Interpretando as Especificações de Fones de Ouvido

Em equipamentos de áudio – tanto sistemas baseados em fones quanto baseados em caixas de som –, nada substitui a audição como forma de avaliação. Infelizmente, frequentemente não é possível ouvir equipamentos que nos interessam, e então ficamos sem parâmetros para julgar o que seria uma boa compra ou não. As avaliações e depoimentos de usuários são a forma mais indicada, porém, cada ouvido uma sentença – o que é do gosto de uma pessoa pode não ser do seu.

Agora, alguns devem estar se perguntando “mas e as especificações?”

Os audiófilos um pouco mais experientes sabem que elas não dizem praticamente nada a respeito da performance de um equipamento, mas vejo os mais leigos confiarem nelas para escolher onde irão seus investimentos – sabendo muito pouco a respeito do que realmente significam essas especificações.

Posso adiantar que nenhuma delas vai apresentar a “voz” de algum equipamento, e consequentemente como ele vai soar aos nossos ouvidos. Tampouco vai evidenciar algo a respeito da sinergia, que é de suma importância no áudio. Porém, alguns dados podem sim ser importantes, e nesse artigo vou tentar explicar um pouco mais a respeito deles. O foco vai ser nos fones de ouvido, mas as partes de sensibilidade, impedância, potência mínima recomendada, potência máxima e resposta de frequência podem ser aplicados também a caixas de som.

 

Ultra-Mega-Master-Power-Enhanced-Ultimate Bass

Mega-Bass

Mega-Bass

Sei que não se trata de uma especificação, mas é algo que chama a atenção de muitos, principalmente iniciantes. Esse tipo de informação é normalmente encontrada em fones mais simples, de fabricantes que sabem que o consumidor comum, acostumado com earbuds, quer graves, coisa que eles não têm. O problema é que esse Mega Bass normalmente não quer dizer muita coisa, e no final das contas o excesso de graves acaba arruinando a qualidade de som do fone. Regra geral: fuja.

 

 

Tipo de diafragma/Driver type

Aqui já é possível tirar algumas conclusões, mas é uma questão muito variável. Cada tipo de diafragma tem uma característica sonora, mas como todos estão tentando chegar no mesmo lugar – a reprodução perfeita –, ao chegarmos mais perto do topo as diferenças normalmente diminuem. Aqui vai um resumo básico dos tipos mais comuns.

–  Dinâmico

Esotar_SubÉ o habitual, o tradicional falante em cone. É muito usado pelo preço baixo e pela capacidade de cobrir uma extensa faixa de frequência. No entanto, não é tão pequeno quanto as armaduras balanceadas. Como é apenas um diafragma por ouvido, não há a necessidade de se usar um crossover (é o circuito que divide as frequências de uma música e envia faixas específicas para cada alto-falante), que introduz distorção. Além disso, drivers dinâmicos costumam ter uma sonoridade mais linear do que armaduras balanceadas, algo que alguns preferem. A foto mostra um alto-falante dinâmico para caixas de som. Nos fones, o princípio é o mesmo, mas em miniatura.

EDIT: Existem algums fones com mais de um diafragma dinâmico, como o AKG K240, e outros que misturam tecnologias – K340, dinâmico e eletrostático, e Ultimate Ears Super.fi 5EB, dinâmico e de armadura balanceada –, mas são raríssimos e a grande maioria não é mais produzida.

–   Armadura Balanceada

Armadura Balanceada

Armadura Balanceada

A grande vantagem em relação aos dinâmicos, além do tamanho, é o fato de que é possível empregar mais de um por ouvido, e consequentemente o controle sobre a resposta do fone é maior. Mas são caros e não são capazes de cobrir uma faixa de frequência muito extensa, sendo deficientes nos extremos. Por isso, fones de armadura balanceada mais sofisticados usam mais de um por ouvido (o recorde atual, até onde sei, é do JH Audio Roxanne com 12 armaduras por ouvido), obtendo-se assim uma maior resposta no espectro de frequências. Há também a necessidade de um crossover caso haja mais de uma armadura por ouvido. Normalmente, os mais simples têm uma maior granulação, enquanto os dinâmicos são mais lisos. Além disso, os fones de armadura única costumam ser mais centrados nos médios, com menos graves e agudos que os dinâmicos.

