A ideia básica deste alto-falante é a de que duas placas carregadas com cargas de sinais opostos se atraem e com cargas de sinais iguais se repelem.

Se estas placas tiverem certa flexibilidade ou ainda forem móveis a atração e a repulsão pode fazer com que sejam geradas ondas sonoras.

Outra possibilidade é usar um material flexível como diafragma de modo que ele sofra deformações sob o campo elétrico e com isso produza sons.

Para se ter uma boa força de atração e repulsão num sistema deste tipo, deve-se trabalhar com tensões elevadas, da ordem de milhares de volts.

Desta forma, o tipo mais comum, que já pode ser encontrado à venda, consiste em placas de metal de grandes dimensões que estão submetidas a um sinal de áudio de alta tensão, conforme mostra a figura 12.

Se invertermos um pequeno transformador de 110 V ou 220 V com 6 a 12 V de secundário e ligarmos o secundário na saída de um amplificador, podemos ter um alto-falantes experimental eletrostático.

Basta ligar o primário em duas folhas de alumínio esticadas de uns 40 x 40 cm cada uma separadas uma da outra de uns 2 ou 3 cm. Com o sinal de áudio, as folhas vibram produzindo sons.

Na figura 13 mostramos como fazer isso.

Na figura temos um alto-falante eletrostático comercial de grande potência que se caracteriza por ser capaz de reproduzir sons muito graves com excelente rendimento e fidelidade.

Como subwoofer ele pode reproduzir sons abaixo de 30 Hz com facilidade. Seu preço, entretanto é elevadíssimo.

Conforme vimos, ondas sonoras são ondas de compressão e descompressão do ar. Estas ondas podem ser produzidas tanto pelo movimento de um objeto, no caso o cone de um alto-falante, como também pela expansão do ar, como ocorre numa explosão.

Uma descarga elétrica através do ar ionizado, por exemplo, como ocorre num raio é outra forma de se obter uma onda sonora. A expansão do ar, provoca o forte ruído do trovão.

Os alto-falantes de plasma aproveitam essa ideia.

Modulando-se uma fonte de muito alta tensão (MAT) com um sinal de áudio, a descarga que ocorre através de uma faísca, provoca ondas de compressão e descompressão do ar, resultando em som.

Denominamos plasma, pois trata-se do estado em que um gás ionizado perde seus elétrons e conduz intensamente a corrente elétrica.

A principal vantagem deste sistema é que não existe um corpo material para ser movimentado, como no caso do cone de um alto-falante, e portanto inércia que afete a curva de resposta.

No entanto, os experimentos feitos ainda não levam a um rendimento razoável, se bem que existam até empresas que vendam estes alto-falantes pela internet.

No seu circuito é utilizada uma válvula que gera alta tensão, em configuração semelhante a que encontramos nos televisores analógicos antigos para gerar a MAT dos cinescópios. Na figura 10, o tweeter visto aberto.

Para os que desejarem fazer experiências, eis um circuito simples que pode ser elaborado com componentes comuns.

A bobina de alta tensão pode ser um fly-back comum de TV analógica antiga. O primário desta bobina consiste em 4 a 6 espiras de fio comum no núcleo exposto.

O arco de plasma é obtido entre dois alfinetes separados de 2 a 5 mm de distância, de acordo com a tensão obtida. O ajuste é feito em R1 e R2 que podem ser de 47 k.

A bateria B fornece 6 V (4 pilhas) e a fonte de 12 V deve ter pelo menos 3 A de corrente.

                                              Simples alto-falante de plasma

Ao que parece, a resposta de frequência está diretamente ligada a potência da faísca. Vemos que pequenas faíscas, como as de velas de carro, produzem sons agudos em que enormes faíscas como os raios, produzem sons graves.

Assim, o alto-falante experimental dado deve funcionar como um tweeter.

