sábado, 21 de abril de 2012

Calibración Monitores de Estudio

Alguna vez te has percatado de que tus mezclas suenan radicalmente diferentes en distintos sistemas de reproducción? La música en que has invertido horas de trabajo suena genial a través de los monitores o auriculares en tu estudio, pero cuando la reproduces en otros sistemas, aparecen inconsistencias en la mezcla: demasiados graves, demasiados agudos, o incluso voces con poca presencia...

Quizá tu sistema no esté ajustado como es debido. Un gran número de creadores musicales por ordenador no emplea su tiempo en las rutinas de calibración básicas, antes de conectar los instrumentos y crear música.


1- Ajustar los Monitores

Lo primero que debes planear en tu estudio es la distribución del equipo y el mobiliario, para permitir un buen emplazamiento de los monitores, que dependerá de dónde vayas a sentarte en tu lugar de trabajo. Lo ideal es que tus altavoces y tu posición de escucha estén ubicados de un modo simétrico en la habitación, de modo que al sentarte tengas prácticamente la misma distancia de la pared a tu izquierda y a tu derecha, cuando te coloques en el centro. Así te aseguras de que el sonido emitido por los monitores izquierdo y derecho sigue una ruta similar hacia tus oídos, para que obtengas un sonido coherente, con una buena imagen estéreo.

Has de estar centrado en la sala, no en una esquina. No te preocupes de la simetría frontal-trasera, ya que no es muy importante; de hecho, a veces hasta es contraproducente.

Asegúrate de que nada se interpone entre tú y los altavoces. El aire entre cada monitor y el oyente no ha de obstruirse. Si uno de los altavoces está ligeramente oscurecido, incluso por algo tan trivial como un libro, una planta o la pantalla de tu portátil, el sonido será reflejado, y cambiará al dirigirse a tus oídos.

Uno de los modos más efectivos para conseguir un buen emplazamiento de tus monitores es emplear soportes de calidad. Deben tener la misma altura y estar tan cercanos al nivel de los ojos/ oídos como sea posible.

No coloques los altavoces directamente sobre tu mesa, ya que la superficie actuará como resonador: la madera absorberá y amplificará los sonidos de las frecuencias graves. Si colocas tus altavoces sobre soportes, conseguirás un sonido más claro.

Si no vas a utilizar monitores de campo cercano, móntalos en la pared. Asegúrate de que no estén en contacto directo con la pared, ya que eso actuará también como resonador. Ten muy clara la colocación de tus monitores antes de proceder con una medida tan “quirúrgica”, y sería genial que pudieses tirar los cables por dentro de la pared, aunque eso quizá requiera algo de obra. Empotrar los altavoces en las paredes es una gran solución; si quieres que tu sala tenga un sonido excelente, esa puede ser la clave, pero los monitores de campo cercano son lo habitual en un home studio, además de ser también más económicos.




2- Niveles SPL y Ruido Rosa

Ya hemos mencionado entre otras cosas que el componente hardware esencial para la calibración es un medidor ‘SPL’, un dispositivo que se emplea para medir los niveles de presión sonora en un entorno acústico.

Lo normal es que utilices varios juegos de altavoces durante la vida de tu estudio, por lo que siempre has de conservar tu medidor ‘SPL’ cuando tengas calibrada tu configuración actual. Incluso si estás muy contento con tu equipo y básicamente no necesitas actualizar nada, un traslado a otra sala o incluso el cambio de posición de algún dispositivo en tu sala actual, alterará el modo en que suena tu sistema, por lo que el medidor ‘SPL’ es crucial en dichas situaciones.

El sistema de audición humana detecta las variaciones rápidas en la presión del aire y las convierte en lo que percibimos como sonido. Así que el “volumen” percibido del sonido que escuchamos es directamente proporcional a la presión de la onda sonora que representa. Por lo tanto, es muy importante la habilidad de medir el nivel de presión de una onda sonora en tu sala de trabajo.

Otra razón de peso para ajustar y monitorizar los niveles de presión sonora en tu estudio es que, un sistema calibrado de forma correcta, te ayudará a prevenir posibles daños a tu audición por una exposición a niveles altos durante largos periodos y frente a ciertas frecuencias. El medidor ‘SPL’ permite medir los niveles de presión sonora generados por cada uno de los altavoces en la posición de escucha de tu sala.

Para realizar esta tarea de un modo sistemático y efectivo, reproduce una señal de ruido rosa en tu sistema. El ruido rosa, al contrario que el ruido blanco, tiene una energía igual en cada octava, por lo que es ideal como señal de prueba para medir el rendimiento de un sistema. Un nivel de presión sonora de unos 80dB es normal para un estudio. Es posible generar ruido rosa con la mayoría de editores de audio, incluso con algunos softsintes.



