Cómo Funcionan Los Auriculares Inalámbricos

Aunque los auriculares inalámbricos existen desde la década de 1960, fue en 2004 cuando los auriculares inalámbricos Bluetooth salieron al mercado y han revolucionado la escucha personal de audio, ganando gran popularidad entre los consumidores de audio y los profesionales por igual.

Si alguna vez te has preguntado cómo tus auriculares inalámbricos o audífonos reproducen el audio de tus dispositivos, este artículo es para ti. A continuación te enseñamos Cómo funcionan los auriculares inalámbricos.

Cómo funcionan los auriculares inalámbricos

Los auriculares inalámbricos funcionan al recibir señales transmitidas de forma inalámbrica desde tus fuentes de audio emparejadas. Estas señales se transmiten a través de radiofrecuencias (RF) o señales de infrarrojos (IR), según el dispositivo.

Este artículo trata sobre los auriculares inalámbricos y su funcionamiento. Analizaremos los métodos de transmisión inalámbrica y los diseños de auriculares inalámbricos junto con los pros y los contras de la tecnología inalámbrica.

Los auriculares inalámbricos, como sugiere su nombre, reciben sus señales de audio de forma inalámbrica en lugar de a través de cables de auriculares (a menudo denominados auriculares "cableados").

Los auriculares inalámbricos tienen receptores incorporados que están diseñados para aceptar las ondas inalámbricas que transportan la señal de audio destinada a impulsar los controladores de los auriculares. Esta "señal inalámbrica" ​​se denomina apropiadamente onda portadora.

Los transmisores codifican eficazmente la señal de audio en un formato inalámbrico (la onda portadora) y propagan la señal inalámbrica a través del aire.

La señal de audio deseada se denomina señal moduladora. Esta señal de modulación se codifica en una onda portadora que se transmite de forma inalámbrica al receptor.

Las ondas portadoras utilizadas para transmitir señales de auriculares inalámbricos están en el rango de frecuencia de radio o en el rango de frecuencia infrarroja . 

Es importante tener en cuenta que la onda portadora es una onda de frecuencia única dentro de los rangos mencionados anteriormente. Las señales de audio generalmente se componen de frecuencias dentro del rango audible de 20 Hz a 20 000 Hz.

El receptor inalámbrico está diseñado para leer la onda portadora y decodificar la señal moduladora (señal de audio) de la onda. Los receptores inalámbricos deben estar sintonizados para aceptar la frecuencia de onda portadora especificada.

Si la señal de audio es digital, se convierte en una señal de audio analógica. Luego, la señal de audio analógica se amplifica para controlar correctamente los controladores de los auriculares.

Es importante tener en cuenta que, independientemente del tipo específico de auriculares inalámbricos, si los auriculares son inalámbricos, están activos. Esto significa que necesitan energía para funcionar correctamente.

Para mantener la "conectividad inalámbrica" ​​de los auriculares, la alimentación debe ser suministrada por baterías internas. Estas baterías pueden ser AA, AAA o baterías que se insertan en los auriculares. Sin embargo, es más común tener baterías recargables integradas en los audífonos inalámbricos actuales.

Entonces, en resumen, repasemos los pasos cronológicos involucrados en la transmisión de audio de auriculares inalámbricos:

• La fuente de audio envía su señal de audio a un transmisor inalámbrico.
• El transmisor inalámbrico codifica la señal de audio (señal de modulación) en una onda portadora.
• Esta onda portadora de frecuencia única se propaga por el espacio.
• El receptor inalámbrico, sintonizado para captar la onda portadora de frecuencia única, acepta la señal inalámbrica y decodifica eficazmente la señal de audio.
• Las señales de audio digital luego se convierten en señales analógicas a través de un convertidor de digital a analógico (si los auriculares están diseñados para ello).
• La señal de audio analógica se amplifica mediante un amplificador interno.
• La señal de audio amplificada se envía a los controladores de los auriculares.
• Los controladores de los auriculares (transductores) convierten la señal de audio (energía eléctrica) en sonido (energía de onda mecánica).