Desde sua invenção, na época dos rádios de galena e válvulas, os alto-falantes dinâmicos e de bobina móvel não mudaram muito, Apenas, novos desenhos com bobinas especiais e imãs cada vez mais potentes tornaram estes dispositivos ideais para a reprodução sonora com alto-rendimento e resposta plana numa ampla faixa de frequências. No entanto, novas tecnologias têm sido tentadas e até existem alguns produtos práticos. Neste artigo analisamos algumas delas.

Podemos começar nosso artigo, analisando o princípio de funcionamento de um alto-falante comum de bobina móvel e a natureza do som. Partimos de material de nosso almanaque.

Se bem que as vibrações sonoras não tenham natureza elétrica, como elas podem ser captadas e reproduzidas por dispositivos elétricos, seu estudo é muito importante para quem pretende conhecer eletrônica.

Como exemplos podemos citar sensores acústicos de uso industrial, intercomunicadores e até os sistemas multimídia fazem muito uso dessas vibrações pois os alto-falantes dos computadores produzem sons e além disso temos as entradas para sons captados por microfones.

As ondas sonoras são vibrações mecânicas necessitando para se propagar de meios materiais.

No vácuo o som não se propaga.

Uma experiência tradicional que mostra que isso é verdade consiste em se fazer funcionar uma campainha dentro de um vidro, do qual se tenha retirado todo ar.

O silêncio é absoluto, pois onde não há meio para o som se propagar ele não pode ser ouvido, conforme mostra a figura 1.

Na lua seria impossível uma conversação já que ela não possui atmosfera e os “sons de explosão” no espaço que vemos nos filmes de ficção, consistem numa aberração, pois lá, tudo é silêncio.

No ar, o som se propaga na forma de ondas de compressão e descompressão, conforme mostra a figura 2.

Assim, um alto-falante ao reproduzir um som, empurra para frente o ar para produzir uma onda de compressão e depois ao se mover em sentido contrário, o puxa de modo a produzir uma onda de descompressão.

Tanto a compressão como a descompressão se propagam com a mesma velocidade que, no ar sob condições normais de temperatura e pressão é da ordem de 340 metros por segundo.

Quando estas ondas de compressão e descompressão atingem nossos ouvidos elas atuam sobre uma fina membrana em seu interior, denominada tímpano, que transmite as vibrações ao sistema interno.

O sistema mecânico interno de nossos ouvidos, formado por alguns ossos móveis muito delicados, “traduz” as informações sobre a natureza do som captado e as envia ao cérebro por meio de ligações nervosas. Na figura 3 temos uma visão em corte de nosso ouvido.

Um alto-falante comum de bobina móvel produz as ondas sonoras pelo movimento de seu cone.

Os alto-falantes comuns são transdutores que convertem energia elétrica em energia acústica. Em outras palavras, eles recebem um sinal elétrico que tem a frequência e a forma de onda de um e o convertem nesse som, conforme mostra a figura 4.

O tipo mais comum de alto-falante usado atualmente é o de bobina móvel. Trata-se de um transdutor eletrodinâmico bastante eficiente que tem a estrutura básica em corte mostrada na figura 5.

Nesse tipo de alto-falante existe uma bobina de fio de cobre esmaltado enrolada num tubinho que é preso ao cone do alto-falante. o cone pode ser de papelão ou plástico e tem um sistema de suspensão que permite que ele se movimente para frente e para trás.

A bobina está posicionada em torno de uma peça de metal, denominada peça polar, podendo se mover mas sem tocar nela. O movimento é para frente e para trás.

A peça polar está em contacto com um potente imã permanente de modo que ela concentra em torno da bobina esse campo, conforme mostra a figura 6.

Quando uma corrente que tenha frequência e forma de onda correspondente ao som que deva ser reproduzido percorre a bobina, um campo magnético com as mesmas características é criado.

Esse campo interage com o campo do imã concentrado na peça polar de tal modo que surgem forças proporcionais que tendem a movimentar a bobina e consequentemente o cone.

