Como projetar caixas de som 

Cap. 4 – Projetando caixas de som: o que é Decibel?

Ademirjr

Nosso ouvido é um instrumento muito especializado. Dotado de uma mecânica fina e muito precisa, consegue apreciar tanto sons muito fracos, como uma agulha que cai, quanto explosões sonoras de alta intensidade, como um lançamento de um foguete por exemplo.

A unidade de medida de intensidade sonora é o decibel. Esta unidade foi criada para se tratar diferenças entre grandezas como voltagem, corrente, potência etc. A razão principal para a criação desta unidade foi que por se tratar de uma escala logarítmica, pode-se comparar e trabalhar intensidades de sinal muito pequenas com outras muito grandes. Como se não bastasse, nossa audição também reage a estímulos de forma logarítmica, de modo que o decibel torna-se uma unidade que se casa perfeitamente com nossa necessidade.

Se percebece-mos os sons de forma linear ao invés de logarítmica, teríamos muita dificuldades de ouvir sons fracos, como um sussurro, mas se uma porta batesse um pouco mais forte, pensaríamos que se tratava do fim do mundo. Por este motivo, as vezes, não acreditamos que um som está alto demais, pois a partir de certo ponto não percebemos tão bem as diferenças de amplitude.

O decibel é definido como uma razão logarítimica. Para saber qual a diferença em decibéis ao aumentar a potência de um sinal, deve-se primeiro conhecer a potência de referência P0 e a nova potência P1 :

dB = 10 x log(P1/P0)

Por exemplo, a diferença em dB que se consegue ao injetar 100Watts em uma caixa que antes tocava  50Watts é:

10 x log(100/50) = 10 x log(2) = 3dB

Logo, se antes a caixa tocava 110dB a 50W, agora toca 113dB a 100W   

Na prática, quando se dobra a potência, o nível em dB cresce três unidades. 

 A menor variação de intensidade sonora que podemos detectar é 1dB, mas na prática, devido a diferenças fisiológicas entre as pessoas, a média corresponde a 3dB.

A intensidade sonora ou SPL, do inglês “Sound Pressure Level”,  também varia com a distância, por isso sempre que especificar uma caixa ou alto-falante, deve-se dizer a que distância o som foi medido, para que sirva como comparação válida. 

A fórmula é parecida com a anterior. Para avaliar o SPL em função da distância, troca-se as potências pelas distâncias de referência (d0) e nova distância (d1):

dB = 20 x log(d1/d0)

Você perceberá que na prática o SPL cai seis unidades a medida que se dobra a distância de audição

Níveis de pressão sonora de alguns sons:

Ouvir música em volumes muito altos acaba provocando desconforto e cansaço mesmo que antes dos 100dB. O volume ideal para se ouvir música de forma prolongada e sem que provoque desconforto ou dores de cabeça é em torno de 65dB.

Tudo isto foi dito, pois é preciso entender o que é o Decibel , para podermos entender um dado fundamental das caixas de som: A curva de resposta.

É a característica da caixa. A faixa de freqüências que a caixa consegue tocar e a intensidade de reprodução em cada frequencia.

Para se levantar dados para esta curva, um aparelho gerador de sinais de referência, produz uma varredura de freqüências de intensidade constante, que começa antes de 20Hz e vai até depois de 20KHz . Com um microfone capta-se o som da caixa e a intensidade é registrada para cada freqüência. Cada valor é plotado em um gráfico e….

….Ao unir os pontos, temos a curva de resposta da caixa de som, como visto ao lado.

A partir deste gráfico ondulado iremos entender se uma caixa pode tocar bem os tons graves, médios e agudos.

Repare que a curva torna-se plana a partir de 100Hz (apesar das pequenas irregularidades, considera-se plana) e permanece assim até 20KHz. Esta planicidade é importante pois garante que todos os sons compreendidos dentro desta faixa serão reproduzidos na mesma proporção com que foram gravados. Note que abaixo de 100Hz, a intensidade dos sons da caixa cai quase que linearmente. Isto é perfeitamente normal, depende do conjunto falante-caixa. Como é padrão considerar uma tolerância de +/-3dB, pode-se dizer que esta caixa toca de 70Hz a 20KHz a +/-3db. Este rendimento corresponde a quase todas as caixas de conjunto mini-system do mercado.

Sejamos francos, qualquer alto falante, em qualquer caixa, vai gerar som quando for ligado a um aparelho apropriado. De fato tocará música e podemos até compreender todas as palavras que o cantor dissesse. Então você deve estar se perguntando: Para que então tanta ladainha? vamos logo construir esta caixa!

Calma que eu explico:

Um alto falante trata-se de um aparelho que retém em si conceitos de engenharia e conhecimentos muito avançados de mecânica ondulatória. Um projeto de um alto falante, pode demandar de meses a anos de trabalho, dependendo do grau tecnológico da empresa. Durante este período são estudadas as maneiras para que este componente de mecânica fina reproduza o mais fielmente possível a peça musical tal como ela fora executada no ato da gravação. Deve-se considerar ainda que o principal ator neste processo é o ar e que este altera drasticamente suas propriedades de acordo com a temperatura, pressão, umidade etc. Imagine o esforço dos engenheiros em acomodar todas estas variáveis, para que o resultado final seja satisfatório. Durante sua produção, todo o processo é controlado nos mínimos detalhes para que cada peça fabricada seja igual a seguinte, com exatidão nas casas decimais. Sendo assim não podemos pegar um alto falante novinho e instala-lo em qualquer caixa, provavelmente estaríamos jogando por água abaixo todo o trabalho daquelas pessoas. Você acaba comprando um ótimo produto, mas por colocar em uma caixa não adequada, este acaba por não render como você esperava e a sensação é de dinheiro jogado fora. Pergunte para quem trabalha com campeonatos de intensidade sonora, qual a importância de cálculos precisos. Verá a preocupação que eles tem em extrair o máximo dos alto falantes, o que nem sempre se resume a colocar mais potência, mas sim um projeto de caixa mais preciso.

Se a preocupação for com qualidade de reprodução, você realmente irá executar um trabalho que deixaria os engenheiros muito felizes. Isto porque estes veriam seu alto falante realizando exatamente o trabalho para o qual foi projetado. Mas há ainda uma razão importantissima para calcular sua caixa: A caixa errada pode danificar um altofalante, por permitir o movimento descontrolado do cone, por exemplo.

Por estas e outras que o leitor compreenderá de agora para frente a importância dos cálculos das caixas acústicas, porque como o próprio título diz, queremos aqui aprender a construir caixas de qualidade superior!

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