Sensibilidade do alto-falante e SPL máximo: o que os números significam para compradores profissionais

Duas cifras próximas ao topo de todas as fichas técnicas de alto-falantes profissionais causam mais confusão do que quaisquer outras: sensibilidade e SPL máximo. Ambas são impressas em decibéis, ambas são normalmente citadas a um metro de distância e ambas são interpretadas como "quão alto é". Elas não são a mesma medida, e um comprador que as trata como intercambiáveis ​​dimensionará o sistema incorretamente — seja pagando por uma potência de amplificador que o ambiente não precisa, seja especificando caixas acústicas que não conseguem atingir o nível exigido para a aplicação.

Este artigo explica o que cada valor representa, como os dois se relacionam entre si e com a potência do amplificador, e quais perguntas fazer ao fabricante antes que esses números sejam incluídos na especificação de compra. Todos os valores de gabinete citados aqui são os valores publicados na página do produto Audfine correspondente; os valores dos alto-falantes são os valores publicados nas páginas dos transdutores Audfine. Quando uma condição de referência não estiver impressa na folha, o artigo a menciona em vez de presumir que exista.

O que a sensibilidade realmente mede?

Sensibilidade é um indicador de eficiência. Ela indica quanta pressão sonora uma caixa acústica produz a uma determinada distância para uma determinada entrada elétrica, descrevendo, portanto, a eficácia com que a caixa converte a potência do amplificador em saída acústica. Duas convenções são comumente usadas na indústria: 1 watt a 1 metro e 2,83 volts a 1 metro. Para uma carga de 8 ohms, ambas resultam no mesmo valor, razão pela qual aparecem quase indistintamente nas fichas técnicas; para uma carga de 4 ohms, não. Quando uma ficha técnica apresenta apenas o valor em dB sem especificar a convenção, essa é a primeira coisa a se questionar.

O que torna esse número útil nas decisões de compra é a regra dos 3 dB: dobrar a potência do amplificador fornecida a uma caixa acústica aumenta sua saída em 3 dB. Uma caixa acústica com nível de sinal de 98 dB, portanto, atinge o mesmo nível que uma com nível de sinal de 95 dB usando aproximadamente metade da potência do amplificador. Em um sistema com doze caixas acústicas, ou em um local onde a potência disponível é limitada, essa diferença determina quantas caixas acústicas podem ser usadas e quanta amplificação precisa ser comprada e transportada.

É igualmente importante esclarecer o que a sensibilidade não indica. Ela não informa o quão alto o gabinete pode tocar, nem sobre a largura de banda. Um valor obtido no pico da resposta não é comparável a um valor médio em toda a faixa de operação, e nenhum deles indica o que acontece no limite de baixa frequência, onde a excursão, e não a potência, se torna a limitação.

O que descreve o nível de pressão sonora máximo?

O SPL máximo é o limite máximo: o nível mais alto que o fabricante declara que a caixa acústica produzirá, normalmente a um metro de altura. As fichas técnicas diferem em dois aspectos importantes aqui. O primeiro é a potência nominal utilizada para calcular o valor — a potência contínua (RMS) ou a potência de pico. O segundo é se o valor foi calculado a partir da sensibilidade e da potência ou medido em uma caixa acústica finalizada. Um valor derivado da potência de pico será cerca de 3 dB maior do que o valor da mesma caixa derivado da potência contínua, o que é suficiente para distorcer uma comparação entre duas fichas técnicas que, de outra forma, parecem semelhantes.

A relação entre pico e contínuo também é importante para o comportamento do sistema em uso. O valor de pico descreve transientes curtos. O material de programa sustentado fica abaixo dele, porque uma bobina móvel que aquece perde saída — o efeito geralmente conhecido como compressão de potência — e porque o limitador dentro de uma caixa acústica ativa existe especificamente para manter o transdutor dentro de seus limites térmicos e mecânicos.

A distância importa mais do que a maioria das especificações técnicas reconhece. Em condições de campo livre, o nível sonoro cai aproximadamente 6 dB a cada vez que a distância dobra; portanto, uma caixa acústica anunciada com 131 dB a 1 metro terá um nível de aproximadamente 125 dB a 2 metros e 119 dB a 4 metros. Salas reais adicionam ganho de borda, e um conjunto de várias caixas acústicas devidamente acopladas se comporta de maneira diferente; portanto, considere esses cálculos como uma estimativa para planejamento, e não como uma previsão.