Assim, as forças são no sentido de fazer o cone vibrar, indo para frente e para trás, mas reproduzindo exatamente a forma de onda do sinal aplicado.

A consequência disso é que o cone se movimenta empurrando e puxando o ar em sua volta de modo a produzir ondas de compressão e descompressão do ar, ou seja, ondas sonoras, conforme mostra a figura 7.

Na prática, devido a elasticidade do material usado no cone e também devido às próprias características das ondas acústicas, a reprodução do som num alto-falante ocorre de forma mais intensa em certas zonas, conforme a frequência do som.

Por esse motivo, conforme mostra a figura 8, temos uma reprodução mais intensa dos agudos na região central enquanto que os médios ficam na região intermediária e os graves na periferia.

Esse comportamento faz com que os alto-falantes tradicionais tenham dimensões que correspondam justamente á faixa de sons que devam ser reproduzidas.

Mas, será que é possível produzir sons de outras formas, além desta e da que faz uso de cerâmicas piezoelétricas, como nos tweeters?

São Paulo – Os alto-falantes inteligentes já estão nas casas de diversos americanos. Segundo a consultoria eMarketer, 35,6 milhões de pessoas usarão aparelhos como o Amazon Echo, o Apple Homepod e o Google Home em 2017. O Brasil, entretanto, ainda não teve lançamento de nenhum produto dessa categoria e especialistas indicam um dos principais motivos do atraso: os diferentes sotaques e as regionalidades idiomáticas dos brasileiros.
Esses aparelhos são caixas de som que podem obedecer aos seus comandos de voz à distância. A proposta deles é atender às suas ordens quando ditas de maneira natural, e não robótica, travada ou, de alguma forma, codificada.
Qual é a vantagem disso? Várias. Esses produtos podem funcionar como uma central de controle para os seus aparelhos conectados à internet, como lâmpadas inteligentes, Smart TVs ou mesmo termostatos (mais populares nos Estados Unidos do que no Brasil). Ao dizer um simples “apagar as luzes” ou um simpático “boa noite” para o seu alto-falante, tudo pode ser desligado logo que você se deitar. Fora isso, também é possível usar os aparelhos para fazer listas de compras ou mesmo encomendar os itens que faltam na sua casa.
Esses produtos trazem três assistentes de voz diferentes: Alexa (Amazon), Siri, (Apple) e Google Assistente (Google). Os dois últimos já entendem o idioma português brasileiro há algum tempo. A Alexa, a caçula entre eles, fala prioritariamente inglês.
Rodrigo de Deus, diretor de estratégia para tecnologias emergentes na consultoria PwC, afirma a EXAME.com que o mercado para os assistentes de voz tende a crescer nos próximos anos no Brasil, mas será preciso vencer alguns obstáculos, como o preço dos produtos, as parcerias de negócios entre as fabricantes e lojas online, a infraestrutura de internet no país e os diferentes sotaques do português.
Para aprender o idioma e seus regionalismos, a tecnologia pode ser uma aliada graças ao machine learning, uma técnica de aprendizagem de máquina que permite que eletrônicos aprendam mais rapidamente do que humanos. Ainda assim, eles precisam ser ensinados de maneira parecida com o que fazemos com crianças.
“Para que o machine learning ajude esses aparelhos, ainda é preciso que eles passem por um estágio de evolução. Ele precisa ser adaptado ao português para poder evoluir. Conforme o mercado crescer, isso vai ajudar a incorporar o jeito do brasileiro falar. Não é só a tradução, é o jeito como as pessoas falam, como fazem perguntas, seus sotaques e nuances de linguagem”, disse Deus.
Andre Miceli, coordenador do MBA e Pós-MBA em marketing digital da Fundação Getúlio Vargas (FGV) e mestre em administração pelo Ibmec RJ, afirma a EXAME.com que o idioma pode ser uma barreira, mas reforça que há outras questões importantes que travam o lançamento dos alto-falantes inteligentes no nosso país.