 –  Eletrostático

Diafragma Eletrostático

Diafragma Eletrostático

É o tipo mais sofisticado de diafragma, com as maiores capacidades teóricas e, consequentemente, com o maior preço. Um diafragma eletrostático nada mais é do que uma película ultra fina, carregada com partículas condutoras, entre dois eletrodos. Quando uma carga elétrica é aplicada nos eletrodos, o campo magnético é alterado e a película se move para frente ou para trás. A primeira vantagem óbvia é o fato de que a película, tendo apenas micrômetros de espessura, tem um peso risível – no caso do Stax SR-007MKI, por exemplo, ela pesa menos que um metro cúbico de ar –, consequentemente a resposta a transientes é extremamente rápida e o nível de detalhes é altíssimo. A distorção também é praticamente inexistente. Outra vantagem é a resposta de frequência incrivelmente extensa e linear. O resultado sonoro é de transparência e detalhamento extremos e um som particularmente liso mas com textura excelente. Já uma desvantagem é a relativa falta de impacto nos graves se comparados aos dinâmicos.

 –  Planar magnético

110511_planar_photo_driverTambém chamados de isodinâmicos ou ortodinâmicos. É uma tecnologia relativamente antiga, mas que voltou a ser popular com os Audez’es e HiFiMANs. Trata-se de uma mistura entre os dinâmicos e eletrostáticos. A organização é dos eletrostáticos, mas os princípios são dinâmicos. Ou seja, ao invés de um filme carregado com partículas condutoras suspenso entre dois eletrodos, como os eletrostáticos, os planar-magnéticos usam um filme impregnado com fios em formato de serpentina (por onde passa o sinal, como a bobina dos dinâmicos) suspenso num campo isodinâmico criado por uma série de ímãs. O resultado é uma sonoridade que potencializa as vantagens dos dinâmicos – uma sonoridade autoritária, com peso – enquanto traz um pouco do que é visto nos eletrostáticos: transparência, velocidade e resposta a transientes. Em compensação, a espacialidade não costuma ser muito desenvolvida e atingir uma boa e coerente resposta nos agudos é um verdadeiro desafio. Por isso, alguns fones podem falhar nesse quesito.

 

Diâmetro do diafragma/Driver diameter

Em teoria, quanto maior, mais capacidade de excursão e mais graves. Na prática, não quer dizer absolutamente nada. Existem fones com falantes pequenos e graves colossais e outros com diafragmas enormes e graves tímidos.

 

Sensibilidade/Sensitivity

Em questões práticas, a sensibilidade e a impedância são provavelmente as especificações técnicas mais importantes num fone ou numa caixa de som – já que, junto com a potência do amplificador, vão dar uma ideia do volume ao qual será possível chegar com um determinado sistema. Sensibilidade é, como o nome implica, a sensibilidade de um determinado equipamento a um determinado impulso: a escala costuma ser em dB SPL/W (decibels de nível de pressão sonora por watt) para caixas de som e dB SPL/mW (decibels de nível de pressão sonora por miliwatt) para fones, já que a potência requisitada por eles é muito menor. Ou seja, para cada watt ou miliwatt de potência gerados por um amplificador, o fone ou caixa vai te dar X dB SPL – sendo curto e grosso, volume.

 

Impedância/Impedance

A impedância é a resistência encontrada por um impulso na sua recepção ou transmissão. Ou seja, num fone ou caixa de som, é a resistência imposta pelo diafragma ao impulso. Essa especificação é importante porque é variável, e amplificadores vão fornecer diferentes potências em diferentes impedâncias – já que ele vai ter que lidar com resistências diferentes. Em caixas, a faixa normal de impedância é de 4, 6 ou 8 ohms. Já em fones, normalmente vai de 32 a 600 ohms. Veja que essa impedância varia com a frequência,  e o número fornecido pelo fabricante é como uma média.

Em termos práticos, ao juntarmos a impedância e a sensibilidade com a potência de saída da amplificação, a questão é simples. Se um fone tem 120 ohms de impedância e 92dB SPL/mW de sensibilidade e é ligado a um amplificador que fornece 1mW em 120 ohms, esse 1mW gerará 92dB SPL de pressão sonora.

Dois detalhes: conforme a impedância aumenta, a potência diminui, e a relação entre potência de saída e nível de pressão sonora não é linear (a escala de dB é logarítmica), ou seja, nesse sistema, 2mW não vão te dar 184dB SPL.

Em fones, vejo que existem muitos equívocos de hobbistas. Primeiramente, deixando claro: impedância é apenas uma característica, e nunca um indicativo de qualidade de um fone. Impedância maior ou menor não quer dizer que um fone seja melhor ou pior. Em 95% dos casos, inclusive, não há motivo para se preocupar com isso. Se você simplesmente quer um fone portátil para usar com um DAP ou celular, não se preocupe com isso.