Como as duas figuras se relacionam: lendo uma folha de ponta a ponta

A verificação prática consiste em verificar se a sensibilidade, a potência e o SPL máximo são consistentes entre si. A relação é logarítmica: a potência de saída é igual à sensibilidade mais dez vezes o logaritmo da relação de potência. Aplicando isso a três exemplos publicados da linha Audfine:

• NX-915 — Sensibilidade de 97 dB com 400 W RMS: 97 + 10 log ₁₀ (400) ≈ 123 dB, que é o valor máximo de SPL publicado.
• PRX918 — Sensibilidade de 98 dB com pico de 2000 W: 98 + 10 log ₁₀ (2000) ≈ 131 dB, novamente o valor publicado.
• HDL50-A — Sensibilidade de 104 dB com pico de 4400 W: 104 + 10 log ₁₀ (4400) ≈ 140 dB, o valor publicado.

Quando os valores aritméticos e os números impressos diferem, o número impresso é o que deve ser especificado: trata-se do valor publicado pelo fabricante para aquele modelo. A diferença geralmente se explica pelo limite de excursão do limitador, pelos limites de excursão na parte inferior da banda ou por um valor de sensibilidade calculado como a média em uma faixa mais ampla do que o pico da resposta. Em todos os casos, a pergunta que vale a pena fazer é qual a potência nominal da qual o valor de SPL foi derivado. As fichas técnicas completas da caixa acústica ativa NX-915 de 15 polegadas , do subwoofer ativo PRX918 de 18 polegadas e da caixa acústica line array HDL50-A apresentam os três valores juntos.

Sensibilidade ao nível do driver: por que os woofers e os drivers de compressão apresentam leituras tão diferentes?

Os mesmos dois valores aparecem nas fichas técnicas dos transdutores, com uma importante diferença de escala. Um driver de compressão trabalhando em uma corneta é um dispositivo muito mais eficiente do que um cone de radiação direta. Em toda a linha Audfine publicada, os woofers registram entre 95 dB e 98 dB, enquanto os drivers de compressão registram entre 106 dB e 110 dB — uma diferença de aproximadamente 10 dB ou mais; o driver de compressão CD3601 de 1,42 polegadas tem um nível de sensibilidade de 106 dB com uma potência RMS de 50 W, contra 95 dB a 98 dB para os drivers de cone.

Essa diferença explica por que uma caixa acústica passiva de duas vias nunca é simplesmente um crossover com dois alto-falantes conectados diretamente a ele. A seção de alta frequência é atenuada, normalmente por uma rede de resistores no crossover, até que seu nível corresponda ao do woofer. É também por isso que a sensibilidade é um dos quatro itens que devem ser compatíveis quando um transdutor é substituído: instalar um transdutor com sensibilidade diferente altera o equilíbrio da caixa, independentemente da impedância e da estrutura estarem corretas. Os fundamentos por trás desses números são abordados com mais detalhes em nosso guia sobre woofers, tweeters e drivers de compressão .

Sensibilidade e SPL máximo divulgados para toda a gama Audfine.

A tabela abaixo reúne os dois valores conforme aparecem em cada página de produto, juntamente com a potência nominal e a resposta de frequência impressas ao lado. Os valores são reproduzidos exatamente como publicados; a condição de referência de sensibilidade não está impressa nas fichas técnicas e deve ser confirmada na fase de consulta.

Vale a pena observar dois pontos importantes ao longo das linhas de produtos. Primeiro, os cinco modelos de line array ativos variam de 95 dB a 104 dB, portanto, a potência necessária do amplificador para atingir um determinado nível de sinal não é a mesma em toda a família de caixas acústicas, mesmo quando usadas em conjunto. Segundo, os subwoofers se agrupam em 98 dB e 131 dB, mas a potência necessária para atingir esses valores varia de acordo com a caixa: uma caixa com um único alto-falante de 18 polegadas e uma caixa com dois alto-falantes de 18 polegadas atingem o mesmo nível de sinal divulgado, utilizando canais de amplificação diferentes. Questões específicas do sistema, como essas, são abordadas no guia de compra de sistemas de som PA ativos e no guia técnico de line array ativo .

Sensibilidade do driver divulgada: woofers e drivers de compressão

Para compradores que especificam transdutores em vez de caixas acústicas prontas, a coluna de sensibilidade é o primeiro filtro. Os woofers e drivers de compressão da Audfine, já publicados, estão listados abaixo com a potência e a largura de banda impressas na mesma folha.

O que especificar ao comprar de um fabricante de alto-falantes na China?