3- Usa Ruido Rosa para calibrar los Niveles SPL

Vamos a utilizar el medidor ‘SPL’ para calibrar el nivel que emiten los monitores cuando reproducimos la señal de ruido rosa. Ajusta el medidor ‘SPL’ a 80dB, ‘Weighting’ a ‘C’ y ‘Response’ a ‘Slow’, y sostén el medidor en el lugar en que estaría tu cabeza en la posición de escucha. Ten presente que, en esta guía, asumimos que tu tarjeta de sonido va directamente a los altavoces o a un ampli, sin otros dispositivos, como mezcladores, en la ruta de señal.

Para el paso siguiente, necesitas estar en una situación en la que sea posible ajustar de modo independiente los niveles de volumen de cada monitor. Si sólo tienes una configuración estéreo, los niveles independientes para los canales izquierdo y derecho deben ser bastante evidentes en tu ampli. Si cuentas con un ampli surround, éste incluirá un menú con ajustes de control para cada uno de los seis canales o más que estés alimentando. La mayoría de los amplis surround incorpora generadores de ruido rosa, para facilitar la calibración, a los que se accede a través del menú del sistema bajo “tonos de prueba” o algo similar.

También debes prepararte para que el ruido rosa que pases a través de los altavoces sea muy alto, por lo que quizá sea recomendable que lleves tapones en los oídos mientras realizas el proceso.
Reproduce el ruido rosa a través del canal izquierdo únicamente, silenciando el canal derecho en el generador de ruido rosa, y ajusta el volumen del altavoz izquierdo hasta que el vúmetro indique 0dB, lo que significa que el nivel de presión sonora en donde se encuentra el medidor, tu lugar de escucha, es de 80dB. Asegúrate de fijar el control de volumen del ampli a este nivel para que las medidas posteriores tengan significado con respecto al ‘SPL’ producido a ese ajuste de volumen.

Ahora, reproduce sólo el canal derecho, repitiendo el proceso para el monitor derecho, y ajusta del mismo modo el control de volumen. Si estás configurando un sistema surround, necesitas repetir el proceso para los canales izquierdo y derecho surround, central y LFE/ sub, con el medidor en la misma posición que se encontraba en las mediciones previas. Una vez completado, tus altavoces ofrecerán niveles consistentes de volumen.

Es algo esencial si mezclas cualquier tipo de música o de banda sonora en un entorno surround, e igualmente importante si envías sonido (como voces o diálogo) a un canal central, o efectos sonoros a un canal LFE (Low Frecuency Effects); a veces, se escucha este tipo de material sin un balanceado correcto, debido a que se ha usado un sistema sin calibrar.

Del mismo modo, en un sistema estéreo, asegúrate de que cada monitor ofrece el nivel correcto. Cada altavoz es único, al igual que cada entorno de escucha, por lo que si ajustas a un mismo valor los controles de volumen izquierdo y derecho de tu ampli, no estarás seguro de que estén entregando los mismos niveles de presión sonora.


4- Analiza la Respuesta en Frecuencia

Para analizar la respuesta en frecuencia de tus altavoces (medir su fidelidad de salida en el espectro de frecuencia), utiliza un ordenador portátil y un interface de audio secundarios, con un buen micro de condensador colocado en un soporte.

En el portátil necesitarás un software para medición de nivel, como Audio Meter 2.2 (www.masterpinguin.de), utilizando el módulo ‘Spectrum Analyzer’. Si no tienes acceso a ese hardware y software, obtendrás los mismos resultados empleando la misma técnica con un ordenador y un secuenciador, como por ejemplo el magnífico Cubase SX.

Necesitarás utilizar dos canales en el software: uno para reproducir ruido rosa y otro para monitorizar la entrada de micro. Puedes utilizar un plug-in para análisis de frecuencia en el canal de entrada del micro, como Waves PAZ, o el gratuito Roger Nichols Digital Inspector (www.rogernicholsdigital.com/downloads/htm).

Es importante que al emplear este método, te asegures de que el canal del micrófono no está siendo monitorizado a través de los altavoces, ya que ¡produciría una realimentación capaz de destrozar definitivamente los conos de tus tan preciados monitores de estudio! Ajusta el micro como muestran los diagramas inferiores, de acuerdo al altavoz particular que estés comprobando.

Probémoslo y veamos cómo se comporta cada uno de tus monitores. Reproduce el bucle con ruido rosa a través del primer monitor que quieras probar. Audio Meter 2.2 te permite medir la frecuencia de cada monitor por separado. Pulsa a la derecha de la ventana ‘Spectrum Analyzer’ y asegúrate de que ‘Hold’ esté activado (otros plug-ins tendrán una función ‘hold’ similar). Podrás comprobar qué frecuencias están altas o bajas. No existe una curva típica, por lo que quizá notes suaves picos y caídas. Ambos altavoces contarán con una curva similar pero no idéntica, como enseñan las capturas inferiores.
Si notas una caída acusada, asegúrate de que tus monitores no estén fuera de fase; si lo están, corrige el problema (consulta el diagrama inferior) y vuelve a probar. Si aún percibes una caída en frecuencia, prepárate para el siguiente paso: añadir EQ para aplanar la curva de respuesta. Mantén activado tu software para análisis en frecuencia mientras colocas un EQ en el camino de señal, con el fin de obtener una respuesta en frecuencia tan uniforme como sea posible en todo el rango.