Ela deve ser observada, porém, na hora de entender a interação de algum fone específico com um determinado amplificador. A regra básica é a seguinte: o ideal é que a impedância de um fone seja pelo menos 8 vezes maior que a de saída do amplificador. Se isso não acontecer, o resultado é que os graves vão ser mais soltos e menos definidos. Por isso, por segurança, é possível dizer que o melhor é ter sempre amplificadores com a impedância de saída mais baixa possível, já que eles vão poder empurrar qualquer fone sem problemas, desde que tenham a potência necessária. A grande maioria dos fones do mercado possui por volta dos 32 ohms – para esses, o ideal é que a impedância de saída seja do amplificador, no máximo, 4 ohms (32/8=4). Mas existem alguns in-ears ainda menos resistentes, como o JH Audio JH16 Pro, que possui 18 ohms. Para ele, o ideal é que a impedância não passe de 2.25 ohms.

Muitas vezes, saídas de fones de má qualidade, como em placas de som integradas, possuem impedância de saída muito alta, o que de modo geral é algo ruim. Há, porém, uma exceção: existem alguns amplificadores valvulados que trazem uma topologia sem transformadores de saída, os OTL. Existem alguns benefícios nesse tipo de circuito, mas também um problema inerente, que é a alta impedância de saída. Não é como nas placas de som ruins porque se trata de um reflexo de um circuito sofisticado que possui diversos benefícios, então com eles, o ideal é usar fones de resistências altas, como os Sennheisers mais sofisticados da linha HD ou os Beyerdynamic Premium de 600 ohms.

A última questão que deve ser observada é que para alguns amplificadores é mais difícil lidar com impedâncias muito altas. Por exemplo, um iPod ou um celular qualquer provavelmente terão mais dificuldade em tocar um fone de 300 ou 600 ohms. Baixa sensibilidade é algo que traz mais dificuldades, mas impedância alta também deixam as coisas mais difíceis para amplificadores mais simples.

Já em caixas de som, a impedância é mais importante e algo que merece mais atenção, já que vai determinar que potência vai ser extraída do amplificador – além do fato de que uma impedância menor que a aceita pelo amplificador pode queimá-lo. Amplificadores normalmente têm sua potência nominal declarada em 8 ohms e, em 4, ela costuma dobrar. Por exemplo, um Marantz PM-11S2 é declarado como tendo 100W. Essa potência é em 8 ohms, e em 4 ohms ela salta para 200W. Mas isso não é uma regra: já vi amplificadores com 100W em 8 ohms e 175W em 4 ohms.

 

Potência mínima recomendada/Minimum power recommended

MiniWatt

MiniWatt

Não costuma ser visto em fones, mas é basicamente a potência mínima recomendada pelo fabricante para se atingir um volume satisfatório. Não é uma coisa tão certa, mas, assim como a sensibilidade, te dá uma boa noção de mais ou menos quanta potência será necessária para um falante. Por exemplo, se a potência mínima recomendada por uma caixa de som é 10W, é possível saber que amplificadores com pouquíssima potência (como os valvulados em triodo) serão suficientes. Um par muito elogiado, por exemplo, é o amplificador MiniWatt (com apenas 1W de potência) e as caixas Zu Audio Essence, de sensibilidade altíssima. A questão só não é tão simples quanto olhar o número e o entender como mínimo absoluto porque amplificadores fornecem correntes diferentes, então não é raro encontrar alguns que forneçam 100W que toquem mais do que outros que forneçam 200W.

 

Potência maxima/Maximum power

São os famosos números frequentemente vistos em caixas de som passivas, como por exemplo 150W ou 300W. Muitos, aliás, se confundem, porque não é a caixa que tem 150 Watts. Ela não tem nada (a menos que seja ativa), quem tem é o amplificador. É simplesmente a potência máxima que a caixa pode aguentar sem que haja danos ao seu diafragma. Mas, como há essa questão, como já foi dito, de “forças” diferentes para uma mesma potência, esse número deve ser tomado mais como uma estimativa. Não é uma especificação normalmente encontrada em fones.

 

Potência de saída/Output power

Essa é a exceção nesse artigo todo, porque é uma especificação de amplificadores, especialmente de caixas de som. Existem outras, como resposta de frequência e slew rate (particularmente significativa para caixas de som), mas não vou abordar nesse artigo por não considerá-las tão importantes para os leitores para os quais essa matéria foi escrita. Mas, se alguém quiser alguma maior explicação, fiquem à vontade para perguntar, e adiciono ao texto.