Um valor em decibéis em uma ficha técnica só é útil para uma fábrica se a solicitação especificar as condições que o justificam. Para compradores que preparam uma solicitação de cotação (RFQ) para um fabricante de alto-falantes profissionais na China , os seguintes itens transformam os dois números em algo que um fornecedor possa cotar e usar como base para a produção:

1. Indique a referência. Informe se a sensibilidade necessária é de 1 W/1 m ou 2,83 V/1 m e a impedância nominal à qual o valor se aplica.
2. Informe a largura de banda. Pergunte se o valor apresentado é um pico único ou uma média em uma faixa específica, e solicite essa faixa em hertz.
3. Pergunte como o valor de SPL foi obtido. Se foi calculado a partir da sensibilidade e da potência, ou medido em uma caixa acústica — e, em caso afirmativo, se foi utilizado o valor RMS ou o valor de pico.
4. Defina uma tolerância. Uma tolerância especificada (±1 dB ou ±2 dB) é o que torna o valor verificável nas amostras recebidas.
5. Indique o nível de som desejado para a distância de audição, não para 1 metro. Informe o nível necessário na última fila de caixas acústicas e a distância de projeção, para que o fabricante possa calcular a quantidade de caixas necessárias.
6. Indique a potência disponível por canal do amplificador. A sensibilidade e a potência disponível, em conjunto, determinam se um modelo pré-selecionado atinge o objetivo.
7. Para caixas acústicas ativas, pergunte qual a função do limitador DSP interno. A configuração do threshold determina, em grande parte, quanto do valor de pico divulgado é utilizável no material de áudio.
8. Para programas OEM e de marca própria, especifique se os dados publicados devem ser reproduzidos. Solicite unidades de amostra e dados de medição antes do agendamento da produção.

Perguntas frequentes

Um valor de sensibilidade mais alto é sempre a escolha certa?

Não por si só. Um valor mais alto significa menos potência do amplificador para o mesmo nível, o que é importante quando a potência é limitada ou quando várias caixas acústicas compartilham um único amplificador. Ele não diz nada sobre a largura de banda, sobre a faixa de frequência em que a caixa acústica reproduz graves ou sobre quanta potência está disponível antes que o limitador entre em ação. Analise-o em conjunto com a resposta de frequência e a potência nominal.

É possível comparar os valores máximos de SPL (nível de pressão sonora) entre dois fornecedores?

Somente se ambos os valores forem obtidos da mesma maneira. Um valor calculado a partir da potência de pico será cerca de 3 dB superior a um calculado a partir da potência contínua para o mesmo gabinete. Antes de comparar, pergunte a cada fornecedor qual valor foi utilizado e se o número foi medido ou calculado.

De quanta potência de amplificador um gabinete precisa?

Trabalhe a partir do nível alvo, e não da caixa acústica. Cada vez que a potência é dobrada, adiciona-se 3 dB; portanto, passar de uma caixa acústica de 95 dB para uma de 98 dB equivale a reduzir pela metade a potência do amplificador para a mesma saída. Quando o nível alvo é fixo, a sensibilidade determina a especificação do amplificador.

Esses valores mudam quando vários gabinetes são usados ​​juntos?

Sim. Caixas acústicas acopladas que emitem o mesmo conteúdo de baixa frequência somam o nível, enquanto caixas adjacentes que cobrem diferentes partes da banda não somam da mesma forma. Os valores publicados para caixas acústicas individuais são o ponto de partida, não o resultado final do arranjo — por isso, as configurações do arranjo devem ser especificadas com o fabricante, em vez de serem extrapoladas.

Onde posso encontrar as condições de referência para os valores de Audfine?

Os valores publicados são reproduzidos em cada página de produto. Caso uma ficha técnica não apresente a convenção de medição ou a derivação do valor SPL, envie o número do modelo com sua consulta e a equipe de engenharia confirmará, juntamente com os dados dimensionais e a disponibilidade de amostras.

Conclusão

A sensibilidade indica a eficiência com que uma caixa acústica converte a potência do amplificador em saída; o SPL máximo indica o limite máximo de saída especificado pelo fabricante. Compare o primeiro com o seu orçamento para amplificadores, o segundo com o nível de volume necessário à distância de audição e confirme a referência de ambos antes de os considerar nas especificações. Os valores da Audfine publicados acima fornecem aos compradores um conjunto consistente de números para comparar dentro da gama de produtos e para apresentar em orçamentos.

Para medições específicas do modelo, unidades de amostra ou consultas de OEM, entre em contato com a equipe de engenharia da Audfine, informando o nível e a distância de projeção desejados.