é pequena e difícil de ser notada. A questão é que, do ponto de vista de engenharia, levar o sinal por um cabo ou por dois cabos da forma apresentada acima não gera nenhuma alteração do ponto de vista elétrico e, portanto, acústico, a não ser que o cabo esteja mal dimensionado ou for de baixíssima qualidade. Logo, alterações para melhor são difíceis de justificar.  Fisicamente sabe-se que cabos são elementos bastante lineares. Portanto, não faz diferença alguma, do ponto de vista elétrico, usar um cabo ou dois cabos saindo do mesmo amplificador e chegando à mesma caixa acústica. Na realidade, bi cabeamento não produz melhora. Mas também não provoca piora. É uma técnica inócua. A melhora, se existir, é sutil e geralmente inaudível.

Já o caso da bi amplificação é outra história. Existem dois tipos de bi-amplificação: a passiva e a ativa. 

 Bi amplificação ativa

Conforme discutimos anteriormente, bi amplificação ativa envolve o uso de um crossover ativo que divide o espectro do sinal de áudio em baixas e altas freqüências. Isso ocorre antes dos amplificadores, e consequentemente permite que cada canal do amplificador somente receba e reproduza as freqüências destinadas a ele. Com isso, eliminam-se os cross-overs passivos das caixas, o que já causa alguma melhora. O fato de cada amplificador estar diretamente conectado ao alto-falante faz com que a carga vista por ele seja muito mais bem comportada do que a anterior, com o cross-over passivo instalado entre o amplificador e o alto-falante. Isso porque crossovers passivos são cargas reativas, que não são bem gerenciadas pelos amplificadores e também possuem perdas, o que faz com que o amplificador “sofra” um pouco mais para acionar o sistema e esteja mais propenso a produzir distorção. O sistema também se torna mais eficiente, uma vez que as perdas são menores. Mas o grande benefício da técnica é dado pela redução da distorção no amplificador, que só tem que amplificar uma parte do espectro audível. Além disso, se forem utilizados dois amplificadores iguais para a função, o volume percebido pela potência maior será bastante nítido. 

A separação dos sinais ainda permite um ganho de potência que teoricamente pode chegar a três dB´s, dependendo de como o sinal musical é composto, fazendo com que a impressão sonora chegue (teoricamente) ao dobro da anterior. Na prática, esse ganho pode chegar a um ou dois dB´s no máximo. Esse assunto é um pouco complexo para ser explicado nesta coluna, portanto não vamos discutí-lo em detalhes.  Todos os benefícios  descritos, se somados, resultam em real melhoria de qualidade, em troca de um custo adicional. 

Bi amplificação passiva

A bi amplificação passiva utiliza os cross-overs passivos das caixas acústicas que dispõem dos conectores separados para a parte alta e a parte baixa do espectro sonoro. Nesse caso, cada canal do amplificador amplifica o sinal completo, que alimenta a parte de graves ou de agudos da caixa utilizada.

Os benefícios são menos pronunciados do que no caso anterior, mas existem. A grande vantagem deste método é que cada amplificador enxerga em seus terminais somente parte da carga que ele veria no caso normal. Por exemplo, um amplificador conectado à via de agudos, nessa condição, não veria a via de graves como carga, o que melhora a solicitação de potência sobre ele, fazendo-o trabalhar numa situação mais confortável. As vantagens dessa configuração são basicamente a menor distorção gerada pelo amplificador e o ganho de potência, pois estão se utilizando duas unidades amplificadoras iguais. Os amplificadores trabalharão um pouco mais folgados, pois não terão a necessidade de fornecer potência em todo o espectro audível.

Bi amplificação mista

Trata-se de uma configuração bastante vista, onde o canal de graves tem um cross-over ativo e o canal de médios-agudos também tem um crossover ativo, porém a separação entre médios e agudos é feita por meio de um crossover passivo. A vantagem imediata é que os graves, que demandam mais potência, são alimentados por um amplificador independente e os médios-agudos por outro. Com isso obtém-se os ganhos citados anteriormente sem a complexidade produzida por um sistema tri amplificado.

