LOS AURICULARES

Los auriculares de un ordenador son un periférico capaz de convertir señales eléctricas provenientes del PC en señales acústicas que nuestro oído es capaz de captar. Unos auriculares de buena calidad son indispensables para escuchar música, ver películas o jugar a un shooter, en los que es básico saber la dirección por la que vienen los enemigos.

 

A continuación encontrarás todo lo que debes saber en relación a este periférico: sensibilidad, SPL, impedancia, damping factor, respuesta plana en frecuencia, drivers dinámicos, electrostáticos, de armadura balanceada, magnetoplanares, la THD, auriculares in-ear o intraaurales, on-ear o supraaurales, over-ear o circumaurales, inalámbricos o con cable...

Auriculares gaming para PC marca Kotion, modelo EACH G4000, color rojo y negro

 

SENSIBILIDAD DE LOS AURICULARES

La sensibilidad, eficiencia o rendimiento de unos auriculares es el nivel de presión sonora que genera el diafragma móvil a 1 cm de distancia cuando es excitado por una señal de 1 mW de potencia y una frecuencia de 1 kHz. El nivel de presión sonora (SPL, Sound Pressure Level) se mide en dB y los fabricantes dan el valor para 1 kHz porque el SPL varía con la frecuencia, según podemos ver en el ejemplo de la gráfica siguiente:

Gráfica del nivel de presión sonora en dB (SPL, Sound Pressure Level) en función de la frecuencia

Podemos considerar como sensibilidad alta un SPL por encima de 105 dB y una sensibilidad baja por debajo de 95 dB. Unos auriculares con una sensibilidad alta necesitarán menos potencia de entrada para reproducir el mismo volumen de sonido que otros con una sensibilidad más baja.

 

Consejo: la sensibilidad no es el parámetro más importante en unos auriculares de PC, ya que al tener el driver tan cerca de nuestros oídos es difícil que nos falte potencia de sonido. Por otro lado, una sensibilidad más alta no nos garantiza una mejor calidad de sonido, más bien al contrario, puede incrementar el nivel de distorsión y empeorar su respuesta en frecuencia. Yo me decantaría por una sensibilidad intermedia, entre 95 y 105 dB.

LA IMPEDANCIA DE LOS AURICULARES

​La impedancia mide la oposición que presentan los auriculares al paso de corriente alterna a través de sus componentes eléctricos y se mide en ohmios (Ω). Cuanto más alta sea, más potencia necesitarán los auriculares para funcionar correctamente. Smartphones, tablets y ordenadores requieren auriculares de baja impedancia, ya que sus potencias de salida son bajas. Unos auriculares de alta impedancia requerirán de un amplificador intermedio que incremente la potencia que llega a los auriculares. Si quieres una explicación más científica, consulta la ley de Ohm (Voltaje = Intensidad x Resistencia) y la relación entre la potencia y la intensidad (Potencia = Voltaje x Intensidad).

 

Visto de otra forma: supongamos que aplicamos exactamente la misma señal de entrada a dos auriculares con impedancias distintas: el primero de 16 Ω y el segundo de 32 Ω. Podemos asegurar que la corriente que circulará a través del primero es mayor que la que circulará a través del segundo (menor impedancia implica menor oposición al paso de corriente). La consecuencia directa de este hecho es que cuanto menor sea la impedancia del auricular menos consumirá. Más importante aún, para la misma potencia de entrada, el auricular con menos impedancia generará más potencia sonora.

Para terminar de entender lo explicado anteriormente, veamos cuáles son los dos casos extremos en los que tendremos problemas debido a la impedancia de los auriculares:

Reproductor de poca potencia (smartphone) y auriculares con alta impedancia: la corriente máxima que el reproductor puede hacer pasar por los auriculares no es suficiente para activar sus drivers, por lo que el sonido será débil y de poca calidad.

Reproductor de mucha potencia (reproductor de CD + amplificador) y auriculares de baja impedancia: la corriente de salida del amplificador puede resultar excesivamente alta para los auriculares, pudiendo llegar a quemarlos. Para evitar esto, los amplificadores disponen de varias entradas para auriculares con distintas impedancias.

Auriculares para PC, marca Turtle Beach, modelo Recon 200, color negro

 

Hasta ahora hemos visto que la impedancia de los auriculares tiene que estar adaptada a la potencia de salida del reproductor. Ahora veremos que también hay que adaptarla a la impedancia interna del reproductor.

La relación entre la impedancia de los auriculares y la impedancia del reproductor se conoce como factor de amortiguamiento o Damping Factor (DF). Es decir, si la impedancia del auricular es Za=32 Ω y la impedancia del reproductor es Zr=8 Ω, tenemos un DF = Za/Zr=32/8 = 4. Cuanto mayor es el DF menos vibraciones residuales generarán los altavoces, por eso este parámetro es crítico para los altavoces de graves por el elevado tamaño de sus membranas.

