¿Qué es un filtro de paso alto de audio? ¿Cómo se usan?

¿Qué es un filtro de paso alto de audio?

Se usan ampliamente en diversos diseños de audio para bloquear un rango de frecuencias no deseado por varias razones:

• Prevenir distorsión
• Proteger drivers de tweeter de daños
• Obtener más volumen y claridad de altavoces pequeños bloqueando graves de subwoofer
• Funcionar como parte de un sistema de altavoces de 2 o 3 vías
• Prevenir problemas de resonancia limitando el rango de frecuencias bajas, evitando que se alcance la frecuencia resonante del altavoz

Hay otras aplicaciones útiles de filtros de paso alto que también conviene conocer. Verás los 3 principales tipos de diseño.

Nota: El nombre "frecuencia de esquina" también se usa a veces para referirse al punto de corte.

Diferencias entre filtro de paso alto y paso bajo

Estos se usan a menudo para woofers y subwoofers, pero también como parte de un diseño de 2 vías. Un filtro HPF se usaría para la parte de tweeter del diseño.

¿Qué es un filtro de banda pasante?

Un filtro de banda pasante consiste en un filtro de paso bajo y uno de paso alto en serie. Esto deja pasar un rango medio (banda de paso) de frecuencias de sonido.

Se usan a veces como parte de sistemas de 3 vías para alimentar un rango de sonido a drivers de medios.

Los tres tipos de cruces de paso alto

1. Cruces de altavoz (filtros pasivos)

Un cruce de paso alto para altavoz es muy común en tweeters donde bloquea frecuencias de medios y graves. El tipo más simple es un solo condensador electrolítico montado en el propio altavoz.

Otros usan un condensador e inductor para un corte más pronunciado y bloquear más efectivamente sonidos no deseados. La mayoría son fijos y tienen ajustes mínimos o nulos, ya que el diseño está determinado por los valores fijos de los componentes.

2. Cruces electrónicos (filtros activos)

• Frecuencia de corte de paso alto ajustable
• Pendiente de cruce seleccionable
• Control de ganancia (niveles de entrada/salida ajustables)
• Control de fase

Encontrarás diseños de filtros activos en equipos de home stereo, amplificadores de coche, unidades de previo, mesas de mezcla estéreo y muchos otros productos de audio electrónico.

3. Cruces digitales (basados en software)

Un cruce digital se encuentra en varias plataformas:

• Software de audio en computadora (mezcla, edición, etc.)
• Chips de procesamiento digital de señales (DSP) o productos de audio
• Apps de audio en smartphone

En todos los casos, un filtro de paso alto se implementa usando funciones matemáticas (transformadas Z) codificadas en rutinas de software. Cuando se aplica una señal musical, el código procesa la representación digital (valor numérico binario), resultando en una señal de salida muy reducida por debajo de la frecuencia de cruce.

Los cruces digitales también se usan junto con ecualizadores gráficos o paramétricos en unidades principales de coche, receptores home stereo y software de procesamiento y grabación de audio.

Aplicaciones útiles de filtros de paso alto

Uso en micrófonos y estudios de grabación

• Eliminar explosivas (pops) de la respiración del cantante
• Prevenir la grabación de ruidos por manipulación o golpes al tocar/ajustar equipos
• Aislar fuentes de audio de diferentes instrumentos durante la grabación
• Moldear la tonalidad de rangos de sonido durante la mezcla
• Bloquear ruido de fondo en pistas de grabación

Beneficios del filtro de paso alto en audio para coche

Suelen ser muy útiles para ofrecer mejor sonido de varias formas:

• Prevenir distorsión o daño potencial en tweeters por graves
• Proporcionar sonido más limpio con más potencia tanto en tweeters como altavoces pequeños
• Como parte de un sistema de 2 vías (ej: altavoces componentes)
• Bloquear graves de baja frecuencia de los altavoces principales, dejándolos para subwoofers y mejorando claridad

Hoy día algunas unidades principales tienen filtros digitales de paso alto integrados con pendientes seleccionables. Muchos amplificadores de coche tienen función de cruce paso alto/bajo seleccionable, con frecuencia de corte ajustable. Otros tienen un punto de corte fijo que no se puede cambiar.

Los tweeters y otros altavoces pequeños simplemente no pueden manejar ondas de sonido grandes creadas por frecuencias graves bajas. Incluso un sistema económico puede sonar genial alimentado por un amplificador decente con un cruce de paso alto que les impida recibir graves.

Luego puedes combinarlos con un subwoofer y un filtro de paso bajo para obtener un sonido de rango completo genial que disfrutarás.