Bi amplificação Horizontal e Vertical

A bi amplificação horizontal e vertical pode ser aplicada tanto ao caso passivo quanto ao caso ativo. No caso horizontal, um amplificador é utilizado para acionar a parte de alta freqüência do sistema, enquanto outro amplificador é usado para a parte de baixa freqüência do sistema. O benefício imediato é que se especificar amplificadores que trabalhem melhor com o canal de graves ou com o canal de agudos, através da seleção deles com base em seus parâmetros e potências. No caso vertical, os dois canais de um mesmo amplificador são utilizados para empurrar tanto a parte alta quanto a parte baixa do mesmo canal. Nesse caso, perde-se a oportunidade de escolher amplificadores que se adequem melhor às necessidades do canal de graves ou de agudos, mas pode-se trabalhar com o amplificador numa situação um pouco mais tranquila, dado que o canal de agudos exige menos potência do amplificador.

Existem mais detalhes sobre o assunto, que é um pouco complicado. As vantagens da bi amplificação ativa são significativas, especialmente se utilizadas com a configuração horizontal. A complexidade resultante é maior, mas os benefícios são consistentes e audíveis. No mundo profissional, este método é bastante utilizado. Quem tiver curiosidade de saber como se comporta um sistema desses, visite uma loja especializada em áudio profissional e peça para ouvir uma caixa monitor de estúdio ativa. No mercado de áudio automotivo, temos notado a disseminação do uso, mas no mercado residencial ainda são poucos os que o adotam. Em home-theater, a complexidade adicional gerada pelos amplificadores necessários para os diversos canais de um sistema típico multicanal ainda deve manter a bi amplificação longe desse mercado, mas em sistemas estéreo com 2.1 canais ele é perfeitamente realizável, ao custo de um pequeno aumento de complexidade. 

Os divisores de frequência ( ou crossovers) ativos e passivos e aplicações

Em nossa última postagem falamos sobre a quantidade de vias das caixas acústicas e da necessidade de dividir o espectro sonoro para cada uma dessas vias. Vimos também os arranjos mais comuns utilizados nas caixas do tipo bookshelf e nas do tipo torre. O trabalho de dividir o espectro sonoro em partes é feito por um circuito eletrônico chamado de divisor de freqüência (ou crossover, em inglês). Um crossover é definido basicamente pelo número de vias, pela freqüência (ou freqüências) de corte e pela taxa de atenuação em função da frequência.  Os dois primeiros itens foram abordados na coluna do mês passado. Vimos, por exemplo, que uma caixa bookshelf típica tem duas vias e uma freqüência de crossover entre 2 e 4 kHz (na coluna anterior afirmamos que essa freqüência estava entre 3 e 4 kHz, porém a faixa entre 2 e 4 kHz é mais utilizada na prática). A taxa de atenuação nos diz quanto do sinal não desejado é atenuado em função da frequência, conforme esta se afasta do ponto de transição. Essa taxa é um quesito definido no projeto da caixa acústica e afeta diretamente a complexidade e o custo do crossover.

Os divisores de frequência se dividem em dois tipos: os ativos e os passivos. Os divisores passivos são o tipo mais comum encontrado em caixas para Home-theater, à exceção dos subwoofers, que usam filtros ativos em sua eletrônica. Falaremos mais sobre os detalhes de subwoofers em uma coluna futura.  Já os divisores ativos são bastante utilizados em sistemas de áudio profissional e ultimamente também tem sido vistos com frequência em instalações automotivas, mas seu uso é restrito em sistemas residenciais.

Os divisores passivos usualmente fazem seu trabalho escondidos do usuário de sistemas residenciais: eles ficam colocados no interior das caixas acústicas ou arandelas para Home-theater, posicionados entre a saída do amplificador e os alto-falantes. Disso resulta um sistema muito simples, onde um amplificador por canal dá conta do recado.

