Curso de Caixas Acústicas – Parte 2 – os Médios, Drivers e Tweeters

Após o estudo dos woofers e os sons graves, vamos nos voltar agora para os falantes de médios e agudos. Lembrando que várias das características gerais como potência, sensibilidade, tipo de ímã, construção e uso continuam valendo.

Falantes de agudos: os Tweeters

Vários tipos de tweeters. Acima à esquerda, tweeters de cone de papel. Abaixo à esquerda, tweeters piezoelétricos. À direita, 2 exemplos de supertweeters

Os tweeters são alto-falantes de agudos, e são sempre os menores falantes de uma caixa de som. A maioria tem resposta de freqüência a partir de 5KHz. Existem diversos tipos de tweeters:

a) Piezoelétricos. Fabricados no Brasil pela LeSon e Motorola e alguns outros fabricantes. Os piezoelétricos não têm ímãs como os outros alto-falantes, mas sim um cristal que vibra quando por ele passa a corrente elétrica vinda do amplificador. O timbre é razoável, um pouco “estridente”, “metálico”, como dizem alguns. Os piezoelétricos têm uma grande vantagem: são extremamente baratos, valor próximo a R$ 15,00 . A eficiência é boa, em geral vai de 100 a 108 dB SPL/ 1 W / 1 metro. São utilizados em mercado automotivo, sistemas de baixo custo e até sonorização ao vivo de pequeno porte. Bons exemplos são os famosos Le Son TLC e TLX, encontrados em qualquer eletrônica do Brasil.

TLC-01 da LeSon. Resposta de frequência de 5KHz a 20KHz, sensibilidade 108dB/W/m, dispersão sonora de 90º. Potência máxima 40W RMS.

b) Cone de papel. São tweeters que se parecem com pequenos woofers, tendo cone, bobina, ímã; aparentemente tudo igual, só que de dimensões bem menores. Outra característica é que a parte traseira é do cone é fechada (vedada). Em geral tem tamanho de 1" a 3".  A eficiência é baixa, comparável aos woofers bass-reflex. O timbre é muito mais agradável que os piezoelétricos, mas a maioria desses tweeters não conseguem falar muita coisa acima de 10KHz. São utilizados em sistemas residenciais, sistemas de baixo custo e sonorização ambiente. Também são de baixo custo, entre 10 a 30 reais, dependendo da potência, que em geral não é muita.

c) Domo. São tweeters (piezoelétricos ou de cone de papel) com uma pequena redoma (que pode vir protegida ou não). É como se fosse um cone, só que invertido, para fora em vez de para dentro, e completamente arredondada. Os tweeters tipo domo apresentam uma excelente dispersão sonora, ou seja, os agudos são muito bens espalhados pelo ambiente (próximo a 180ºx180º). Utilizado em sistemas residenciais, por audiófilos, ou em caixas de referência para estúdios. O timbre é muito bom, com agudos claríssimos em alguns modelos baseados em ímas ou apenas razoável, se piezoelétrico.

Tweeter tipo domo. O domo propriamente dito está protegido pela tela metálica, para não sofrer danos que alterem suas características.
Resposta de frequência de 4KHz a 20KHz, sensibilidade de 92dB/W/m (tweeter de ímã), dispersão sonora de 150º.

d) Supertweeter. Invenção da JBL no ano de 1956. Um diafragma acoplado a uma pequena corneta. O timbre é muito bom (o melhor de todos os tweeters), a eficiência é alta (graças à corneta), variando de 102 a até 110 dB/ 1 W / 1 metro. É o tweeter utilizado em sistemas profissionais, e o mais caro de todos (a partir de R$ 30,00) A maioria pode ser desmontado e ter a bobina e o diafragma trocados através de reparos disponibilizados pelos fabricantes, em caso de necessidade (queima/defeito).

 

Supertweeter Bravox. Resposta de 4KHz a 20KHz, sensibilidade de 107dB/W/m, potência máxima 140W RMS.

Falantes de Médios: Mid-range e Drivers de Compressão

Em caixas com woofer pequenos (10" ou menos), estes conseguem responder relativamente bem aos sons médios. Daí ser comum encontrarmos caixas de apenas duas vias, um woofer (graves e médios) e um tweeter (agudos). Mas o que fazer quando o woofer é grande (12”, 15”, 18”) e tem pouca resposta de médios? Nesse caso, precisamos de falantes exclusivos para os médios. São os mid-range (ou simplesmente “médios” mesmo), formando sistemas de 3 vias (graves, médio e agudos). A resposta de frequência típica é entre 500Hz a até 8 ou 9KHz. Os médio podem ser:

a) Piezoelétricos. Existem alguns modelos de tweeters piezoelétricos que conseguem responder a partir de 2KHz (como se fossem mid-tweeter). Apesar disso, são pouco utilizados, pois a qualidade do timbre é inferior.