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Aparte del método en el que la señal de audio se transfiere desde la fuente a los auriculares y al DAC / amplificador interno, los auriculares inalámbricos actúan de la misma manera que los auriculares con cable.

A continuación detallaremos que son el transmisor y el receptor:

El transmisor

El transmisor inalámbrico es responsable de incrustar la señal de audio en un formato inalámbrico. En la sección anterior, aprendimos que esto implica modular una onda portadora con la señal de audio.

Los transmisores pueden ser dispositivos independientes que se conectan a fuentes de audio. Estos transmisores de auriculares inalámbricos independientes son comunes para su uso en el hogar y con sistemas profesionales de monitoreo en el oído.

Alternativamente, los transmisores se pueden diseñar directamente en dispositivos de audio. Este es el caso de la mayoría de los dispositivos comercializados como inalámbricos y siempre es el caso de los dispositivos que tienen conectividad Bluetooth.

Los transmisores generalmente están diseñados para enviar señales de audio analógicas o digitales de forma inalámbrica y, por lo general, funcionan dentro de un rango limitado de frecuencias que coinciden con un receptor compatible.

En algunos transmisores, el usuario puede alterar o "sintonizar" la frecuencia de la señal portadora a una frecuencia específica.

El receptor

Los receptores de auriculares inalámbricos están integrados en los propios auriculares. También hay unidades receptoras inalámbricas independientes que se pueden conectar a auriculares con cable, aunque estos sistemas no son completamente "inalámbricos".

Un receptor está diseñado para captar eficazmente la onda portadora transmitida por la receptora. Su función es luego decodificar la señal de audio de la señal portadora.

Como mencionamos anteriormente, el receptor y el transmisor deben estar sintonizados en la misma frecuencia para que la transmisión inalámbrica se lleve a cabo correctamente.

Los receptores están diseñados para decodificar tipos específicos de modulación. Para compatibilidad con transmisores, los receptores analógicos generalmente funcionan para decodificar señales FM (en el rango de radiofrecuencia), mientras que los receptores digitales generalmente funcionan para decodificar señales PSK (también en el rango de radiofrecuencia).

Los auriculares Bluetooth, por ejemplo, tienen receptores PSK que aceptan frecuencias de RF entre 2.400 y 2.4835 GHz.

¿Cómo transmite Bluetooth audio desde un dispositivo a los auriculares?

Ahora viene la parte divertida. Bluetooth se ha convertido en el estándar para la gran mayoría de auriculares inalámbricos, por lo que es fundamental que lo discutamos aquí.

En primer lugar, el estándar Bluetooth se mejora continuamente y hay muchas versiones diferentes. El Grupo de Interés Especial de Bluetooth y los ingenieros detrás del desarrollo de la tecnología Bluetooth garantizan la compatibilidad cruzada entre versiones. Sin embargo, al emparejar dos dispositivos con diferentes versiones de BT, solo obtendremos los beneficios de la versión más antigua.

Confusamente, hay muchos estándares diferentes dentro del estándar global de Bluetooth. Si eres un experto en Bluetooth, ten paciencia  ya que nos centramos en los estándares que se utilizan generalmente para los auriculares Bluetooth. Para todos los demás, que no son conocedores de la tecnología bluetooth, solo hay que saber que existen otros estándares y es posible que cualquier par de auriculares Bluetooth no se ajuste a la descripción exacta que expondremos aquí.

Con eso, veamos cómo funcionan los auriculares Bluetooth en general.

Bluetooth funciona emparejando dispositivos. Los auriculares deben emparejarse con un dispositivo que tenga tecnología Bluetooth para que la información (audio) se transfiera.

La conexión de red Bluetooth se conoce como Piconet y la transferencia de información es unidireccional. El dispositivo de audio esencialmente controla los auriculares.

Bluetooth transmite información digital a través de radiofrecuencias de corto alcance en la banda de frecuencia entre 2.400 y 2.485 GHz. En el caso de los auriculares Bluetooth, esta información es la señal de audio digital de un dispositivo emparejado.

