“Alto-falantes e caixas” é um tema inesgotável, e não serei eu quem tentaria esgotá-lo em apenas duas colunas. Entretanto, a menção de alguns parâmetros e conceitos é sempre útil e não me custa nada repeti-los ou enfatizá-los, de forma a tentar dar um mínimo de ajuda a quem não tem familiaridade com o assunto.

O investimento financeiro em caixas acústicas para música ou home theater é bem maior do que aquele feito em outros componentes da cadeia de reprodução. Uma das razões é a necessidade de multiplicar o número de caixas em função do número de canais de áudio existentes no sistema e de aplicar designs diferentes para cada um desses canais.

É importante assinalar que, sendo um componente crítico no sistema, a economia de gasto pode potencialmente arruinar toda a instalação, a despeito da qualidade intrínseca dos demais componentes.

Estabilidade e inércia

A segurança é particularmente crucial na instalação de caixas acústicas. É por isso que o suporte para caixas é tão importante quanto as caixas propriamente ditas. Toda caixa acústica deve preferencialmente ser instalada em uma superfície estável.

As caixas de tamanho médio e pequeno (tipo bookshelf) carecem de um suporte adequado. Uma atenção especial é sempre dada ao par de caixas dos canais frontais esquerdo e direito. Em princípio, não pode haver qualquer interação física entre a caixa e o seu suporte.

Por isso, além da estabilidade, inércia é a palavra-chave para definir o que é um bom suporte! Não só isso, mas ela deve se estender até o chão onde o suporte está pousado.

Ressonância

Idealmente, a caixa acústica deveria não se acoplar nem interagir com o resto do suporte ou do chão. Se ela permanecer acoplada ao suporte, o que é comum, toda e qualquer freqüência de ressonância com o mesmo irá colorir o som, através de uma segunda fonte de emissão de sinal, introduzindo assim distorção do sinal de origem. Explicando um pouco melhor: a freqüência de ressonância é aquela na qual um objeto emissor (caixa acústica) faz vibrar um segundo objeto (suporte). Suportes ideais, portanto, devem ter uma freqüência de ressonância fora do espectro de emissão da caixa.

Em tempos de outrora, vários fabricantes faziam um suporte com uma parte central oca, dentro da qual o usuário enchia de areia. Com isso, a freqüência de ressonância tende a ficar bem abaixo do espectro de emissão da caixa.

Spikes

A função dos spikes é reduzir o acoplamento a um ponto mínimo. Para isso, ele é desenhado de maneira a ter na ponta um cone invertido. O spike pode ser instalado na base da caixa acústica, quando ela é montada no suporte, na base deste ou em ambos. Se a caixa está firmemente acoplada a um suporte inerte, basta instalar os spikes na base do suporte.

A participação do movimento vibratório pelo assoalho onde o conjunto suporte e caixa está pousado pode ser significativa, em função do tipo de assoalho existente na instalação. Neste caso, a instalação de spikes diminui e pode até anular esta interação.

A ponta dos spikes é capaz de furar carpetes e assoalhos de madeira. Uma forma de evitar isso é colocar uma peça metálica plana entre o spike e o assoalho. Vários fabricantes vendem um kit contendo esta peça, geralmente no formato de uma moeda.

Uma solução doméstica

O uso de spikes não é consensual na comunidade de entusiastas de áudio. Alguns até advogam usar pés de borracha, de forma a formar uma camada de ar entre os componentes da interação caixa acústica, suporte e chão.

Existe uma solução doméstica, do tipo “faça você mesmo”, que resolve todos esses problemas de uma vez só e não deixa margem para dúvidas. O seu único percalço é que ela só pode ser feita para um tipo específico de instalação. Em compensação, o gasto de material e o custo estão muito abaixo dos melhores suportes vendidos no comércio.

Esta solução consiste no uso de pedra de granito ou mármore para a fabricação do suporte. O usuário pode se valer de um projeto super simples e mandar montar as peças em uma marmoraria, na cor exata do seu interesse.

A inércia do suporte de pedra é suficiente para neutralizar qualquer transmissão de energia produzida pela caixa acústica. E aí pouco importa se a caixa ou o suporte terão pés de borracha, spikes ou qualquer material isolante, porque o amortecimento vibratório é bidirecional.

O design pode ser feito em casa, observando-se as dimensões da caixa. Aconselha-se a usar o mínimo de material em pedra possível, para evitar a sobrecarga de peso no transporte e o custo das peças. Eis aqui um exemplo prático:

As peças de pedra são cortadas, polidas e depois coladas na marmoraria. No design mostrado acima, uma haste interna foi acrescentada, para garantir a correta sustentação do tampo superior. Depois da montagem, o resultado ficou assim:

Este projeto foi feito, muitos anos atrás, para um par de caixas JBL E30. O lado vazado é usado para colocar a frente da caixa. A montagem final, com a caixa assentada, é mostrada a seguir:

Uma solução semelhante é aplicada ao canal central. Neste caso, o design é ainda mais simples:

Difração, refração e reflexão

O som se propaga na forma de ondas, em todas as direções, a partir de um ponto de origem. Quando ele encontra uma superfície ou obstáculo esta onda muda de comportamento. A mudança pode ou não ser significativa para o processo de audição, dependendo do tipo de superfície.