Fuera de Fase. Si percibes una caída poco usual en el rango medio o en la cola de graves cuando compruebes el análisis en frecuencia de tu señal de ruido rosa, es bastante posible que tus altavoces estén fuera de fase.

Cuando un par de monitores están conectados en fase, los altavoces de ambos se mueven en el mismo sentido y a la vez. Cuando están fuera de fase, los altavoces de un monitor entran, mientras que los del otro salen, cancelándose entre sí en cierta medida. Si tus altavoces están fuera de fase el resultado será una extraña e incómoda imagen estéreo y la pérdida de las frecuencias más graves.

Para corregir este problema, sólo has de conectar tus monitores en fase, lo que supone asegurarte de que los terminales rojos de tu ampli estén conectados a los terminales positivos (rojos) de tus altavoces, y del mismo modo los terminales negativos (negros). Por tanto, la solución del problema es tan sencilla como intercambiar los cables positivo y negativo en uno de tus altavoces; no los cambies en ambos, o continuarán fuera de fase.


5- Corrige la Respuesta en Frecuencia

Es importante que tengas opción de ecualizar la ruta de señal, y hay diversos métodos para ello. Utiliza por ejemplo un ecualizador hardware, de modo previo o posterior al amplificador, aunque es siempre es preferible contar con un ecualizador independiente para cada canal, lo que supondrá un duro golpe para tu bolsillo si tienes un sistema 5.1.

Un EQ software es otra opción, si te aseguras de que se aplica en todo momento a la señal, o al menos mientras utilizas cualquier tipo de software musical. El mejor truco es que, una vez que hayas ajustado tu sistema, no debes dejar que nada ni nadie cambie dichos ajustes. Este tipo de cuestiones suelen desajustarse con el tiempo, por lo que es conveniente que compruebes cada paso de cuando en cuando. Quizá sea más conveniente y sensato cada vez que compres un equipo nuevo, o tras rehacer tu configuración de estudio.

Si las medidas que te ofrece el analizador de espectro son muy similares para ambos altavoces, pasa todo a través de la misma curva de EQ; pero, si no lo son, utiliza un EQ estéreo con una curva diferente para cada canal. Algunas tarjetas de sonido contienen EQs DSP para sus salidas. Si posees un PC Sony Vaio, utiliza Sonic
Stage Mastering Studio Audio Filter para añadir EQ directamente a las salidas.

Otro método es aplicar EQ en el canal master de tu anfitrión. Acuérdate de desconectarlo cuando mezcles, para que el EQ no afecte a un tema acabado.



6- Controla la Acústica y tus aparatos rebeldes

La irrupción de ordenadores en la creación musical metió el ruido de los discos duros y los ventiladores en el estudio. El ordenador suele ser el equipo más ruidoso en un estudio casero, y es muy importante neutralizar ese sonido para que escuches tu trabajo sin interferencias.

El ruido en la sala también puede estar causado por fuentes externas. Si vives cerca de una calle muy transitada, es posible que recojas ruido de baja frecuencia del tráfico exterior. Es muy difícil deshacerse de este tipo de ruido sin una insonorización radical; la mayoría de los estudios profesionales elevan el suelo o introducen una nueva capa de hormigón para que toda la sala descanse sobre una superficie diferente a la del resto del edificio.

El tratamiento acústico (la mejora de las cualidades acústicas de una sala) suele confundirse con el aislamiento (prevención para que el sonido salga o penetre en una sala). Los paneles acústicos, trampas de graves y otras soluciones son una gran idea. Pero hay otras medidas más económicas, como instalar una gruesa moqueta o cortinas que vayan del suelo al techo, para reducir los reflejos de paredes sin tratamiento acústico. Las cortinas son muy útiles si tu estudio es una sala multitarea, ya que puedes apartarlas cuando no las utilices. Si colocas cortinas sobre la puerta o ventanas u otras áreas reflectantes, establecerás una gran diferencia en cuanto a las propiedades acústicas de la sala, reduciendo las ondas sonoras no deseadas.

Las paredes traseras y las laterales deben acondicionarse con cortinas o paneles de espuma acústica. Prueba a cubrir sobre un 30% de la pared trasera, utilizando un patrón aleatorio, y añade alguna pieza más si lo crees conveniente.