“Se olharmos a história, é fácil encontrar diversos eventos com atrasos nos lançamentos de soluções de empresas de tecnologia como Amazon, Apple, Microsoft, Google e de muitos outros gigantes. Ninguém se posicionou formalmente a respeito do que motivou o fato dessa vez, mas usualmente temos duas grandes razões: logística e mercado. No primeiro grupo temos questões relacionadas à distribuição, importação, regionalização e afins. No segundo grupo, vemos as empresas gerenciando seus lançamentos em função de questões de mercado”, declarou Miceli.
O professor diz ainda que há casos em que as empresas retardam seus lançamentos para deixar os concorrentes entrarem primeiro com o novo produto no mercado. O objetivo? Aprender com a experiência deles e redesenhar suas estratégias.
Falando português
Falando agora estritamente do problema do idioma para assistentes de voz em português, a IBM passou por um processo interessante. Ela treinou, junto ao banco Bradesco, a sua inteligência artificial Watson para aprender a nossa língua. Foram meses de uso da tecnologia por funcionários do banco. Eles tornaram o Watson um verdadeiro especialista nos produtos da empresa. Com isso, os bancários podem recorrer a ele sempre tiverem alguma dúvida.
Atualmente, a IBM informa que a acurácia do Watson para voz é de 97% e de 96% para interações via texto.
Outra forma que a empresa encontrou de aliar tecnologia, arte e treinamento para o Watson foi usar sua inteligência artificial na exposição “A Voz da Arte”, realizada neste ano na Pinacoteca de São Paulo.
Por meio de um app de iPhone, as pessoas puderam perguntar naturalmente ao Watson e ouvir respostas sobre obras de arte expostas no museu. Isso ajudou o produto da IBM a aumentar seu acervo de respostas para possíveis perguntas. As 7 mil variáveis de perguntas se transformaram em 40 mil após dois meses de exposição.
Guilherme Novaes, líder de Watson na IBM Brasil, contou a EXAME.com os principais desafios da tecnologia atual de reconhecimento de linguagem natural.
“Falar com pouco ruído, em um ambiente controlado e sem interferências, é uma coisa. Quando você vai para um local barulhento, essa acurácia pode ser reduzida. Isso não é exclusividade do Watson. É um desafio que qualquer empresa vai ter. Nesse caso, temos que treinar continuamente o Watson para entender a intenção da pergunta nesses ambientes barulhentos”, afirmou Novaes.
Por essas e outras razões, as interações via mensagens de texto têm altíssima precisão. Com isso, o treinamento é rápido.
“É como uma criança pequena com taxa de aprendizagem muito mais alta do que a de um ser humano”, disse Novaes.
Quem lança primeiro?
O Google Home pode ser um dos primeiros a chegar ao país. Empresa anunciou neste ano que chegará em breve ao país com uma estratégia de longo prazo para lançamentos de hardware no nosso mercado. No anúncio, um dos aparelhos mostrados à imprensa foi justamente o Google Home.
A Amazon não teria o mesmo alcance de negócios que tem nos Estados Unidos. No nosso mercado, a empresa vende basicamente livros, enquanto lá ela vende de tudo. No entanto, fontes ligadas a Amazon indicam que a compra da Saraiva no Brasil é possível dentro de pouco tempo. Se isso acontecer, a Amazon poderia oferecer mais produtos para serem comprados por meio do Echo. Vale notar também que a companhia já abriu seu espaço online para outras varejistas parceiras, transformando sua loja em um marketplace–outra medida que aumenta o acervo da empresa.
A Apple, apesar de ter a Siri em português, não deu indícios de que vai trazer o produto ao Brasil em breve. Porém, a página do release de imprensa do produto no site oficial da Apple foi traduzida para português.
EXAME.com consultou todas as empresas envolvidas na matéria, mas elas preferiram não se posicionar oficialmente sobre os lançamentos de alto-falantes inteligentes.