Bluetooth utiliza 79 frecuencias distintas dentro de los 2.400 a 2.485 GHz para transmitir información. Es capaz de cambiar esta frecuencia 1600 veces por segundo para evitar interferencias con otras conexiones Bluetooth.

Es poco probable que dos transmisores estén en la misma frecuencia al mismo tiempo. Esto minimiza el riesgo de interferencia entre dispositivos Bluetooth, ya que cualquier interferencia en una frecuencia particular durará solo una pequeña fracción de segundo.

Los Beats Solo Pro son un gran ejemplo de auriculares inalámbricos Bluetooth:

Como se mencionó anteriormente, BT envía información digital de forma inalámbrica. El audio de Bluetooth se envía mediante modulación de codificación por desplazamiento de pulsos (PSK).

La señal de modulación PSK es el audio digital del dispositivo emparejado. Esta señal moduladora modula la fase de una onda portadora de frecuencia fija. Lo hace variando las entradas de seno y coseno en un momento preciso.

Para los auriculares Bluetooth, esto significa que la señal de audio digital se transmite en una de las 79 frecuencias de ondas de radio que cambian 1600 veces por segundo. Esta conexión inalámbrica aparentemente entrecortada en realidad funciona bien para enviar audio de forma inalámbrica.

La mayoría de los auriculares Bluetooth son dispositivos de Clase 1 o Clase 2. Esto significa que la transferencia de señal entre ellos y su dispositivo emparejado tiene una potencia máxima permitida de 100 mW (Clase 1) o 2,5 mW (Clase 2) y un rango de señal de aproximadamente 100 m (330 pies) para Clase 1 o 10 m (33 ft) para la Clase 2.

Este bajo consumo de energía permite una mayor duración de la batería.

Bluetooth ofrece un estándar de conectividad entre auriculares y dispositivos de audio digital siempre que ambos dispositivos tengan la tecnología. Se están realizando mejoras constantes para mejorar la calidad del audio, aunque Blutooth todavía no tiene la misma calidad que la conectividad por cable.

Ten en cuenta que Bluetooth también agotará la batería del dispositivo emparejado más de lo que lo haría un par de auriculares con cable.

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Conexión de auriculares inalámbricos a un televisor, radio u otro dispositivo

Conectar auriculares inalámbricos a dispositivos puede ser tan fácil como emparejar dos dispositivos Bluetooth juntos.

Si los dispositivos tienen otros medios de conexión inalámbrica (RF o IR), también podemos conectarlos de forma muy sencilla encendiendo el transmisor y el receptor y sintonizándolos en la misma frecuencia.

Sin embargo, si los dispositivos no tienen Bluetooth u otro sistema inalámbrico integrado compatible, necesitaremos conectar un transmisor independiente al dispositivo y / o un receptor independiente a los auriculares.

Idealmente, para empezar, tendríamos auriculares inalámbricos y, por lo tanto, tendrían un receptor inalámbrico incorporado. Sin embargo, hay receptores disponibles a los que se pueden conectar auriculares con cable que harán que al menos parte de la ruta de la señal sea inalámbrica.

Afortunadamente, tanto los auriculares inalámbricos de RF como los de infrarrojos casi siempre vienen con su propio transmisor dedicado. Esto facilita la conexión de los auriculares al transmisor y simplifica el problema para simplemente garantizar que el transmisor se pueda conectar a nuestro dispositivo (TV, radio, etc.).

Los transmisores normalmente se conectarán al dispositivo a través de una conexión analógica como una salida de audio RCA izquierda / derecha o una salida estéreo TRS de 3,5 mm.

Inalámbrico vs. Verdadero inalámbrico

Los auriculares inalámbricos y los auriculares inalámbricos verdaderos funcionan con los mismos principios de transmisión de audio inalámbrica.

Sin embargo, existe una gran diferencia. Los verdaderos auriculares inalámbricos tienen dos auriculares independientes que no están conectados físicamente.

Eso significa que cada auricular tiene su propio receptor y ese receptor debe decodificar su canal adecuado (izquierdo o derecho) de la señal portadora transmitida.

Cada auricular también tiene un amplificador para aumentar la señal de audio para que maneje correctamente los controladores y un DAC si se requiere conversión de digital a analógico.