Produtos mais simples utilizam crossovers chamados de primeira ordem ou de 6 dB/8ª, o que significa que o sinal é atenuado em 6 dB´s a cada oitava para cima ou para baixo na freqüência a partir do ponto de crossover, dependendo da via considerada. Por exemplo, para um tom de 1 kHz, uma oitava abaixo é 500 Hz e uma oitava acima é 2 kHz. O Decibel ou dB é uma unidade logarítmica que neste caso indica a atenuação do sinal. Quanto maior esse número maior a atenuação do crossover.  

Divisores de 6 dB/8ª são simples e, portanto vistos em produtos baratos. Apesar de apresentarem algumas vantagens, como melhor comportamento temporal, eles fazem com que os alto-falantes reproduzam a mesma frequência por um longo pedaço do espectro audível, dada a baixa atenuação. Isso pode ser ruim, pois em função da construção da caixa as frequências podem se adicionar ou se subtrair, gerando picos ou vales na resposta em frequência. Mas o pior problema de crossovers de primeira ordem é que os tweeters acabam recebendo muita energia em baixa freqüência (que eles não deveriam estar recebendo) e, portanto, estão mais sujeitos a serem danificados por excesso de potência em freqüências não desejadas.

Os filtros mais utilizados atualmente são os de 12 dB/8ª ou de 2ª ordem. A complexidade aumenta um pouco, mas a atenuação nas frequências que o alto-falante não trabalha dobra. Logo, o principal problema, que é o excesso de potência em freqüências baixas que chegam ao tweeter, é minimizado. Este tipo de crossover é de longe o mais utilizado, pelo compromisso entre complexidade, atenuação e custo obtidos. Um crossover de 18 dB/8ª ou 24 dB/8ª já se torna muito complexo para ser implementado de forma passiva.

Os crossovers passivos são construídos utilizando capacitores, indutores e resistores, que por estarem na saída do amplificador são itens de tamanho grande e tem custo elevado. Um crossover de primeira ordem e duas vias é bastante simples, podendo ser construído com apenas dois componentes. Já os de 2ª ordem e duas vias necessitam de ao menos quatro componentes.  Caso o número de vias passe de duas para três, o número mínimo de componentes aumenta para quatro para o de primeira ordem e oito para o de segunda ordem. Filtros com ordem e número de vias maiores logo chegam a uma complexidade de projeto considerável e a um número de componentes elevado, o que se reflete na construção e no custo. Logo, crossovers passivos geralmente são compostos de filtros de 2ª ordem com duas vias, chegando no máximo a até quatro vias.   

 Já nos sistemas ativos, os crossovers ficam colocados antes dos amplificadores, de forma que cada via tem de ter seu próprio amplificador, que está ligado diretamente no alto-falante. Esses sistemas são também chamados de bi amplificados (aqueles com duas vias ativas) ou tri amplificados (aqueles com três vias ativas) e assim por diante. A complexidade adicional resultante de um sistema bi ou tri amplificado inibe bastante a aplicação de sistemas ativos em Home-theater, onde o número de canais é de pelo menos cinco.

Porém, com crossovers ativos, as limitações citadas acima desaparecem, pois os filtros estão colocados antes do amplificador e podem ser realizados de forma analógica com componentes de pequeno porte e através de circuitos ativos, que apresentam melhor desempenho e precisão. Além disso, eles podem ser construídos com taxas de 24 ou até 48 dB/8ª, que são filtros excepcionais, com bastante atenuação fora da banda desejada. Alternativamente, os filtros podem ser construídos de forma digital, e implementados através do uso de um microprocessador dedicado chamado de DSP (Digital Signal Processor ou Processador Digital de Sinais). Crossovers digitais são precisos, versáteis e podem ter a ordem e a atenuação que se desejar. Através do software de controle, é possível se modificar a frequência de corte, a taxa de atenuação e até a ordem do filtro de forma simples.

Os circuitos ativos trazem consigo o aumento do número de amplificadores. O crossover fica muito melhor, mas a complexidade do sistema resultante aumenta. No mundo profissional, o ganho de desempenho é amplamente compensado, de forma que o aumento da complexidade não é relevante.

Para finalizar a postagem, devo citar que bi amplificação não é a mesma coisa que bi cabeamento. O último é uma técnica que usa somente um amplificador e cabos separados para alimentar as seções de graves e agudos da caixa acústica. Os resultados são significativamente diferentes dos obtidos com bi amplificação. Mas isso fica para a próxima postagem do blog. Até mais!

