Encuesta sobre los diseños de los pies de página de audio

Encuesta sobre los diseños de los pies de página de audio

Las vibraciones parásitas de los altavoces pueden transmitirse directamente a las superficies de la sala a través del contacto con el suelo. Esto hace que las superficies de la sala irradien simpáticamente estas vibraciones como ruido audible, lo que puede afectar a la experiencia de escuchar música. El problema se agrava aún más por la gran superficie de la sala que irradia el sonido con una gran eficacia. Las vibraciones de baja frecuencia son las más perjudiciales debido a su capacidad de viajar por toda la estructura de la sala con poca impedancia.

 

Incluso con un aislamiento básico de las vibraciones, estos efectos degradantes de las vibraciones transmitidas por la estructura pueden mitigarse. La colocación de pies de audio aislantes de las vibraciones bajo los altavoces reduce el tiempo de reverberación, los artefactos de la caída de las vibraciones y la distorsión en algunas frecuencias[1]. Se experimentan efectos positivos similares al aislar la electrónica de audio de las vibraciones. El grado de estos beneficios puede variar mucho entre los diseños de los pies de audio.

Medición del aislamiento de las vibraciones

Buscamos medir el rendimiento del aislamiento de las vibraciones de varios diseños populares de pies de audio. A continuación, medimos nuestros Carbide Base pies de página bajo los mismos criterios de comparación. Se midió el aislamiento de las vibraciones para cada pie de audio en las direcciones horizontal y vertical. Se utilizaron tres fuentes de vibración diferentes para generar vibraciones: una mesa de vibración electromagnética, un subwoofer y un altavoz de dos vías. En cada experimento, se colocaron cuatro pies de audio encima de la fuente de vibración y luego se colocó una placa de aluminio encima de los pies de audio. Se atornillaron pesos a la placa de aluminio para simular la masa de un altavoz o equipo de audio con una masa total de aproximadamente 32 kg (70 libras). A continuación, los sensores del acelerómetro piezoeléctrico ACH-01 de Measurement Specialties se fijaron a la placa con cinta adhesiva de doble cara para medir la aceleración en las direcciones horizontal y vertical. Los sensores del acelerómetro se alimentan a su vez de amplificadores calibrados para sus respectivos sensores.

Mesa vibratoria electromagnética

Se utilizó una mesa de vibración electromagnética para obtener la primera serie de mediciones. La mesa fue controlada digitalmente para modular con precisión la amplitud y la frecuencia de vibración de la superficie de la mesa. Para determinar la amplitud de la vibración de la mesa, se colocó un sensor acelerómetro en la mesa y luego se utilizó un multímetro para medir la salida del amplificador del sensor. Lo mismo se hizo con un segundo sensor acelerómetro fijado a la placa de aluminio. Las mediciones se realizaron desde el sensor de la placa en intervalos de 5 Hz desde 10 Hz hasta 200 Hz. La mesa de vibración se ajustó en cada intervalo para asegurar que la mesa vibrara con una aceleración de 2,5 m/s2. Las mediciones se realizaron primero con los sensores fijados a los bordes orientados hacia delante de la superficie de la mesa y la placa para medir las vibraciones horizontales. A continuación, se repitieron las mediciones con los sensores colocados en la parte superior de la mesa y la placa para medir las vibraciones verticales. Estas mediciones se centraron en la región de frecuencias graves para determinar el rendimiento del aislamiento de las vibraciones en torno a la frecuencia de resonancia de cada pie de audio.

 

La ventaja de este experimento era que la mesa ofrecía vibraciones consistentes en todas las mediciones. Esto permitió que las resonancias en los pies de audio fueran claramente identificables. La desventaja de este experimento fue su limitada resolución debido a las mediciones espaciadas. Este experimento tampoco ofreció ninguna información sobre el comportamiento de la decadencia de las vibraciones.

 

Subwoofer

Se utilizó un subwoofer como fuente de vibración para obtener mediciones de barrido en la región de frecuencias graves. Se utilizó un PC para generar una señal sinusoidal de barrido logarítmico de 15 Hz a 200 Hz que luego se reprodujo a través del subwoofer. Los sensores del acelerómetro se fijaron en el borde delantero y en la parte superior de la placa para medir simultáneamente las vibraciones horizontales y verticales. El PC se utilizó para registrar la salida de los sensores montados en la placa. A continuación, las mediciones se tradujeron en gráficos de cascada que mostraban el decaimiento de las vibraciones. El eje Y de los gráficos de cascada se ajustó para ignorar los artefactos del piso de ruido, donde 0 dBFS correspondía al límite antes del recorte. El SPL máximo durante el barrido fue de 93 dBA medido en el suelo de nuestra fábrica reverberante a una distancia de 1 m . La aceleración horizontal máxima de la cabina experimentada durante el barrido fue de 2,4 m/s2.