Si utilizas cortinas, colócalas sobre sus rieles, y prueba a cubrir diferentes áreas. Es útil “secar” las paredes laterales, ya que reducirás el reflejo directo de los monitores hacia tus oídos. Siéntate en la posición de escucha y pide a un amigo que sostenga un espejo contra la pared, moviéndolo hasta que veas reflejado el altavoz en el espejo; haz la misma operación en ambos monitores.

Esas áreas deber ser acondicionadas, ya que las ondas sonoras de los altavoces se reflejarán directamente desde ese punto en la pared hasta tus oídos, enturbiando el sonido directo. Para una configuración estéreo, será suficiente que cubras un área de alrededor de un par de metros cuadrados en cada lado.

Computer Music

Monitores de Estudio

Si eres nuevo en el mundo de la producción musical, te preguntarás de qué va eso de los monitores. Después de todo, pensarás que puedes escuchar tus creaciones a través de tus altavoces hi-fi como escuchas el resto de tu colección musical ¿no? Para empezar, tu equipo hi-fi quizá está ubicado de un modo erróneo. Tus altavoces quizá se encuentren a ambos lados de tu televisor, e incluso si no es así, estarán colocados para el uso diario más que para una escucha crítica y cercana.


Los equipos hi-fi suelen ser también bastante delicados; están diseñados para reproducir música a niveles de escucha “cómodos”. En la mayoría de los casos, esa música habrá sido comprimida y limitada tras el mástering, con lo que se adapta bien a un equipo doméstico.
De todas formas, cuando grabas y mezclas tu música sueles escuchar instrumentos individuales a un gran volumen sin ninguna compresión ni limitación, para comprobar pequeños defectos o corregir algún detalle.

Por desgracia, en el proceso de producción musical suelen ocurrir también accidentes sonoros: cables que se desconectan (y que producen ruidos de masa), niveles de reproducción a menudo elevados, y procesamiento de señal que genera ruidos estridentes. Puedes bajar el volumen en ese momento, pero quizá tus altavoces hi-fi estén destrozados para entonces.


Sin afán de ponernos nostálgicos, hemos de señalar que el mundo de la producción musical ha cambiado enormemente en los últimos años. En otros tiempos, las cabinas de control de los estudios de grabación simulaban el interior de una nave espacial y parecerían espectaculares y “marcianas” para alguien que nunca hubiese pisado una.

Éste ya no es el caso, por dos razones: en primer lugar, la tecnología referente a la música por ordenador es hoy tan avanzada que incluso un portátil obtiene resultados que antes sólo se conseguían en una sala repleta de equipo. Y en segundo lugar, el desarrollo en los conos y piezas magnéticas de los monitores hacen que éstos sean ahora compactos, potentes y más asequibles. Por todo ello, la elección de unos monitores es una decisión crucial, ya que una coloración falsa derivaría en ajustes de sonido incorrectos y/o en la eliminación de importantes detalles.


Hay tres tipos de monitores: principales, de campo medio y de campo cercano.

Los monitores main o principales cuestan miles de euros y suelen estar construidos en la estructura del edificio. La buena noticia es que no necesitarás unos monitores principales. Aunque aportan una reproducción sonora casi perfecta y te ayudarían a comprobar los niveles de graves y subgraves, no reflejan el modo en que la mayoría de la gente escucha la música. Llegan a cansar tus oídos si trabajas con ellos de modo continuo e incluso en los mejores estudios del mundo, suelen tener muy poco uso.

Los monitores de campo cercano fueron diseñados para reducir la fatiga y para ofrecer, a la vez, una excelente calidad sonora. De todos modos, la mayor parte de los altavoces de campo medio son bastante grandes como para poderlo meter en las reducidas dimensiones de la mayoría de estudios de proyectos y home studios.


Hubo un tiempo en el que se dudó de la calidad de los monitores de campo cercano, ya que se asemejaban en sonido a la mayoría de sistemas hi-fi caseros. Muchos productores escogían Auratone 5C (una pequeña caja de madera con un solo altavoz) o Yamaha NS-10 (con caja negra y ese emblemático cono blanco) que se parecían al equipo estéreo doméstico habitual.

De todos modos, los sistemas caseros han evolucionado tanto que ya no hay un beneficio real en utilizar sistemas limitados. Esa evolución ha difuminado las barreras entre los monitores de campo medio y los de campo cercano de tal modo que algunos productores se conforman con un par de monitores de campo cercano de calidad para trabajar. De todas formas, la mayoría de los grandes productores suelen masterizar su música en otro estudio, donde un ingeniero independiente limará las posibles pequeñas imperfecciones.


¿Activos o Pasivos?