b) Cone de papel. São pequenos woofers, mesmo! Em geral, de 6", 5" ou 4", com a característica da parte traseira ser vedada. Apesar de existirem mid-range específicos, muitas caixas de som são montadas com woofers de 6”  ou 4” (os mid-bass), como resultados semelhantes. A eficiência é baixa, comparável aos woofers bass-reflex. É mais utilizado em sistemas residenciais, mas existem caixas profissionais com esse tipo de mid-range (as caixas Ciclotron Titanium 1100 e 700 utilizam woofers de 6” na função de mid-range). Em geral tem pouca potência, por isso é mais usado em sistemas residenciais.

c) Drivers de compressão (ou simplesmente chamados de drivers) Drivers são um tipo de alto-falante sem cone, que são rosqueados em uma corneta (comprime-se o som em uma corneta, daí o nome). Em geral tem resposta de freqüência desde 500Hz até próximo a 8KHz, alta sensibilidade (entre 102 e 109 dB/ 1 watt / 1 metro, por causa da corneta) e um timbre muito bom. É o mais utilizado em sonorização profissional no papel de mid-range em sistemas de 3 vias.

 

São também chamados de drivers fenólicos, dada a características de construção de seu diafragma (a peça que vibra, equivalente ao cone dos woofers), feitos de resina de fenol (um produto químico).

d) Drivers Mid-Tweeters. Existem alguns modelos de drivers fenólicos que, devido à sua construção, tem resposta de agudos estendida, conseguindo responder a até 15KHz, alguns até 20KHz. Tem bom timbre mas os drivers fenólicos “puxam” mais para os médios que para os agudos. Usados por alguns fabricantes de caixas profissionais.

Falante de  médios E agudos: o Driver Titânio

Guarde essa palavra: driver titânio. Quando você ouvir, vai se apaixonar! No final da década passada surgiram os drivers com diafragma fabricando em titânio. Externamente, iguais aos drivers já existentes. Internamente… uma revolução. Esse tipo de driver consegue falar tanto agudos quanto médios, perfeitamente. O timbre é excelente, muitas vezes melhor que um conjunto mid + tweeter, seja de qual tipo for. O sistema woofer + driver titânio é cada vez mais adotado em caixas de som profissionais no mundo todo. Só que, infelizmente, o driver ainda é caríssimo (titânio é caro), com valores quase sempre acima de R$ 100,00. Um conjunto de supertweeter e um driver vão custar metade disso. Mas a excelente sonoridade  compensa o gasto!

Driver Titânio (DTi) Oversound 4625

 Drivers, Cornetas e direcionabilidade dos sons médios e agudos

Falamos em drivers, mas falar deles exige que expliquemos as cornetas. Os drivers de compressão são alto-falantes praticamente exclusivos dos sistemas profissionais. A expressão "de compressão" deriva do fato desses falantes gerarem pressão sonora em uma pequena câmara, direcionando as ondas para uma abertura menor que a área do seu diafragma, chamada de garganta, onde é enroscada a corneta.

Cornetas não são alto-falantes, mas elas ajudam os alto-falantes a falar mais e mais longe! Quando nos primórdios da humanidade alguém colocou as mãos em forma de semi-círculo próximas à boca e descobriu que a pessoa longe conseguia ouvi-la melhor, inventou a corneta. O princípio físico das cornetas tem a ver com zonas de alta e baixa pressão, reverberação, etc, que acontece com o som quando passa pela corneta. Alguns instrumentos musicais tais como o sax, o trompete, trombone, tuba, na verdade são grandes cornetas.

A pressão acústica na garganta do driver é transferida gradativamente até a boca da corneta, onde as ondas sonoras aparecem com um grande fluxo de ar. A corneta transforma um pequeno fluxo de ar da garganta em um grande fluxo de ar na sua boca. Isto significa que com um pequeno movimento do diafragma se consegue um grande fluxo de ar – e isso explica a alta sensibilidade dos drivers (que em geral é especificada para um tipo específico ou para várias cornetas).

 

As cornetas são muito importantes nas caixas acústicas pelo papel que elas fazem nos médios e agudos. As cornetas são responsáveis pelo som aumentar (dependendo do tipo de corneta utilizada, um driver "fala" mais ou menos – tem uma sensibilidade maior ou menor), e são as  principais responsáveis pelo som se espalhar.

Se os graves são ominidirecionais, os médios são direcionais e os agudos são extremamente direcionais. Para resolver esse problema, as cornetas tem o papel de “espalhar” o som dos médios e dos agudos para áreas que, de outra forma, não seriam atingidas.

Existem cornetas com a “boca” quadrada,  "boca" retangular e as de "boca" redonda. As cornetas de boca quadrada e as de boca redonda tem dispersão sonora (espalham o som) de maneira igual tanto na vertical quanto na horizontal (as redondas fazem isso melhor). Na média, espalham o som 50º x 50º. Isso quer dizer o seguinte: que conseguem espalhar o som 25º abaixo do centro, e 25º acima do centro, 25º para a esquerda e 25º para a direita. Se alguém estiver fora desses limites, não escutará o som das cornetas (médios/agudos), só os graves.

As cornetas de boca retangular tem dispersão sonora diferente. É comum ter dispersão de 90º por 40º. Isso quer dizer: na horizontal, os sons se espalham 45º para cada lado e apenas 20º para a vertical e para horizontal.