 

Altavoz de 2 vías

Se utilizó un altavoz de 2 vías como fuente de vibración para obtener mediciones de barrido en las regiones de frecuencias medias y agudas. El experimento se realizó con el mismo proceso que el de los subwoofers, salvo que los barridos se hicieron de 200 Hz a 1 kHz para los medios y de 1 kHz a 10 kHz para los agudos. Otra diferencia fue que los amplificadores de los sensores del acelerómetro se ajustaron para proporcionar una ganancia de +20 dB en relación con las mediciones del subwoofer. La ganancia adicional se aplicó debido a la amplitud de vibración inherentemente menor de las frecuencias más altas. La mayor ganancia también elevó el suelo de ruido, lo que obligó a limitar la parte visible de los gráficos de cascada de frecuencias medias y altas para evitar los artefactos del suelo de ruido. El SPL máximo del altavoz también fue de 93 dBA durante los barridos con la tensión de conducción mantenida constante durante todas las mediciones. Esta aceleración horizontal máxima de la cabina experimentada durante los barridos fue de 1,9 m/s2.

 

Las ventajas de los experimentos con subwoofers y altavoces eran que ofrecían una visión de alta resolución del comportamiento de la caída de las vibraciones de cada pie de audio. Las desventajas eran que la vibración de los armarios no era tan consistente con la frecuencia como en el experimento de la mesa de vibración. Sin embargo, el comportamiento de las vibraciones de los armarios fue consistente entre las mediciones, lo que permite realizar comparaciones relativas útiles entre los pies de audio. Cada medición se tomó dos veces consecutivas y luego se promedió para suavizar las irregularidades en el comportamiento de las vibraciones de los armarios.

Pies de página de audio en prueba

Diseños de pie de página de audio

Se probaron siete diseños de pie de página de audio diferentes. También se probaron los picos para una comparación relativa. Se colocaron cuatro de cada pie de audio bajo la placa de aluminio. Los dispositivos que contaban con la disposición adecuada se atornillaban a la placa.

 

Los pies de audio probados se dividen aproximadamente en dos categorías en lo que respecta a la consecución del aislamiento de las vibraciones: cojinete de bolas y viscoelástico.

 

Rodamiento de bolas

Los pies de audio 1, 3 y 6 se basan en un concepto comúnmente utilizado[2] que utiliza rodamientos de bolas que ruedan en pistas de rodamiento curvas. Estos diseños de cojinetes desvían la transmisión de las vibraciones, reduciendo así las vibraciones que pasan por el dispositivo. El pie de audio 5 desvía la transmisión de las vibraciones utilizando cojinetes en una configuración apilada patentada. Los pies de Carbide Base utilizan cojinetes entre pistas de rodamiento planas con topes viscoelásticos utilizados para centrar el dispositivo durante las vibraciones.

 

Viscoelástica

El pie de audio 2 utiliza fibras de vidrio moldeadas con propiedades viscoelásticas. El pie de audio 4 utiliza elementos viscoelásticos superiores e inferiores unidos con un cilindro ovalado en una configuración patentada. Carbide Base footers utilizan un elemento viscoelástico tubular llamado ViscoRing™ en una configuración pendiente de patente.

Haga clic en el texto de las mediciones situado encima de cada grupo de mediciones para cambiar su visibilidad.

Las medidas horizontales y verticales se muestran en pestañas separadas.

Pinchos

Dimensiones:

Ø 14 mm (0,55″)

35 mm (1,4″) de altura

Construcción:

Púas de acero

Medidas de las espigas (haga clic para cambiarlas)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 1

Dimensiones:

Ø 45 mm (1,78″) (sección superior), Ø 70 mm (2,76″) (sección inferior)

51 mm (2,0″) – 61 mm (2,4″) de altura

Peso máximo para 4:

N/A

Altura ajustable:

Disposición de pernos:

Construcción:

Cuerpo de acero inoxidable con 3 cojinetes de bolas de cerámica montados en pistas de rodamientos esféricos.

Medidas del pie de página de audio 1 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 2

Dimensiones:

50 mm (2″) de ancho x 50 mm (2″) de profundidad

25 mm (1″) de altura

Peso máximo para 4:

34,4 kg (76 libras)

Hay otras versiones disponibles para diferentes pesos.

Altura ajustable:

No

Disposición de pernos:

No

Construcción:

Capas de fibras de vidrio moldeadas de alta densidad comprimidas por calor, intercaladas entre placas de acero. Parte superior e inferior de goma con textura.