Los monitores pasivos se conectan como los de un equipo hi-fi: tienes que comprar un amplificador competente de audio y conectarlo a tu tarjeta de sonido. Entonces, utilizas cable de gran calidad para altavoces y conectas los monitores a tu ampli; si éste es compatible con los monitores y la tarjeta de sonido, el sistema debería funcionar sin problemas. Pero elegir un ampli es complejo. Las especificaciones técnicas que aparecen en papel no siempre se ajustan fielmente a la realidad y sólo te cuentan una pequeña parte de la historia.

Por muchas y variadas razones, un par de monitores que suenan de cine con un ampli pueden sonar fatal con otro diferente. Irónicamente, la elección de un amplificador con menor potencia dañará los altavoces pasivos con mayor facilidad que uno con potencia de sobra, porque un amplificador que distorsiona puede quemar los tweeters.


Con unos monitores activos, te ahorras la compra del ampli, ya que está integrado en la carcasa de los monitores. Debes comprobar que el nivel de salida de tu tarjeta de sonido (-10dBv o +4dBm) es compatible, y verificar que las conexiones de salida de esa tarjeta son balanceadas, ya que algunos monitores activos son sensibles a las interferencias de tu ordenador si utilizas cables no balanceados. De todas formas, si puedes conectar digitalmente los monitores, no has de preocuparte por esas cuestiones.


Los controles de volumen de los monitores activos sirven para su calibración, pero no se utilizan todos los días. En cambio, usas el control de nivel de tu hardware de audio, o de su panel de gestión. Otra opción es adquirir un controlador de monitores. Aún así, no deberías utilizar el fader ‘máster’ de tu secuenciador para el volumen, ya que éste se utiliza para ajustar el nivel de grabación de la mezcla final.

No es que los monitores activos sean mejores que los pasivos. En un rango de precios determinado, los pasivos son más económicos, ya que el ampli no está incluido en el precio. El mercado actual ofrece muchos más altavoces activos que pasivos, y su rendimiento general es más previsible.

En cualquier caso, recuerda que los monitores de campo cercano no alcanzan la capacidad de respuesta en graves de los de campo medio y de otros modelos más grandes. Si mezclas discos en los que es vital la respuesta en graves, comprueba tu mezcla en un sistema más completo antes de pasarla a CD.


Ajuste de monitores

El sonido de tus monitores se verá afectado negativamente por un entorno acústico mal ajustado. Después de tratar la acústica de la sala, comienza por ajustar la altura de los soportes de los monitores hasta que el centro de las cajas esté al nivel de tus oídos una vez que estés sentado. Si hablamos de colocación lateral, quizá tengas que situar tu mesa de trabajo en el centro de la sala para que los monitores tengan la posición correcta por la parte trasera. Recuerda que ante todo, los monitores no deberían estar colocados muy cerca de la pared; debes procurar que su panel posterior esté al menos a 15cm de distancia de la pared más o menos, para evitar una respuesta exageradamente cargada en graves.

Si ya has colocado tus monitores a la distancia correcta de la pared, quizá te preguntes a qué distancia de ellos debes sentarte. En general, es una cuestión de preferencia, aunque hay bastante gente que se sienta muy cerca y obtiene una impresión antinatural y un tanto “muerta” de cómo sonaría la música en otros equipos. Un poco más de un metro es la distancia ideal para la mayoría de monitores de campo cercano.

El paso siguiente es optimizar la imagen estéreo. La regla más usual dice que la distancia entre ambos monitores no debe ser mayor que la que existe entre tu cabeza y cada monitor; por ejemplo, si estás a 1,20m de los monitores, éstos no deberían estar separados más de 1,20m entre sí, o tu imagen estéreo sería demasiado amplia.

Por último, angula cada monitor de modo que apunte a tus oídos. No es tan estético como tenerlos absolutamente rectos, pero si los colocases de ese modo, estarías escuchándolos fuera de su eje, y fomentarías las reflexiones no deseadas de las frecuencias altas. Algunos monitores te permiten ajustar la respuesta con unos controles de su panel posterior; también ayuda por ejemplo colocar algodón o espuma en los puertos de bass reflex.

Computer Music

jueves, 19 de abril de 2012

Diseño Salas de Audio

Ondas Estacionarias, Respuesta en Graves y Medidas de Sala

Al ser sus longitudes de onda mucho mayores que las proporciones habituales en salas domésticas (a 20 Hz su longitud de onda aproximada es de 17 metros) el principal problema son las bajas frecuencia, que se verán modificadas (en presión) en mucha más medida que los valores que pueda imprimir cualquier otro componente (altavoz, amplificador, etc.) y siguiendo unos patrones concretos que responden puramente a leyes físicas.

Esto nos lleva primero a hablar de estacionarias, que como su propio nombre indica, son las frecuencias a las que la distribución de presiones está estacionaria en dicha sala. Pero, ¿por qué ocurre esto?