​Consejos:

-Te recomiendo que el DF de tus auriculares y de tu reproductor (tarjeta de sonido o placa base) esté entre 2.5 y 8, aunque lo ideal es DF=8. El caso ideal más común se da cuando los auriculares tienen una Za=32 Ω y tu reproductor tiene una Zr=4 Ω.

-No se debe conectar unos auriculares con Za < Zr, ya que la distorsión sería muy notable, aparte de que podríamos dañar el reproductor.

RESPUESTA EN FRECUENCIA DE

LOS AURICULARES

 

​El oído humano es capaz de percibir sonidos cuya frecuencia se encuentre entre 20 y 20000 Hz. Por debajo de 20 Hz están los infrasonidos y por encima de 20000 Hz se encuentran los ultrasonidos, utilizados en medicina para fisioterapia, detección de objetos, medida de caudales, distancias, etc. El margen de frecuencias audibles se divide en tres zonas o bandas de forma aproximada:

Graves: de 20 a 400 Hz

Medios: de 400 a 1600 Hz

Agudos: de 1600 a 20000 Hz

En la zona de graves podemos encontrar instrumentos como el bajo y el trombón, en la zona de medios la mayoría de voces y en la zona de agudos la flauta y el violín, por ejemplo. Cualquier pieza musical contiene frecuencias en casi toda la banda, aunque dependiendo del estilo la distribución variará.

Un equipo de reproducción de audio ideal y perfecto (no existe) nos permitiría escuchar cualquier pieza musical exactamente como está grabada, sin alterar su contenido frecuencial. Este comportamiento ideal se conoce como respuesta plana en frecuencia.

Como era de esperar, la respuesta en frecuencia de los auriculares no es plana, es decir, es un equipo que trata de forma diferente unas frecuencias y otras. Este es el motivo principal por el que una misma canción puede sonar tan diferente en dos auriculares de distinto fabricante.

Unos auriculares con una respuesta en frecuencia muy poco plana pueden enfatizar o atenuar los agudos, medios y/o graves, dando como resultado un sonido distorsionado y poco agradable para los oídos. Los fabricantes indican en ocasiones en sus especificaciones técnicas la máxima variación entre frecuencias de salida, es decir, la diferencia entre la más enfatizada y la más atenuada. Es habitual elegir como nivel de referencia 1 kHz, para la que se asigna un valor de salida de 0 dB y luego analizar el resto de frecuencias, expresando la diferencia respecto a 1 kHz. Veamos por ejemplo la respuesta en frecuencia siguiente:

Respuesta en frecuencia auriculares

Vemos que para la frecuencia de 1 kHz el valor de salida es de 0 dB. El resto de valores son variaciones respecto a esta frecuencia. Podemos decir de estos auriculares que su comportamiento es bueno ya que las variaciones de salida para las distintas frecuencias están entre ±6 dB, resultando una respuesta en frecuencia bastante plana que ofrecerá un sonido de calidad.

EL TRANSDUCTOR ELECTROACÚSTICO

O DRIVER DE LOS AURICULARES

El transductor electroacústico o driver es el elemento que traduce los impulsos eléctricos de la señal de audio en ondas sonoras. Habitualmente los fabricantes hacen referencia sólo al tamaño del diafragma que vibra y al tipo de imán utilizado, sin comentar nada respecto al resto del driver. Los fabricantes se refieren al diafragma de formas muy diversas: disco, unidad de disco, driver, controlador o membrana y únicamente informan de su diámetro y del material del imán (neodimio) lo que no nos dice gran cosa respecto a la calidad y tipo de sonido de los auriculares. En la imagen podemos ver el despiece de un auricular que dispone de dos drivers: uno para las frecuencias altas y otro para las medias y bajas.

Despiece auricular in-ear, mostrando el driver de alta frecuencia y el driver de media y baja frecuencia.

 

 

Más importante que el tamaño de la membrana o mal llamado "disco" es la tecnología utilizada para hacer vibrar dicha membrana. A continuación, veremos los tipos de drivers más utilizados y la tecnología que emplean para generar las ondas sonoras.

 

Drivers dinámicos

La señal eléctrica de audio se inyecta a una bobina móvil, la cual genera un campo magnético que cambia de sentido en función de dicha señal. Muy cerca de esta bobina se encuentra un imán, el cual genera campos magnéticos permanentes. Los campos magnéticos variables de la bobina y los permanentes del imán generan fuerzas de atracción y repulsión que moverán la bobina y en consecuencia la membrana a la que está unida, generando las vibraciones (ondas sonoras) que llegan a nuestros oídos.