Continuando nossa discussão sobre caixas acústicas - mais sobre alinhamentos e vias

Em março passado escrevi sobre a importância dos gabinetes e sobre os principais tipos de alinhamento das caixas acústicas, como a caixa dutada (ou refletora de graves), a caixa selada (ou suspensão acústica), a caixa utilizando o radiador passivo e a caixa do tipo defletor infinito, que é de onde vem o alinhamento obtido com arandelas de teto e alto-falantes para embutir em parede. Ficaram faltando alguns alinhamentos menos usados, como a caixa em linha de transmissão, o tipo isobárico e os tipos band-pass.

O alinhamento do tipo linha de transmissão é o único desses que discutiremos um pouco mais. Nesse caso, a onda sonora traseira do alto-falante é conectada a um duto (que pode ser também um labirinto), preenchido com material absorvente. O material absorvente tem por objetivo dissipar a onda traseira do alto-falante ao longo do duto ou labirinto. Na prática, parte da onda que não é absorvida pode ou não ser usada para reforçar os graves. Devido ao fato de que o comprimento da linha de transmissão deve ser uma fração específica do comprimento de onda da frequência mais baixa que será reproduzida, linhas de transmissão para graves tendem a ser bastante longas. No caso de drivers para médios e agudos o comprimento da linha é bastante reduzido. A carga apresentada pela caixa em linha de transmissão é mais uniforme, especialmente na região de ressonância, melhorando o amortecimento do alto-falante, com o benefício adicional de que a parte não dissipada na linha de transmissão pode ser utilizada para reforçar a onda frontal. Caixas com esse alinhamento produzem graves que chegam a valores bastante baixos em freqüência e também possuem bastante clareza e definição, além de baixa distorção. O grande problema da linha de transmissão é o custo e tamanho da caixa, que são maiores que os outros tipos. Isso limita o uso comercial desse alinhamento, que pode ser visto em produtos mais caros e onde o espaço ocupado não é uma preocupação.

Conforme comentamos em um de nossos textos sobre alto-falantes e caixas acústicas, estas devem incorporar mais de um alto-falante para a correta reprodução do espectro sonoro audível pelo ouvido humano. A quantidade de vias é dada pelo número de freqüências que são separadas para excitar os alto-falantes do sistema, por um circuito interno da caixa chamado de cross-over. Vimos que uma caixa de boa qualidade possui uma combinação de alto-falantes dinâmicos de diversos tamanhos para conseguir responder desde os graves mais baixos até o extremo agudo do espectro de frequências audíveis. Um woofer, que é um alto-falante de maior tamanho, é utilizado para reproduzir os sons graves. Um tweeter é utilizado para reproduzir as frequências médias e agudas. Em caixas mais sofisticadas utiliza-se um terceiro alto-falante para a reprodução dos sons médios, como a voz humana, de tamanho intermediário.

Uma caixa de duas vias possui então um alto-falante para graves e médios- graves e um tweeter para médios-agudos e agudos. O cross-over divide o espectro de frequências do sinal de entrada em dois sinais separados, com uma freqüência de transição usualmente em torno de 3-4 kHz. Logo, o woofer reproduzirá as freqüências do grave mais baixo, em torno de 30-50 Hz até a freqüência de transição, onde o tweeter começa a receber o sinal de áudio, indo de 3-4 kHz até o final do espectro audível, em torno de 20 kHz (algumas caixas de qualidade superior podem respondem até 30, 40 ou 50 kHz).

Já uma caixa de três vias tem um alto-falante para a reprodução dos tons médios, aqueles ao redor da voz humana. Esse alto-falante recebe sinais usualmente entre 1 kHz e 3-5 kHz. Fica-se então com o woofer respondendo de 30-50 Hz até 1 kHz, o médio com resposta de 1 kHz a 3-5 kHz e o tweeter indo de 3-5 kHz até o final do espectro audível. Claro que estes valores de freqüência de transição são valores usuais e pode haver diferença considerável em certos produtos.