Consideremos una sala regular (superficies paralelas; paredes, suelo y techo) concreta, con sus medidas de largo, ancho y alto, y una temperatura ambiente dada (que será el principal factor que determine la velocidad del sonido, y por ende, frecuencias). Si tomamos la medida de cada eje y dividimos la velocidad del sonido entre el doble de la medida de cada eje (en metros por segundo y metros respectivamente) obtendremos tres frecuencias concretas, correspondientes a cada uno de los tres ejes de la sala. Estas son las que llamaremos fundamentales de cada eje, qué ocurre a esa frecuencia cuya longitud de onda (en realidad de un semiciclo) coincide con la medida del eje. Si dibujamos la onda senoidal en dicho eje, veremos que empezando por un máximo (en el límite de la sala; pared, suelo o techo) varía la onda hasta cero (justo en el centro de dicho eje) y vuelve a un máximo de sentido contrario (en el límite opuesto; pared, techo o suelo) y cuando rebote en ese otro límite volverá por el mismo camino describiendo la misma curva, por tanto la onda permanece estacionaria mostrando siempre en los mismos puntos la misma presión. Y como vemos, siempre en los límites de la sala (paredes, suelo, techo) será máxima esa presión (estacionarias axiales, producidas por la reflexión en dos superficies paralelas).



Hay otros dos tipos de estacionarias, tangenciales y oblicuas, producidas por las reflexiones entre cuatro superficies y entre todas las superficies respectivamente, pero no las vamos a considerar en este artículo. No obstante, en estudios más detallados bastaría añadir las tangenciales y obviar las oblicuas).

Pero qué ocurre con los armónicos (frecuencias múltiplos enteros de esa fundamental) de dicha frecuencia, que como su longitud de onda es justo una fracción entera, igualmente serán estacionarias, valga la redundancia, por permanecer estacionarias a lo largo de dicho eje la distribución de presiones (bastaría dibujar la onda senoidal correspondiente en dicho eje para verlo claramente), y lógicamente con máximos en los límites. Como curiosidad, la fundamental de cada eje y sus armónicos mostrarán n puntos de mínima presión y n+1 puntos de máxima presión equidistantes y alternados, siendo siempre máxima en los límites de la sala, mínima justo en el centro para la fundamental y armónicos impares y máxima para los pares.


Y qué ocurre en esos puntos de máxima presión. Imaginad un ecualizador, con cortes a cada una de las frecuencias que corresponden a estacionarias (fundamentales de cada eje y sus armónicos) en cada eje, pues que en cualquier punto exceptuando los de mínima presión, esa sala incrementará la presión a dicha frecuencia (la que corresponda según eje y estacionaria) hasta el máximo que corresponda en el punto de máxima presión (este incremento puede suponer hasta +16 dB respecto a lo que sería una respuesta plana, de la sala). Ahora solo imaginad que hay tres ejes, que en cada eje hay varias estacionarias, e imaginad esa distribución de máximos y mínimos de presión, para cada eje y para cada estacionaria, ¿complejo, verdad?

Entonces, cómo hacer para mitigar este maremagno de presiones y hacer que afecte lo mínimo posible a nuestra instalación, en definitiva, para obtener la respuesta más plana posible en bajas frecuencias.

Ni más ni menos que localizar la posición de altavoces y oyente donde excitemos lo menos posible esas estacionarias y a su vez percibamos lo menos posible esos incrementos de presión a las mismas. Por tanto, ¿como buscamos excitar lo menos posible esas estacionarias (de baja frecuencia)? Habremos de colocar el foco de las mismas (que no es otro que el altavoz de graves de nuestras cajas, por tanto es lógico pensar que la posición de cajas debe hacerse respecto a ese foco; centro y frontal del cono de graves) en un punto del espacio donde a ser posible la presión a cada estacionaria en cada eje sea mínima y lo más homogénea entre todas. E igualmente con el oyente, donde perciba con la menor presión toda esa misma amalgama de frecuencias; respecto al punto de escucha deberá ser el centro de la cabeza y a la altura del oído. De ahí la versatilidad de un monitor respecto a la acústica de la sala, ya que nos permitirá mayor libertad de movimiento en los tres ejes. Todo esto generalmente se hace hoy día con ayuda de herramientas informáticas, pues sería ardua la tarea para hacerla a mano.

Una prueba curiosa donde ver estos fenómenos y sencilla de realizar; podemos generar un tono a la frecuencia de una estacionaria concreta (con un ordenador y grabarlo en CD-R, con un generador de tonos, con un disco de pruebas, etc.), y reproducirlo en nuestro sistema. A continuación y mientras se reproduce dicho tono, ir desplazándonos a lo largo del eje a que corresponda dicha estacionaria, desde un límite (paredes generalmente, es más cómodo probar con estacionarias del eje largo o ancho, por razones obvias) hacia el otro, y oiremos claramente cómo la presión es máxima, e irá alternándose a mínima y máxima hasta acabar en la pared opuesta de nuevo en un máximo. De hecho puede ser que incluso al llegar a la zona de mínimo hasta dejemos de percibir ese tono, y en la zona de máximos (pegados a las paredes es la más fácil de localizar) llegue a hacerse insoportable.