Em teoria, uma mudança de direção pode ser observada quando o som passa por orifícios, portas, etc. (difração da onda) e quando muda de um meio para outro (refração da onda), no caso do áudio por diferença de temperatura em partes da sala. A temperatura tem influência direta sobre a velocidade de propagação da onda sonora: quanto mais alta mais rápido o som viaja e vice-versa.

Se a onda sonora encontra uma superfície dura, a maior parte da sua energia é refletida, mas se encontrar uma superfície macia, a situação se inverte: a maior parte é absorvida pelo meio (carpete, por exemplo) e uma parcela menor é refletida.

O equilíbrio entre superfícies e materiais na sala de audição melhora a percepção do som para quaisquer sistemas de caixas acústicas. O estudo e o tratamento de salas é um trabalho especializado, que exige técnicos em acústica. Sem opções de mandar executar ele próprio ou contratar um especialista, o usuário ainda assim pode conseguir resultado razoáveis. Basta observar alguns princípios fundamentais de acústica:

Primeiro, deve-se evitar salas quadradas. O formato da sala com paredes simétricas facilita a formação de ondas estacionárias, ou seja, ondas cuja posição no espaço é constante. A estacionária é criada pelas sucessivas reflexões da onda de origem, que interagem entre si. Esta interação ocorre quando duas ondas de mesma freqüência e amplitude, viajando em sentido opostos, se encontram.

Essas duas ondas se superpõem, criando uma onda nova, que é o somatório das ondas anteriores. Esta nova onda, entretanto, terá como característica duas amplitudes distintas: uma de valor mínimo, chamado de nodo, e outro, com valor máximo, o antinodo.

Em condições normais de propagação, a energia da onda sonora é paulatinamente perdida, quando refletida por paredes adjacentes, até um ponto em que ela se extingue naturalmente. A onda estacionária, uma vez formada, prolonga o tempo de extinção da onda original.

Existem fórmulas domésticas para evitar a formação de ondas estacionárias, em função do ambiente. Nenhuma delas se aplica de forma absoluta em ambientes diferentes, porque em cada lugar a decoração muda, e com ela muda o som também.

Poltronas, carpetes e cortinas tendem a absorver uma parte significativa da energia da onda, e com isso afetam a maneira como as ondas refletem e voltam para o ambiente. A simples mudança de peças funcionais ou decorativas é suficiente para alterar a maneira como o som se propaga.

Combatendo os efeitos das ondas estacionárias

Um dos resultados da formação de estacionárias é a ênfase artificial de uma determinada freqüência, em detrimento das outras. Além disso, os seus nodos poderão criar na sala pontos onde a reprodução de algumas freqüências é nula.

Se, ao andar pela sala, durante a reprodução de um sinal de teste, o som oscila entre alto e nulo, isto é um indicativo da presença indesejável de ondas estacionárias.

Cada tipo de sala tem o que se chama de modos de sala, que são um conjunto de freqüências que irão entrar em ressonância, após colidirem com uma das paredes da sala. Em decorrência disso, ocorre uma formação tridimensional de ondas estacionárias.

Para diminuir os efeitos de ondas estacionárias algumas coisas ajudam. Uma delas é aumentar a quantidade de material absorvente na sala, como foi comentado acima. Existe um outro recurso semelhante, usado por audiófilos, que é o bass trap (ou “armadilha para graves”). As armadilhas nada mais são do que material absorvente (espuma, por exemplo) colocadas em locais estratégicos da sala. O seu efeito principal ocorre em sinais contendo freqüências abaixo de 200 Hz. A armadilha diminui a ressonância de sons graves mais eficientemente quando instalada nos cantos da sala.

A importância da reprodução na faixa de médios e agudos

O ouvido humano tem a sua maior sensibilidade na faixa das freqüências médias e, portanto, é nesta área que qualquer caixa acústica tem que dar o melhor de si. A correta reprodução de médios torna o som da maior parte do conteúdo musical claro para a percepção do ouvinte.

Mas, é preciso levar em conta que sons fundamentais são acompanhados de sons harmônicos, que são múltiplos do primeiro. O primeiro harmônico, por exemplo, é emitido numa freqüência com valor duas vezes maior do que o som fundamental. Se, por exemplo, o som fundamental é de 3 kHz, o seu primeiro harmônico se dará em 6 kHz, som este que pode estar fora da faixa de reprodução do alto-falante de médios. Para reproduzir 6 kHz com competência é preciso ter na caixa um tweeter de boa qualidade.