Minisystem com teóricos 6600W PMPO

A potência de saída é como a “força” do amplificador, o que está ligado à capacidade dele de fazer caixas de som tocarem. Existem caixas fáceis e caixas difíceis (vejam sensibilidade e impedância), e é a potência do amplificador, junto com o slew rate, que vai determinar o quão bem ele vai lidar com elas – para chegar a um bom nível de volume com compostura e autoridade.

Para começar, nunca acredite nesses fabricantes que declaram 1500W ou algo do tipo. Mais de 200 já é bem esquisito – acreditem, 100W de potência é muito. Essas medidas estratosféricas normalmente são feitas em Watts PMPO, uma medida irreal que tem pouca relação com a realidade. O que importa são os Watts RMS, e os números não são impressionantes. Um ambiente de 20m2, com caixas sensíveis, já pode se satisfazer com 30W.

Para saber o que essa potência significa num sistema, como já dito antes, você precisa saber a sensibilidade e a impedância das caixas, além, obviamente, do ambiente no qual esse sistema vai tocar – quanto maior, maiores devem ser as caixas e a potência do amplificador.

Já expliquei bastante a respeito de amplificadores no artigo anterior, mas vale lembrar que a potência têm pouco ou nada a ver com a qualidade de som, e mesmo com relação à força do amplificador, é variável. Existem amplificadores com 100W que tocam mais que outros com 150 ou 200, e se considerarmos os que operam em classe A, não é incomum alguns de 30W tocarem mais que outros de 200W que operam em classe AB. Aliás, hoje em dia os minisystems comuns estão fornecendo a potência em W RMS, mas tenho certeza de que um bom integrado de 150 ou 200W vai tocar mais – falando de volume. Qualidade de som então…

No entanto, mais potência na maior parte das vezes de fato significa que o amplificador tem mais capacidade de lidar com as caixas, já que vão trabalhar com bastante reserva de potência, o que pode significar mais controle dos diafragmas – em termos práticos, melhores graves. Essa reserva também quer dizer que ele vai trabalhar mais longe do limite, o que significa um menor nível de distorção. Mas, um detalhe: não é incomum em audiófilos achar que potência demais é ruim, já que pode ser descontrolada e o resultado é a perda de refinamento.

 

Resposta de frequência/Frequency response

Primeiro, para já ficar claro: resposta de frequência nunca, sob nenhuma hipótese é indicativa da qualidade de um fone. Qualquer resposta entre 25Hz e 18kHz está mais do que suficiente para um fone de ouvido. Em fones, vejo muitos considerando a resposta como um atestado de qualidade, o que em nenhuma hipótese vai ser o caso. Veja por exemplo o JH13Pro, um dos melhores in-ears da atualidade, com uma resposta bem menos ampla que a do Sony EX310, um IEM de entrada. Não preciso dizer que o JH13 está boas léguas à frente do Sony.

Aqui a coisa complica. O que ocorre é que falantes respondem a impulsos, gerando vibrações em diferentes frequências. A frequência da vibração é o que determina se o som é grave ou agudo. Nenhum falante tem uma resposta perfeitamente igualitária em todas as frequências, e nenhum responde infinitamente, seja para os graves, seja para os agudos.

Não é um dado tão importante, já que normalmente só ouvimos de 20Hz a 20kHz, e mesmo que um fone não chegue a esses extremos (o que é incomum), poucas músicas chegam lá. E, a menos que a resposta seja criticamente curta (algo como 60Hz a 15kHz), não vai fazer tanta diferença, até porque, como já foi dito, a resposta nada tem a ver com a qualidade de som. É o que acontece entre os limites que faz toda a diferença. Veja no próximo tópico.

A resposta de frequência indica, simplesmente, os limites, ou seja, até onde o diafragma responde. A questão é que eles não param de responder abruptamente, isto é, respondem a 45Hz e não respondem mais a 44Hz. Há um decaimento nos limites, o nível de pressão sonora vai diminuindo suavemente. Então, como determinar o fim da resposta? Em suma, determinando uma atenuação em relação a um padrão, atenuação essa que chega a um nível audível, ou seja, após esse “limite”, percebe-se que há notavelmente menos graves e menos agudos.