Esses ângulos precisam ser conhecidos pelos técnicos, pois vão influenciar diretamente no posicionamento das caixas acústicas e o resultado sonoro que será ouvido. Quem estiver na área de dispersão da corneta, ouvirá os agudos e terá inteligibilidade. Quem estiver fora dessa área, só ouvirá os graves (que são ominidirecionais).

As cornetas podem afetar também o alcance dos sons. Existem cornetas de "tiro curto" e de "tiro longo". Se a corneta for curta e de boca larga (existem modelos com boca quadrada, retangular ou redonda), ela conseguirá projetar o som em amplitudes verticais e horizontais maiores, ou seja, ela espalha mais o som, mas só a curtas distâncias ("tiro curto"). Já as cornetas com comprimento mais longo (e em geral boca redonda ou quadrada apenas) são as de "tiro longo", produzem um maior dB SPL (maior eficiência), e projetam o som a uma distância maior.

O uso de cada tipo de corneta depende da necessidade, sendo que em caixas em som que usam drivers as de tiro curto são as mais comuns de serem encontradas.

Para quem monta caixas, saiba que as cornetas são compradas separadamente dos falantes, permitindo assim escolher a que melhor se adequa ao tipo de utilização desejada para a caixa.

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Reescrito/revisado em 05/Mar/2008

  1. heriberto:
    Bersan,

    O que posso dizer? excelente, pois com artigos simples podemos aprender e continuar estudando esta matéria que é tão apaixonante como é audio.
    Vou inclusive começar a imprimir para passar ao pessoal da igreja, quem sabe se 10 eu tiro pelo menos um que queira continuar.

    Obrigado

    Heriberto

    Fique todos na GLORIOSA PAZ DO SENHOR
  2. meninodosom:
    "As cornetas podem afetar também o alcance dos sons. Existem cornetas de "tiro curto" e de "tiro longo". Se a corneta for curta e de boca larga (existem modelos com boca quadrada, retangular ou redonda), ela conseguirá projetar o som em amplitudes verticais e horizontais maiores, ou seja, ela espalha mais o som, mas só a curtas distâncias ("tiro curto"). Já as cornetas com comprimento mais longo (e em geral boca redonda ou quadrada apenas) são as de "tiro longo", produzem um maior dB SPL (maior eficiência), e projetam o som a uma distância maior."

    Numericamente falando o que seriam curtas e longas distâncias?
  3. bersan:
    Difícil dizer, pois vai depender do SPL e da Lei dos Inversos dos Quadrados. Leia:

    http://www.somaovivo.mus.br/artigos.php?id=148

    a grande questão é a dispersão sonora que as cornetas lhe proporcionarão. Cornetas mais "abertas", com amplo grau de dispersão sonora, espalham muito o som, e por causa da Lei dos Inversos dos Quadrados tem pouco alcance.

    Já cornetas de ângulo de dispersão pequeno concentram muito som em pouca área, tendo assim um maior alcance (também aplicação da Lei dos Inversos dos quadrados).

    Vou lhe dar um exemplo bem fácil. Eu tenho uma lanterna como esta:

    [img:33ckh8i8]http://www.mundomax.com.br/_lanternas_e_pilhas_ferramentas/lanterna_lampada_fluorescente_4w_negra_245.jpg[/img:33ckh8i8]

    De um lado, ela tem uma lâmpada comum dessas de lanterna. É uma fonte pontual, concentra o foco em um ponto só, logo ilumina bem de longe.

    Do outro lado, ela é uma lâmpada fluorescente. É uma fonte ampla, com amplo grau de dispersão de luz. Excelente para iluminar coisas próximas, mas não serve para longe.

    Para alguns trabalhos, a luz pontual é muito melhor. Para outros, não há dúvida que a lâmpada fluorescente ajuda mais.

    Daí, a grande pergunta prática: se você vai montar caixas para deixá-las bem distante do público, talvez as de tiro longo sejam melhores. Se for para colocar próximas do público, melhor as de tiro curto.

    Não pense em distância, pense na aplicação que você terá, e você entenderá melhor quando deve usar uma e outra.

    Um abraço,

    Fernando
  4. meninodosom:
    Essa parte eu entendi, mas eu gostaria de saber quanto isso representa em metros...
    Mas ai vai variar de modelo pra modelo neh...
  5. bersan:
    E a cada volume também.... os cálculos envolvem índices de diretividade, etc e etc. São possíveis, mas muito complicados.

    Um abraço,

    Fernando
  6. meninodosom:
    Vamos pelo golpe de vista...
    minha igreja tem 20m de comprimento, ai dá pra comprar cornetas tiro-curto sem se preocupar neh...
  7. MarceloCavic:
    Bruno,

    Definir por comprimento é complicado, dá só uma olhada nesse tópico a respeito de posicionamento de caixas e definição de tipos de corneta:

    [url:2sxhgjpa]http://www.somaovivo.mus.br/forum/viewtopic.php?t=1675[/url:2sxhgjpa]

    É muito interessante. Eu tô no mesmo impasse, agora tenho que dar um jeito de fazer os cálculos.

    Abç,

    Marcelo

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