A interação entre os drivers de médios e de agudos é, portanto, de enorme importância para o equilíbrio tonal da reprodução de uma caixa acústica. Painéis isodinâmicos eliminam este problema estendendo a resposta de freqüência de médios até agudos, através de uma membrana de emissão única.

A teoria por trás do ultra-tweeter

Existe um consenso entre pesquisadores e observadores que o ser humano não consegue ouvir sons acima de 20 kHz. Mulheres e crianças são mais privilegiadas do que os homens, neste particular. E existe uma clara tendência de perda de audição de alta freqüência, à medida que a idade biológica das pessoas avança.

Então, quando se trata de contemplar a instalação de um ultra-tweeter em uma caixa acústica fica no ar (sem trocadilho) a pergunta indagando se faz algum sentido envolver um alto-falante deste tipo, em qualquer projeto. E como vários modelos à venda têm incorporado esses drivers, o questionamento passou a ter novamente alguma significância.

Existem aqueles que defendem a interação de freqüências ultrassônicas com freqüências que estão dentro da faixa de audição, e que são importantes para a apreciação do conteúdo musical.

Esta teoria é proposta em oposição à alegada existência de subharmônicos no conteúdo musical. Esses subharmônicos seriam frações de sons fundamentais criados por alguns instrumentos, na forma de sons supersônicos. Sem o ultra-tweeter estes sons fundamentais não seriam reproduzidos e os seus subharmônicos então não seriam criados nem ouvidos.

A noção de que freqüências ultrassônicas podem interagir naturalmente com freqüências mais abaixo eliminam a possibilidade de existência dos sons subharmônicos. Mas, neste caso, é possível se admitir também que sons criados por esta interação seriam gerados como uma forma de distorção, o que contra-indicaria o uso de um ultra-tweeter.

Em outra vertente, pode-se admitir que, embora discutível, o ultra-tweeter seria capaz de “corrigir” a resposta de freqüência dos sons agudos, tornando-a agradável ao cérebro. Um trabalho publicado no Journal of Neurophysiology, e citado na Internet por experts, tenta justificar a emissão de ultrassons como elemento empático durante uma apresentação musical.

Muito dessas teorias pode cair por terra, pelos seguintes motivos: 1 – incapacidade do ouvido humano de escutar ultrassons; 2 – limitação do áudio digital padrão (PCM-CD) em 22 kHz; 3 – incapacidade de microfones de estúdio em capturar sons acima de 15 kHz. Neste último aspecto, vale a pena notar que várias das gravações consideradas pelos audiófilos como referência datam da época em que esta limitação de captação era conhecida.

Por outro lado, a mesma controvérsia abre as portas para justificar a gravação e reprodução de mídia digital com freqüência de amostragem acima de 44.1 kHz: em 96 kHz e 192 kHz a resposta de freqüência sobe para 48 kHz e 98 kHz, respectivamente. Note-se que o padrão atual de masterização ou transcrição analógico-digital nos estúdios é 96 kHz a 24 bits, tendo subido ultimamente para 192 kHz e 24 bits, com excelentes resultados, mesmo que reduzidos ao CD, que é formatado em 44.1 kHz e 16 bits.

Subwoofers

Caixas acústicas frontais de amplo espectro de emissão podem facilmente chegar a reproduzir sons abaixo de 50 Hz. Porém, existe uma tendência à redução de eficiência na emissão destes sons, à medida que a freqüência desce a níveis infrassônicos.

Esta é, em última análise, uma das melhores justificativas para a instalação e uso de um subwoofer. Quando bem desenhado, ele é capaz de reproduzir sons entre 150 Hz e 20 Hz, embora haja quase sempre uma perda na parte inferior desta faixa de resposta de freqüência.

A maioria dos subwoofers comerciais tem comprometimentos de design, motivo pelos quais muitos audiófilos preferem fazer o seu. O subwoofer deve preferencialmente ser acompanhado de amplificação própria de alta potência.

Quando, além de amplificador próprio, o subwoofer é dotado de crossover interno, é preciso tomar cuidado para evitar que sinais de áudio que já tenham passado por um crossover externo (A/V receiver, por exemplo) passem por este crossover. Os modelos à venda prevêem isto, acrescentando um interruptor com no nome de “LFE” (ou algo semelhante), para contornar o crossover interno do sub.

Articulação de notas graves

A reprodução correta de graves ocorre quando o ouvinte percebe uma uniformidade entre os sons fundamentais e os seus harmônicos. A localização de graves no espaço se dá pela identificação desses harmônicos. Uma reprodução articulada de graves dá a sensação de estabilidade no espaço da presença dos instrumentos que emitem esses sons, como por exemplo, cellos e contrabaixos. Os sons graves articulados são sempre limpos e precisos.