Eventualmente podem existir caixas mais sofisticadas que possuem quatro vias, onde a seção de freqüências médias é dividida em duas partes, e cada uma delas excita um alto-falante dedicado, um maior para as freqüências de médios-graves e outro menor para os médios-agudos. As frequências de corte nesse caso costumam ser em torno de 500 Hz, 2 kHz e 5 kHz. A complexidade do cross-over se reflete no preço de um produto desses, de forma que caixas de quatro vias são menos vistas no mercado. Mas sua performance pode ser surpreendente.

Muitas vezes vemos caixas com três vias e quatro alto-falantes, onde geralmente dois alto-falantes de graves são conectados em paralelo. Essas caixas são conhecidas em sua especificação com três vias, quatro alto-falantes.

Mas qual dessas alternativas é a melhor? Tudo depende do uso, categoria e principalmente preço do produto em questão. Uma caixa para som ambiente, sem pretensões maiores de qualidade pode eventualmente utilizar um único falante de 4 ou 5” do tipo full-range, que reproduz grande parte do espectro audível. Mas este tipo de falante não consegue reproduzir simultaneamente os graves mais baixos e os agudos mais altos, servindo tão somente para reproduzir música ambiente num espectro de freqüências de aproximadamente 100-10 kHz, o que não chega a ser classificado como uma reprodução de qualidade. Naturalmente, existem versões bastante sofisticadas desses alto- falantes full-range, que utilizam muita engenharia e materiais especiais, que podem atingir níveis de resposta e qualidade sonora bastante satisfatórios, com a grande vantagem de se eliminar o circuito do cross-over.

Já caixas bookshelves são usualmente construídas somente com duas vias. Essas caixas são geralmente construídas utilizando-se um woofer de 5, 6” ou no máximo 6.5” e um tweeter. Falantes maiores já exigem um alto-falante de médios por uma questão de diretividade, que é, em poucas palavras, a forma como o som se dispersa em função da freqüência. Ou seja, graves são sons onidirecionais (não precisam estar direcionados para o ouvido do usuário para serem bem percebidos), enquanto que agudos são sons que tendem a ser direcionais. Por esse motivo, falantes grandes não podem ser conectados somente a um tweeter e precisam de um alto-falante intermediário para que não haja descontinuidade na diretividade. Assim sendo, bookshelves, que são caixas pequenas, não utilizam falantes de 8”, pois nesse caso a caixa já necessitaria de 3 vias e deixaria de ser uma caixa pequena, pelo tamanho do woofer e da respectiva caixa e também pela necessidade de 3 alto-falantes. Logo, caixas com falantes de 8” ou maiores tendem a ser do tipo torre.

As caixas do tipo torre são caixas apoiadas no chão e utilizam ao menos três vias, conforme discutimos acima. Geralmente elas possuem woofers, com tamanho igual ou maior do que 6”, um médio e um tweeter. Muitas dessas caixas possuem dois woofers de tamanho intermediário trabalhando em conjunto, de forma a terem uma resposta mais estendida e profunda nos graves.

Caixas do tipo bookshelf têm a grande vantagem de, ao serem complementadas com um subwoofer, apresentarem uma performance muito similar ou até superior a de caixas torre sem o complemento do subwoofer. Já as caixas torre podem eventualmente dispensar o uso de subwoofer ativo, mas com certeza terão a desvantagem de necessitar utilizar amplificadores bastante potentes para excitá-las. Já se adicionarmos um subwoofer a uma caixa torre de boa qualidade teremos uma performance bastante superior.

E as arandelas? Basicamente temos o mesmo cenário, arandelas para som ambiente podem possuir um único alto-falante, ao passo que arandelas com falantes maiores possuem duas ou três vias, e tudo depende da qualidade desejada. O autor já ouviu arandelas com qualidade muito boa, mas elas sempre precisam do auxilio de um subwoofer, pois a alinhamento utilizado (defletor infinito), tem naturalmente uma resposta mais pobre em graves que uma bookshelf ou torre de boa qualidade. 

Hoje ficamos por aqui. Até mais!