¿Y qué hay de las proporciones de la sala? Desde luego no todas son iguales, aunque la inmensa mayoría de las veces, es la que hay y pocas opciones de cambiar sus medidas tenemos. Pero hablando en términos absolutos, hay soluciones mejores que otras.

Como hemos visto, las estacionarias se relacionan directamente con las medidas de cada eje, de ahí que si una sala tiene dos o sus tres ejes idénticos en medida (o múltiplos enteros unos de otro) coincidirán sus estacionarias (en frecuencia), lo que supone un incremento mayor aun en esos máximos de presión, descontrolando aun más las bajas frecuencias. Así que como primera norma, hay que huir de salas cúbicas, medidas múltiplos en sus ejes, o que coincidan en dos ejes.

¿Hay alguna proporción adecuada?
Hay varios métodos para su cálculo, como es utilizar el número Fi (? = 1,618033989) para partiendo de un eje, calcular los otros como múltiplos de Fi por este primero. En definitiva, podrían resumirse todas como el obtener unas proporciones que resulten de distribuir sus estacionarias lo más homogéneamente posible, esto es, nunca más juntas dos contiguas (en frecuencia, independientemente del eje a que correspondan) del 5% de su valor, ni más distantes de 20 Hz.

Ya tenemos la sala, hecha a medida o no, que nos permitan o nos hayamos permitido, que mejor nos convenga desde el punto de vista acústico. ¿Y en qué rango estudio las estacionarias en mi sala? Genéricamente se recomienda entre 20 y 300 Hz, pero en la práctica cada sala es única (salvo que la repliquemos tanto en medidas como materiales, acondicionamiento, etc.).

Ese rango será en cada caso desde la resonancia baja de la sala, que no es otra que la correspondiente a su mayor eje, por el extremo más bajo. Y por la parte más alta dependerá del RT de la sala (tiempo de reverberación, es el tiempo que tarda una señal en decaer 60 dB desde que deja de emitirse), por tanto de los materiales de la misma (superficies y coeficientes de absorción de los mismos), y del volumen de la sala (en metros cúbicos; multiplicar los tres ejes de la misma) según la siguiente relación: (1849 * RT) / Volumen.

De este modo tenemos el rango concreto donde se deberían estudiar las estacionarias en nuestra sala concreta, y en consecuencia, la ubicación de cajas y oyente como solución a una óptima respuesta plana de la sala a dichas frecuencias.


Vamos a complicar más las cosas. ¿Qué ocurre con mis altavoces y su respuesta en frecuencia? ¿Cómo afecta esto respecto a todo lo visto? Todos los fabricantes de cajas ofrecen un rango de respuesta de la caja, esto no quiere decir generalmente que la caja (vamos a ocuparnos del extremo bajo, que es el que nos interesa en este punto) no llegue más allá de dicha frecuencia, sino que su curva de respuesta decae bruscamente a partir de ahí (generalmente si no se especifica otra cosa, la respuesta ofrecida por el fabricante suele ser dentro de un margen de +/- 3 dB).

Pero qué ocurre si nuestras cajas nos dicen que bajan hasta 60 Hz, pero la resonancia baja de nuestra sala es de 30 Hz (el largo de la sala es aproximadamente 5,7 metros). Fácilmente podemos deducir con lo visto hasta ahora, que a poco que estudiemos y conjuntemos todo, podríamos extender la respuesta del sistema (ojo, no de la caja puesto que no la estamos modificando, sino que nos apoyamos en la acústica de la sala y el efecto de frecuencias estacionarias) buscando esa posición donde compensemos con la sala la caída que tiene la caja, de modo que podamos en la posición de oyente percibir una respuesta más o menos plana hasta esos 30 Hz. De hecho esto es así en cualquier sala donde se hace un estudio a fondo de su acústica, ubicación de cajas, etc., siempre que se busque naturalidad, y por ello casi siempre en estas instalaciones se prescinde de subwoofer independiente de las cajas principales en aplicaciones de audio puro.

En resumen, qué conseguimos buscando nuestra sala con las proporciones más adecuadas y situando de manera óptima las cajas y oyente dentro de la misma. Básicamente extender la respuesta de nuestras cajas, y obtener en la parte baja de frecuencias una curva de respuesta lo más plana posible.

Antonio Díaz Rodríguez

miércoles, 18 de abril de 2012

¿Qué es la disminución espacial del nivel sonoro?


