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Sensibilidade e SPL do alto-falante

Calcula o SPL do alto-falante a qualquer potência e distância a partir da sensibilidade nominal (dB/W/m).

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Fórmula

SPL = S + 10·log₁₀(P) − 20·log₁₀(d)

S — Sensitivity (dB/W/m) (dB)
P — Power (W)
d — Distance (m)

Como Funciona

A sensibilidade do alto-falante (medida em dB SPL/1 W/1 m) descreve a eficiência com que um alto-falante converte energia elétrica em saída acústica. A medição padrão é feita com 1 W de ruído rosa (equivalente a 2,83 V em 8 Ω) a 1 m no eixo. Com uma classificação de sensibilidade S, a aplicação da potência P fornece um SPL de S + 10·log․ (P) a 1 m. A lei do inverso do quadrado então fornece o SPL à distância d: SPL (d) = S + 10·log․ (P) − 20·log․ (d). Cada duplicação da potência adiciona ~3 dB; cada duplicação da distância subtrai ~6 dB. Os alto-falantes de alta sensibilidade (>92 dB/W/m) precisam de menos potência do amplificador para atingir níveis altos de audição, enquanto os alto-falantes de baixa sensibilidade (<86 dB/W/m) exigem mais potência para a mesma saída.

Exemplo Resolvido

Sensibilidade do alto-falante: 89 dB/W/m. Amplificador: 50 W. Distância de escuta: 3 m.
SPL a 1 m com 50 W:
89 + 10·log․ (50) = 89 + 17,0 = 106,0 dB
SPL a 3 m:
106,0 − 20·log․ (3) = 106,0 − 9,5 = 96,5 dB
Esse é um nível de audição alto (picos no nível do show). Para verificar se uma potência mais baixa é suficiente para uma audição casual a 85 dB a 3 m:
SPL necessário a 1 m = 85 + 9,5 = 94,5 dB
Potência necessária = 10^ ((94,5 − 89)/10) = 10^0,55 ≈ 3,5 W
Apenas 3,5 W são necessários para uma audição confortável, portanto, um amplificador de 50 W fornece ~ 11,5 dB de espaço livre acima desse nível.

Dicas Práticas

  • ✓Para home theater a uma distância de audição de 3 m, emparelhe um alto-falante de 90 dB/W/m com um amplificador de 100 W para atingir picos de ~ 110 dB com cerca de 7 dB de espaço livre acima dos níveis de programa de 100 dB.
  • ✓Cada +3 dB de sensibilidade do alto-falante reduz pela metade a potência necessária do amplificador — a atualização de um alto-falante de 88 dB/W/m para um alto-falante de 94 dB/W/m reduz a potência necessária em um fator de 4.
  • ✓A especificação de sensibilidade normalmente é uma média na banda média. Verifique a resposta de frequência total para identificar quaisquer quedas no ponto de cruzamento ou na queda de graves.

Erros Comuns

  • ✗Confundindo dB/W/m com dB/2,83V/m — os fabricantes às vezes classificam os alto-falantes de 4 Ω a 2,83 V, o que na verdade é de 2 W em 4 Ω, aumentando artificialmente o valor de sensibilidade em ~ 3 dB.
  • ✗Aplicação da regra de 6 dB/distância em salas reverberantes — a lei do inverso do quadrado é válida somente em condições de campo livre (anecóicas). Em uma sala reflexiva, os níveis caem mais lentamente além da “distância crítica”, onde os campos diretos e reverberantes são iguais.
  • ✗Ignorando o recorte do amplificador — os cálculos de sensibilidade pressupõem uma saída sem distorções. O corte na potência nominal introduz distorção harmônica que pode danificar os tweeters mesmo abaixo do nível de potência nominal.

Perguntas Frequentes

A maioria dos alto-falantes hi-fi domésticos fica entre 85 e 92 dB/W/m. Os alto-falantes audiófilos de alta eficiência podem atingir 97 a 105 dB/W/m (designs com buzina), enquanto os subwoofers geralmente estão na faixa de 82 a 88 dB.
A escala de decibéis é logarítmica: +3 dB corresponde à duplicação da potência acústica (10·log․ ․ (2) ≈ 3,01 dB). Nossa percepção do volume também é logarítmica — um aumento de +10 dB é percebido como aproximadamente duas vezes mais alto, exigindo 10 vezes mais potência do amplificador.
Para dois alto-falantes idênticos conectados em paralelo (reduzindo a impedância pela metade, dobrando a potência na mesma impedância), o SPL total aumenta em ~ 3 dB. Para dois alto-falantes em uma configuração estéreo, cada um acionado de forma independente, a soma acústica no assento de audição adiciona cerca de 3 a 6 dB, dependendo das condições do ambiente.

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