Elementos que componen un altavoz de bobina o altavoz dinámico

Son los más comunes y los podemos encontrar en la mayoría de auriculares on-ear y over-ear, que más adelante trataremos. Reproducen muy bien los graves a volúmenes intermedios, aunque debido a limitaciones en el desplazamiento de la bobina, se pueden producir sonidos imprecisos para volúmenes altos, siempre dependiendo del precio, que es extraordinariamente variable.

Drivers electroestáticos

Estos drivers se asemejan a un gran condensador. Disponen de dos grandes placas fijas a las que se aplica la entrada de audio, previo paso por un transformador. Entre las dos placas existe una fina lámina de polyester impregnada de material conductivo, la cual actúa como diafragma móvil. La variación de la señal de audio origina campos eléctricos variables que van de una placa fija a la otra, lo que hace vibrar la membrana móvil que está entre ambas, generando en consecuencia ondas sonoras. Su coste es muy superior al de los altavoces dinámicos.

Elementos que componen un altavoz electrostático

Drivers con armadura balanceada

La señal eléctrica de audio se hace pasar a través de una bobina que tiene en su interior un imán que genera campos magnéticos permanentes. Los campos magnéticos variables de la bobina y los permanentes del imán generan fuerzas de atracción y repulsión que moverán el imán y en consecuencia el diafragma al que éste está unido, generando las vibraciones (ondas sonoras) que llegan a nuestros oídos.

Elementos que componen un driver con armadura balanceada.

 

 

Son más pequeños que los drivers dinámicos y se encuentran en auriculares del tipo in-ear, pudiendo acoger hasta 4 drivers en un solo auricular. Esto permite diseñar cada driver para un rango de frecuencias distinto y optimizar así el sonido resultante.

Drivers magnetoplanares

Esta tecnología es también conocida por su término en ingles orthodynamic y traducida como "ortodinámico".

 

El diafragma es una lámina extraordinariamente fina de un material flexible sobre el que se instalan diversos circuitos impresos por los que circula la señal de audio. Esta lámina se inserta entre dos capas de imanes colocados de forma muy precisa, generando unos campos magnéticos alrededor del diafragma perfectamente controlados.

 

Al pasar la señal de audio a través de los circuitos impresos se generan campos magnéticos variables que generan fuerzas de atracción y repulsión con los campos magnéticos permanentes de los imanes. Estas fuerzas son las que mueven la lámina, generando las vibraciones (ondas sonoras) que llegan a nuestros oídos. Viendo la imagen siguiente se comprende mejor todo lo anterior:

Elementos que componen un driver planar magnético: imanes y diafragma ultrafino y ultraligero

Diafragma que vibra al circular la señal de audio

 

Una de las ventajas de este tipo de drivers es que al ser la lámina tan delgada tiene muy poca inercia, por lo que se reducen mucho las vibraciones residuales que quedan después de que la lámina ha sido excitada. Este les permite generar un sonido sin apenas distorsión, aunque al no mover tanto aire sus graves no son tan intensos como en los drivers dinámicos. Debido al gran número de imanes, suelen ser bastante pesados. Por ello, la mayoría de estos drivers se encuentran en auriculares over-ear.

Auriculares gaming para PC, marca Razer, modelo Tiamat, color negro

LA DISTORSIÓN ARMÓNICA

La distorsión armónica o THD (Total Harmonic Distortion) es una medida de la potencia de los armónicos generados por el auricular en el sonido final.

 

Antes de entrar en detalle, es conveniente recordar que un armónico es una frecuencia múltiplo de una frecuencia que se encuentra en el sonido de entrada. Es decir, los armónicos de la frecuencia de entrada f0 tendrán una frecuencia igual a 2xf0, 3xf0, 4xf0, etc. La frecuencia 2xf0 es un armónico de segundo orden la frecuencia 3xf0 es un armónico de tercer orden y así sucesivamente. Según aumenta el orden del armónico su amplitud tiende a disminuir.

 

El problema de estas frecuencias llamadas armónicos es que no están presentes en el sonido original que entra en el driver, sino que se generan debido al comportamiento no lineal de dicho driver. Lógicamente se trata de un efecto no deseado.

Veamos con un gráfico cuales serían los armónicos de dos frecuencias de entrada “a” y “b”:

 
Espectro frecuencial armónicos de dos frecuencias de entrada "a" y "b"

 

En el audio de entrada tenemos únicamente dos frecuencias de 300 y 500 Hz (las rayas azules "a" y "b"), pero al pasar por el driver y reproducirlas aparecen añadidos los armónicos de ambas y las combinaciones posibles (en morado los armónicos de segundo orden y en rojo los de tercer orden).