Medidas del pie de página de audio 2 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 3

Dimensiones:

Ø 45 mm (1,75″)

24 mm (0,94″) de altura

Peso máximo para 4:

N/A

Altura ajustable:

No

(Actualización opcional)

Disposición de pernos:

No

Construcción:

Cuerpo de aluminio anodizado con 6 rodamientos de bolas montados en carreras de rodamientos esféricos entre 3 capas separadas.

Medidas del pie de página de audio 3 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 4

Dimensiones:

Ø 51 mm (2″)

43 mm (1,7″) de altura

Peso máximo para 4:

55 kg (121 lbs.)

Otras versiones disponibles para diferentes pesos

Altura ajustable:

Sólo cuando se atornilla

Disposición de pernos:

Construcción:

Aisladores viscoelásticos superior e inferior en una carcasa conectada con un cilindro ovalado en una configuración patentada. Diseño direccional. Todas las medidas se han tomado con el logotipo hacia delante, tal y como recomienda el fabricante.

Medidas del pie de página de audio 4 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 5

Dimensiones:

Ø 76 mm (3″)

57 mm (2,25″) de altura

Peso máximo para 4:

N/A

Altura ajustable:

Sólo cuando se atornilla

Disposición de pernos:

Construcción:

Cuerpo de acero inoxidable que alberga 5 pilas separadas de rodamientos cerámicos en una configuración patentada no diametralmente opuesta.

Medidas del pie de página de audio 5 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Pie de página de audio 6

Dimensiones:

Ø 45 mm (1,75″)

72 mm (2,8″) – 89 mm (3,5″) de altura

Peso máximo para 4:

N/A

Altura ajustable:

Disposición de pernos:

Sí (se requiere atornillar)

Construcción:

Cuerpo de aluminio con 3 cojinetes de bolas de cerámica montados en pistas de rodamientos esféricos.

Medidas del pie de página de audio 6 (haga clic para alternar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Carbide Base Pie de página

Dimensiones:

Ø 125 mm (4,9″)

56 mm (2,2″) – 74 mm (2,9″) de altura

Peso máximo para 4:

32 kg (70 libras)

ViscoRing™ reemplazable para pesos superiores

Altura ajustable:

Disposición de pernos:

Construcción:

Parte superior de aluminio que alberga el miembro viscoelástico ViscoRing™. La parte inferior de acero inoxidable aloja rodamientos cerámicos y topes viscoelásticos en una configuración pendiente de patente. Medidas tomadas con los Light ViscoRings™ instalados.

Medidas de Carbide Base (haga clic para cambiar)

Mesa vibratoria horizontal
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer horizontal
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz horizontal
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz horizontal
1 kHz – 10 kHz Agudos
Mesa vibratoria vertical
10 Hz – 200 Hz Graves
Subwoofer vertical
15 Hz – 200 Hz Graves
Altavoz vertical
200 Hz – 1 kHz Rango medio
Altavoz vertical
1 kHz – 10 kHz Agudos

Descargo de responsabilidad

Estos experimentos simularon las amplitudes de vibración experimentadas directamente en la caja de un altavoz o subwoofer que se reproduce a un volumen entre moderado y alto. Algunos pies de audio pueden medir de forma diferente al aislar las vibraciones de menor amplitud. Además, la masa soportada influye en el rendimiento de algunos pies de audio, por lo que cambiar la masa puede modificar las mediciones. Por último, todas estas mediciones se realizaron con un estímulo de vibración sinusoidal de estado aproximadamente estable, que es diferente del estado dinámico de la música.

Conclusión

El rendimiento del aislamiento de las vibraciones de los pies de audio probados varió significativamente. En la mayoría de los casos, las vibraciones parásitas no deseadas aumentaron a través de los pies en las frecuencias bajas y medias más bajas. En otros casos, la amortiguación fue insuficiente, lo que provocó que las resonancias continuaran mucho tiempo después del estímulo inicial, como indican los largos tiempos de decaimiento en algunos de los gráficos de cascada.

 

Los pies de Carbide Base eran únicos por su capacidad superior para aislar y amortiguar los graves y los medios bajos, maximizando así la claridad en estas frecuencias.

Referencias

[1] Katz, B. (2020). Sobre la radiación acústica de la caja de un altavoz. AES: Journal of the Audio Engineering Society, Convention Paper 10405

 

[2] Kemeny, Zoltan A. «Filtro mecánico de señales». US 6520283 B2, Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos, 18 de febrero de 2003. Patentes de Google, https://patents.google.com/patent/US6520283B2