Una señal puede ser descripta de muchas maneras, una de ellas es su valor en amplitud. Dado que en las señales de audio la amplitud varía en el tiempo, se utilizan dos conceptos para poder describirlas mejor. Uno de ellos es el valor RMS (Root Mean Square) o valor eficaz, y se define como el valor de señal continua (igual amplitud en el tiempo) que al circular por una resistencia disipa la misma cantidad de potencia que una señal variable en el tiempo. Por otro lado el valor pico de la señal es el valor de amplitud máximo que esta alcanza.
De esta manera para una señal continua, su valor RMS es igual a su valor pico, mientras que en una onda senoidal (tono puro) si su valor pico es de 1, su valor eficaz es de 0,707.
Fig 1: Onda senoidal
Cuando se habla de una señal compleja sus valores pico y RMS van a variar dependiendo de la porción de tiempo que se analice. Si se observa el dibujo de una señal en un editor de audio, en definitiva el valor eficaz puede ser pensado como el área bajo la curva.
Se deriva de estos dos descriptores el factor de cresta, y se define como la diferencia entre el valor pico y el valor RMS de la señal. Es de suma importancia porque es el parámetro que determina cuanta potencia hay realmente en juego.
Como se vio en post anteriores uno de los principales problemas en los altoparlantes es el calor generado en la bobina, y está directamente ligado al valor RMS. A mismo nivel, una señal con un factor de cresta bajo va a generar más potencia (y calor) a un altoparlante, que una con un valor de factor de cresta alto. En definitiva el factor de cresta nos va a determinar la potencia de amplificación necesaria para lograr un nivel deseado con un altoparlante.
En general para sistemas musicales el factor de cresta tiene un rango de 6 a 20dB, esto quiere decir que para mantener una señal inalterada (sin compresión o clipping) se necesitan de 4 a 100 veces de potencia por sobre el valor eficaz. En caso de usar un amplificador más chico, el clipping va a recortar la señal, y además de producir distorsión, eleva el valor RMS, lo cual es peligroso para los componentes. Una solución es la de usar limitadores RMS y pico.
Fig 2: Señal de audio
Si por ejemplo se posee un parlante con una sensibilidad de 94 dBSPL/W/m (con 1 Watt de potencia desarrolla 94dBSPL a 1 metro de distancia), y se necesita 112 dBSPL a 1 metro, se van a tener que aplicar aproximadamente 64 watts. Pero la señal que se va a reproducir posee un factor de cresta de 12dB, esto significa que para reproducir su valor pico es necesario 16 veces la potencia del valor RMS, en este caso 1024 watts.
El problema se torna un poco más complicado, dado que los amplificadores son capaces de entregar mayor potencia cuanto más corto sea la duración (ver Criterio de Diseño), es decir en pasajes muy cortos de tiempo (picos). Si una especificación de potencia se realiza con una señal senoidal tiene 3dB hasta su valor pico, es decir el doble de potencia.
Los altoparlantes en general son capaces de soportar mucha más potencia de pico que RMS, para las pruebas de potencia son comunes señales con factor de cresta de 6 o 12 dB.
Eduardo Sacerdoti
Investigación & Desarrollo – Equaphon