Isso é feito determinando-se uma tolerância em relação a um padrão. Não sei se ele é o dB SPL máximo alcançado numa frequência qualquer ou se é simplesmente uma frequência arbitrária, no meio da resposta. Enfim, eles estipulam uma tolerância, que pode ser, por exemplo, 0.5dB ou 1dB. Quando, nos extremos, a atenuação do nível de pressão sonora, dB SPL, chega à tolerância estipulada, é determinado o fim da resposta de frequência.

Exemplificando: se um fabricante resolveu determinar que o padrão será 1kHz e nessa frequência 1W te dá 92dB SPL, e a tolerância é de 1dB, quando, numa determinada frequência nos extremos, o nível da pressão sonora for 91dB SPL, a resposta de frequência é dada como “terminada”. Se nesse falante essa atenuação de 1dB se deu a 18Hz e a 24kHz, a resposta de frequência é estabelecida como 18Hz a 24kHz.

 

Gráfico de resposta de frequência/Frequency response graph

O gráfico de resposta de frequência é uma especificação rara, mas para mim uma das mais importantes, já que é o mais perto que se pode chegar de ver como é a sonoridade de um determinado fone, porque evidencia seu equilíbrio tonal. Uma questão é que existem diferentes níveis de interpolação, diferentes microfones, diferentes equipamentos de medição, diferentes amplificadores usados… então o ideal é que se tenha uma base de dados, com vários fones, feita com os mesmos equipamentos. Outro problema é que ela também depende do amplificador, que tem seu próprio “gráfico”, apesar de com bem menos personalidade que fones ou caixas. Qualquer gráfico de resposta de frequência é feito com um amplificador, e se o seu for diferente, grandes chances de, no seu amplificador, o gráfico ser diferente. Mas não é uma diferença tão grande a ponto de invalidar o que esse gráfico nos diz – que é, basicamente, como o fone se comporta em diferentes frequências. Vai te mostrar por exemplo, a quantidade de graves, médios e agudos, o quão linear é sua resposta, se o roll-off nos extremos é grande, etc. É especialmente útil caso você tenha o gráfico, feito com os mesmos equipamentos, de um fone que você conheça bem. Assim, será possível compará-lo a outros, para saber por exemplo, se o fone no qual você está interessado tem muitos médios ou poucos agudos. No gráfico abaixo, selecionei um fone com um excelente gráfico, o Sennheiser HD800, e colori as faixas de acordo com as minhas considerações pessoais. Créditos ao Headphone.com e ao Innerfidelity.com pelas maiores bases de dados de resposta de frequência que conheço.

A interpretação do gráfico é simples: o eixo horizontal representa a frequência, e o vertical o nível de pressão sonora (volume). Ou seja, um fone utopicamente neutro vai apresentar uma linha reta, já que para um mesmo impulso, cada frequência vai ter o mesmo volume, certo?

Então, se a linha é mais para cima ou mais para baixo numa certa região, quer dizer que o fone tem uma quantidade maior ou menor dessa determinada faixa de frequência. Uma linha reta seria uma utopia, não só porque é impossível fazer um diafragma responder linearmente ao longo de toda a sua resposta de frequência mas também porque isso não seria interpretado pelos nossos ouvidos como neutro. Primeiro, porque é normal dar um pequeno aumento nos graves para compensar a ausência de “body cues” que os graves reais, de sons naturais, nos proporcionam. Nós sentimos os graves no peito, e com fones isso não acontece, então é normal aumentar um pouco os graves. Outro problema é nos agudos, já que a pina (parte externa das orelhas) é fonte de reflexão, então qualquer coisa que ouvimos de sons reais sofre influência dessas reflexões. O posicionamento de fones é muito artificial, então algumas alterações (como picos e vales na região 2-8kHz) são necessárias para compensar esse posicionamento. É normal que a região dos médios até os agudos seja bem estranha e longe de uma linha reta.

Bom, assim já dá para saber como interpretar um gráfico na teoria. Mas o que eu disse sobre comparação é porque mesmo que você esteja vendo no gráfico que, suponhamos, os médios de algum fone são recuados, você vai ter dificuldades de saber o quanto – mesmo que esteja vendo a atenuação em decibeis, é difícil ter noção da influência exata disso na voz do fone. Agora, se você tiver o gráfico de um fone com o qual você tenha experiência, isso se torna mais fácil, porque você vai comparar ao que você ouve. O mesmo para toda a faixa de frequência. Um exemplo simplificado: se você acha que o seu fone tem poucos graves, vai querer um que possua uma linha mais alta nessa região.

Assim, com os gráficos, é possível ter uma noção de como toca o fone, pelo menos no equilíbrio tonal.

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