Los fabricantes suelen medir la THD de sus drivers introduciendo en el equipo un tono de 1 kHz con una potencia P1kHz conocida y midiendo la potencia de los armónicos generados en la salida (P2kHz, P3kHz, P4kHz, etc.). La THD es el resultado de dividir la suma de la potencia de todos los armónicos entre la potencia de la señal de entrada:

THD =  ( P2kHz + P3kHz +,…, + PnkHz) / P1kHz )

Los fabricantes que dan el dato de la THD (son más bien minoría) lo hacen en tanto por ciento. Por ejemplo, los auriculares HyperX Cloud Alpha S tienen una THD = 1%.

Consejo: cuanto más baja sea la THD más limpio sonará el auricular, por lo que busca unos cuyo valor no esté por encima del 1%.

Auriculares gaming para PC, marca Hyper X, modelo Cloud II

TIPOS DE AURICULARES

Los auriculares se clasifican en 3 tipos en función de su adaptación a nuestros oídos y pabellones auditivos, tal y como se ve en la siguiente figura:

Tipos de auriculares: in-ear, on-ear, over-ear

In-ear o Intraaurales

Como su nombre indica, son los que se introducen en el oído. Existen tres tipos:

 

a) De tipo botón

Se colocan en el exterior del oído, por lo que no realizan ningún tipo de aislamiento, proporcionando una acústica abierta. Son los más económicos.

Auricular de botón SoundMAGIC, color blanco

Auriculares de tipo botón

 

b) In-ear, cable down

Estos auriculares penetran en el canal auditivo aislándolo del exterior y proporcionando una acústica más cerrada que los de botón. El inconveniente es que el conjunto de elementos que forman el driver debe ser ligero o en caso contrario se desencaja del oído y se cae, arrastrado por el cable.

Auricular intraaural cable down, marca JBL

Auriculares in-ear, cable down

 

 

c) In-ear, cable over the ear

iguales que los anteriores, pero no se desencajan fácilmente ya que el cable pasa por encima de la oreja, donde se soporta. Pueden parecer incómodos, pero los usuarios que los llevan afirman que te acostumbras rápido.

Auriculares in-ear, cable over the ear

Auricular in-ear, cable over the ear

On-ear o supraaurales

Estos auriculares disponen de una diadema ajustable para adaptarse a nuestra cabeza, apoyándose mediante unas almohadillas directamente sobre las orejas. Gracias a este apoyo el sonido no queda aislado del exterior, proporcionando una acústica abierta. Su menor tamaño hace que sus graves sean menos profundos que los del tipo siguiente, los over-ear.

Auriculares on-ear o supraaurales

Auriculares on-ear

 

Over-ear o circumaurales

También disponen de diadema ajustable como los on-ear, pero estos rodean completamente la oreja y se apoyan directamente sobre la cabeza. Existen modelos totalmente aislados del exterior (acústica cerrada, que realza los graves) y también los hay que no aíslan el sonido exterior (acústica abierta, que proporciona un sonido más natural y una mayor comodidad al reducir la presión sobre el oído). La calidad de sonido de este tipo de auriculares es superior al resto, siendo los más utilizados en el campo profesional. El problema es que son los más aparatosos e incómodos de transportar.

Auricular over-the ear o circumaural cerrado, marca Philips, color negro y rojo

Auricular over-the ear cerrado

Auricular over-the ear o circumaural abierto, marca Sennheiser

Auricular over-the ear abierto

AURICULARES INALÁMBRICOS O CON CABLE

La diferencia principal entre los auriculares inalámbricos y los que disponen de cable es que estos últimos evitan que se cuelen interferencias en la transmisión del sonido, además de que en los inalámbricos de gamas baja y media se escucha un ruido de fondo continuo, más o menos perceptible en función de la calidad de los auriculares, llamado “ruido rosa”. Podemos afirmar que la calidad de sonido de los auriculares con cable es superior a la de los inalámbricos, más aún si el cable y el conector Jack están fabricados con materiales con excelentes propiedades conductivas.

 

La ventaja de los auriculares inalámbricos es la libertad de movimiento que ofrecen, motivo que los ha hecho tan populares entre los deportistas, por ejemplo. Para el PC podemos elegir entre 2 tipos de conectividad inalámbrica: bluetooth y radiofrecuencia. La principal diferencia está en la mayor limitación de distancia del bluetooth (radio máximo 10 metros) respecto a los que utilizan la radiofrecuencia (radio de entre 20 y 60 metros, pudiendo atravesar paredes).

EL MICRÓFONO

 

Para analizar las características fundamentales de un micrófono, ya sea integrado en los auriculares o independiente, dirígete a la página referente al micrófono, en esta misma web.

ASUS STRIX2.jpg

 

www.elmanitasdelpc.com

 

Si necesitas ayuda respecto a lo que acabas de leer o sobre cualquier otro tema relacionado con el ordenador, envíame un email a ventura_perez@hotmail.com y te ayudaré sin compromiso.