Esto es diferente de la mayoría de los auriculares inalámbricos "normales", que tienen un solo receptor y decodifican la señal de audio estéreo de la señal portadora antes de enviar los canales apropiados a los controladores apropiados.

Los Bang & Olufsen Beoplay E8  son un ejemplo de verdaderos auriculares inalámbricos Bluetooth.

Vale la pena señalar que es más probable que los auriculares inalámbricos verdaderos usen Bluetooth que sus contrapartes de auriculares inalámbricos "normales".

Inalámbrico vs. Auriculares con cable

La diferencia más obvia entre los auriculares con cable e inalámbricos está en los nombres: los auriculares con cable reciben sus señales de audio a través de cables, mientras que los auriculares inalámbricos reciben sus señales de audio de forma inalámbrica.

Las otras diferencias se resumen en la siguiente tabla:

Auriculares con cable	Audífonos inalámbricos
Se conecta físicamente a las tomas de auriculares.	Se conecta de forma inalámbrica a la fuente de audio
Se conecta a amplificadores externos	Tiene amplificadores internos
Mejor conexión de audio	Conexión de audio Spottier
Activo o pasivo	Siempre activo
Puede que requiera pilas o no	Siempre requiere pilas
Tiene cables y está vinculado al dispositivo de audio.	Los diferentes estándares inalámbricos tienen diferentes distancias de la fuente de audio

También agregaría el hecho de que los monitores internos para uso en el escenario tienen que ser inalámbricos para permitir la libertad de movimiento durante las presentaciones en vivo.

Aparte de estas diferencias clave, los auriculares con cable e inalámbricos funcionan prácticamente igual. Ambos pueden adoptar cualquier factor de forma (auriculares; audífonos; espalda cerrada; espalda abierta; sobre la oreja; sobre la oreja, etc.) y pueden tener cualquier tipo de controlador.

Los componentes clave de cualquier auricular son los transductores / controladores. Los diseños alámbricos e inalámbricos cambian el método por el cual el audio pasa de la fuente a los controladores, pero no altera los elementos del transductor en absoluto.

Pros y contras de los auriculares inalámbricos

Para continuar desde la sección anterior sobre auriculares con cable frente a auriculares inalámbricos, analicemos rápidamente los pros y los contras de los auriculares inalámbricos.

Las ventajas de los auriculares inalámbricos incluyen:

• El estándar Bluetooth común (que ahora se utiliza en la mayoría de los nuevos auriculares inalámbricos) es compatible con muchos de los dispositivos de audio más populares de la actualidad.
• No estar conectado al dispositivo de audio.
  • Bluetooth (Clase 2) generalmente permite un alcance de hasta 10 m (32 pies).
  • RF (a unos 2,4 GHz) permite un alcance de 91 m (300 pies) o más.
  • IR permite un alcance de hasta 10 m (32 pies).

Los contras de los auriculares inalámbricos incluyen:

• Requiere baterías para funcionar que requieren reemplazo regular o recarga regular.
  • El estándar Bluetooth también agota la batería del dispositivo emparejado.
• Un precio más alto debido al receptor y amplificador integrados (y potencial DAC).
• Puede ser un poco frustrante conectarse rápidamente en comparación con los auriculares con cable.

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Preguntas relacionadas

¿Puedes escuchar la televisión a través de auriculares inalámbricos? Si. Muchos televisores modernos tienen capacidad Bluetooth para conectarse fácilmente a auriculares Bluetooth. Alternativamente, existen sistemas inalámbricos RF (radiofrecuencia) e IR (infrarrojos) que permiten conectar un transmisor al televisor para enviar el audio de forma inalámbrica a auriculares compatibles.

¿Cómo funcionan los micrófonos inalámbricos? Los micrófonos inalámbricos funcionan modulando una onda portadora de onda sinusoidal con la señal de audio del micrófono y enviando la onda portadora modulada de forma inalámbrica a un receptor compatible. Luego, el receptor decodifica el audio de la señal portadora y lo envía a un preamplificador de micrófono.