O ouvido humano, entretanto, tem baixa sensibilidade para sons abaixo de 50 Hz. À medida que o som entra na faixa abaixo dos 40 Hz a percepção do mesmo é praticamente nula. Em torno de 20 Hz o som grave pode ser sentido, mas não escutado.

Bons subwoofers tendem a reproduzir com eficiência sons na faixa de 40 Hz e um pouco abaixo. Os melhores poderão chegar próximo de 20 Hz. Quem vai determinar se o maior alcance terá impacto na audição é o ouvido do usuário, já que a sensibilidade e a faixa útil de audição variam de pessoa para pessoa.

A importância do canal central

Depois que o formato Dolby Stereo foi estabelecido, lá pelo meio da década de 1970, houve uma mudança radical no processo de mixagem dos filmes. Anteriormente, os três canais frontais, dispostos ao longo da tela de cinema, eram todos usados para a reprodução do diálogo e os da ponta para a reprodução de música. Depois do Dolby Stereo, quase 100% do diálogo é concentrado no canal central, e os canais laterais esquerdo e direito quase que exclusivamente usados para a trilha sonora.

Embora o ambiente doméstico seja menor do que o das telas de cinema, ainda assim a interpolação do canal central ganha importância, em função da necessidade de aumentar a clareza e principalmente a localização espacial do diálogo nele contido, para quem assiste filmes sentado fora do eixo frontal de propagação das caixas (“sweet spot”). Sem o canal central, o diálogo tende a se deslocar, para o lado em que o usuário está sentado, à esquerda ou à direita.

Em se tratando de reprodução de música, a inserção de um canal central é controversa, mas não menos necessária. Desde tempos imemoriais, aficionados por música e por áudio repudiam o canal central, considerando-o desnecessário. Uma das desculpas é a destruição da imagem frontal e da coerência de fase entre os três canais.

Acontece que nos processadores pós Dolby Digital existe uma previsão de ajuste de retardo entre todos os canais, e este ajuste contempla a distância entre cada caixa e o ouvinte, escolhida uma posição de referência (“sweet spot”).

Quando se trata do trio frontal de caixas, qualquer discrepância de fase pode ser e é compensada por este ajuste. A compensação é feita por computação, uma vez entrada as distâncias das caixas no processador. O ajuste em si sequer é crítico, mas de outra forma, preciso o suficiente para evitar erros.

O usuário, por outro lado, para garantir a perfeita reprodução dos canais frontais, deve casar em timbre as três caixas. A maioria dos fabricantes prevê este casamento, colocando à disposição um canal central compatível com as caixas laterais escolhidas.

Uma vez este casamento realizado, o som frontal deverá ter uma uniformidade espacial, sem quebra entre uma caixa e outra. Para ter certeza de que isto está ocorrendo o usuário pode se valer de gravações de música clássica orquestral ou, se tiver disponíveis, gravações multicanais em formato 3.0 ou 5.1. Para usar gravações estéreo de dois canais, recomenda-se ajustar o processador para Dolby ProLogic II/IIx em modo de música.

Gravações de referência

É também recomendável fazer medições de nível de reprodução das caixas com o uso do gerador de ruído rosa do processador multicanal em uso e com a ajuda de um medidor de pressão sonora, ajustado para peso C e velocidade lenta, de acordo com as instruções do fabricante, ou com receitas de uso geral para áudio.

Existem pilhas de discos de teste para esta finalidade, porém eles são bem mais úteis quando contém gravações de música como referência de desempenho das caixas, em situações específicas.

Nada impede, entretanto, que o usuário não possa ter as dele. Quem nunca fez isso, eu recomendo escolher discos de gravadoras dedicadas ao audiófilo, muitas das quais usam técnicas minimalistas para registro de música, em geral um microfone estéreo, dois em arranjo Blumlein, ou três em arranjo Decca Tree, já explicado nesta coluna.

As técnicas minimalistas de gravação são as que melhor preservam a relação de fase entre os instrumentos. Deve-se evitar usar como referência gravações processadas, como aquelas usadas em discos comerciais de música popular. Não é incomum estas gravações apresentarem uma grande compressão (artifício usado para fazer a música tocar mais alto) e com isso toda a dinâmica da apresentação dos músicos fica automaticamente comprometida.

Uma vez feitos todos os ajustes de retardo e nível, evite mexer nos mesmos. Erros de mixagem são comuns e devem ser ignorados. No caso de filmes, use sempre o nível dos diálogos como referência. [Webinsider]

…………………………

Conheça os serviços de conteúdo da Rock Content..

Acompanhe o Webinsider no Twitter.