Filtros de paso alto en home stereo

• Uso de subwoofer: cuando un sistema home theater o receptor estéreo tiene salida de subwoofer, bloquear graves a los altavoces principales ayuda a prevenir "embarrado" o exceso de graves
• Algunos sistemas incluyen altavoces de calidad limitada, donde los graves causan distorsión. Usar función de paso alto ayuda a evitarlo.
• Integrados en procesamiento de canales de audio surround home theater.
• Limitar sonido enviado a altavoz central para voces claras en películas.

Al igual que en sistemas de coche, los filtros de paso alto en home stereo a menudo no vienen activados por defecto; tendrás que revisar ajustes del menú y activarlos en muchos casos.

Filtros subsonicos explicados

El filtro subsonico es opcional y no suele ser necesario, pero puede ser útil en algunas situaciones. Son más comunes en audio vintage y tocadiscos, aunque a veces se encuentran en ecualizadores de coche o equipos de graves para subwoofer.

El rango auditivo humano para la mayoría llega hasta unos 30Hz. Las ondas de 20Hz se sienten pero no se oyen, así que es inútil consumir mucha potencia de amplificador para algo que no escuchas. En tocadiscos puede haber rumble y un filtro subsonico evita que se amplifique.

La mayoría de música se mezcla con los graves más disfrutables alrededor de 40-50Hz para "golpe". Lo mismo para ruidos o efectos de acción en películas, así que 20-30Hz no se necesitan.

Atenuación de frecuencia de corte (pendientes) explicada

Las pendientes se categorizan en decibelios (dB) por octava. Un signo negativo (-) representa una atenuación o reducción de la señal de entrada.

Las frecuencias de sonido entre dos puntos se miden a menudo usando una octava. Una octava es un doblado o mitad de un número de frecuencia. (100Hz, 200Hz, 400Hz, etc.)

Cuando nos referimos a un cruce con corte de -6dB por octava, significa que seguirá reduciendo la salida en 6dB adicionales por cada duplicación de la frecuencia anterior.

Cuanto mayor sea la pendiente del filtro, más reduce las frecuencias bajas más allá del corte, porque un filtro de orden superior es más efectivo.

Las pendientes típicas son 6dB/octava, 12dB/octava, 18dB/octava, etc.

Cómo usar un filtro de paso alto

Frecuencias de filtro para altavoces

En altavoces y sistemas, los fabricantes a menudo incluyen especificaciones para saber la frecuencia de corte a usar.

A veces se indica claramente como frecuencia recomendada de filtro de paso alto, otras veces debes basarte en la respuesta en frecuencia del altavoz. Por ejemplo, en la imagen de especificaciones, el altavoz tiene rango usable de 3.5 kiloHertz (kHz) en adelante.

Si no tienes esa info, usa las tablas abajo. La buena noticia es que casi siempre hay alguna información sobre el rango de respuesta en frecuencia del altavoz para ayudarte a ajustar el corte de paso alto.

¿Cuáles son buenos ajustes de HPF?

Tabla de frecuencias de cruce de paso alto para audio doméstico

Tipo de altavoz/sistema	Frecuencia de cruce
Altavoces frontales tipo torre/columna (pequeños)	60 a 80 Hz paso alto. Funcionan mejor con subwoofer complementario.
Altavoces frontales tipo torre/columna (grandes)	60-80Hz paso alto.
Central o surround (pequeños)	100-120Hz paso alto. Muy malos para graves, distorsionan fácilmente.
Central o surround (medianos/grandes)	60-80Hz paso alto. La mayoría de centrales no están diseñados para graves.
Altavoces de pared o satélite mini	100-120Hz paso alto. Evita mala distorsión al no manejar graves profundos.
Sistemas de 2 vías	3kHz a 3.5kHz. Frecuencia de cruce muy común
Sistemas de 3 vías	3.5kHz paso alto (tweeter) & 250-500Hz paso alto (medio)

Tabla de frecuencias de cruce de paso alto para audio de coche

Tipo de altavoz/sistema	Frecuencia de cruce
Coaxiales o componentes full-range frontales/traseros	56, 60, a 80 Hz paso alto. Bloquea graves bajos que causan distorsión.
Tweeters	3-3.5kHz paso alto
Altavoces de medios o woofer	250-500Hz paso alto
Sistemas de 2 vías	3kHz a 3.5kHz a tweeters. Igual para medios/woofers
Sistemas de 3 vías	3.5kHz (medio/agudo) & 500Hz (medio/grave)

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