Si tenemos una fuente sonora determinada, y estamos situados a una distancia de ella, al alejarnos o acercarnos el nivel de presión sonora varía según las características de la fuente, el lugar donde se encuentre y la distancia entre otros factores. Podemos calcular el nivel de presión acústica dentro de un local en cualquier punto con la siguiente formula:

Lp = Lw + 10 log ((Q/4*Pi*r*2) + (4/R))
Lp = Nivel de presión sonora.
Lw = Nivel de potencia de la fuente sonora en db.
Q = Directividad de la fuente sonora.
r = distancia entre la fuente y el punto de medida en metros.
R = constante acústica del local (m2).


En espacios al aire libre se considera que cada vez que se dobla la distancia entre la fuente sonora y el oyente, se disminuye el nivel sonoro en 6 dB. Por ejemplo supongamos que estamos escuchando un altavoz a una distancia de 10 metros, si utilizamos un sonómetro y medimos el nivel de presión acústica obtenemos un valor supuesto de 80 dB, si ahora nos distanciamos 10 metros mas, o sea doblamos la distancia del punto inicial, obtendremos una lectura de 74 dB, 6 dB menos que en el primer punto, si por ultimo nos alejamos 20 metros de este ultimo punto, doblando así su distancia, estamos a 40 metros de la fuente, obtendremos también un descenso de 6 dB, tendremos por tanto, 68 dB.

¿Qué es el ruido blanco?


El ruido blanco es un ruido cuyo nivel es constante en todas las frecuencias. Si lo visualizamos con un analizador con filtros de octava, veremos que el espectro mostrado no es lineal como hemos dicho que es el ruido blanco, si no que aumenta 3 dB por octava. Esto se debe al mismo fenómeno que con el ruido rosa, al doblar la octava se dobla el ancho de banda y si se tenemos el mismo nivel sonoro en todas las frecuencias, el nivel sonoro por octava se doblara y aumentara 3 dB con respecto al anterior.

¿Qué es el ruido rosa?


El ruido rosa es un ruido cuyo nivel sonoro esta caracterizado por un descenso de tres decibelios por octava.

Cuando el ruido rosa se visualiza en un analizador con filtros de octava, el ruido se ve como si todas las bandas de octava tuviesen el mismo nivel sonoro, lo cual es cierto, pero el ruido rosa no tiene el mismo nivel en todas las frecuencias.

Esto ocurre por que como hemos visto en el artículo anterior los filtros de octava, tercio etc., son filtros proporcionales y por tanto cada vez que subimos una octava, doblamos el ancho de banda y por ese motivo el ruido rosa decrece 3 dB por octava, justo la proporción en que aumenta el ancho de banda, el doble. De esta forma visualizamos el ruido rosa como un ruido de nivel constante en todas las bandas de octava.

Se utiliza para analizar el comportamiento de salas, altavoces, equipos de sonido etc. Es una señal conocida, mismo nivel en todas las bandas (sonido "plano"), y si lo amplificamos con un altavoz dentro de una sala podemos conocer datos sobre el comportamiento acústico del altavoz, la sala etc. Normalmente se genera entre 20 Hz y 20 Khz. Su sonido es muy parecido al que podemos oír cuando se sintoniza entre dos emisoras de FM, en el espacio que se recibe únicamente el ruido, es como un soplido.

¿Qué es un filtro de ancho de banda proporcional?


Los filtros de ancho de banda proporcional son filtros que cumplen la remisa de f2/f1 =constante, o sea que si dividimos la frecuencia superior por la inferior siempre nos tiene que dar un valor que sea constante, por lo que el ancho de banda es proporcional a la frecuencia central. En el caso de un filtro de octava y de tercio de octava la relación de proporción es:

Octava f2/f1 = 2
Tercio de Octava f2/f1 = 2^ (1/3)


Como es fácil deducir el ancho de banda de este tipo de filtros varia al variar la frecuencia, cuanto más subimos mayor es el ancho de banda, siempre manteniendo la proporción expresada según el filtro sea de octava, tercio etc.

Cada vez que subimos una octava doblamos el ancho de banda del filtro. Por ejemplo supongamos que estamos trabajando con un filtro de 1/3 de octava y nos situamos en la frecuencia de 100 Hz tenemos que la frecuencia inmediatamente inferior es 80 Hz y la superior 125, podemos obtener la relación de proporcionalidad del filtro según:

F2/f1 = constante
125/80 = 1,56

Podemos ver que tenemos un valor de 1,56 y que corresponde a un ancho de banda de
F2-f1 = 125-80 = 45 Hz.

Si ahora con el mismo valor de la proporción (1,56) colocamos el filtro en la frecuencia central de 200 Hz en lugar de los 100 Hz de antes, veremos que la proporción se mantiene pero el ancho de banda aumenta justo al doble:

F2/f1 = 250/160 = 1,56
F2-f1 = 250 - 160 = 90 Hz

Cada vez que subamos la frecuencia central aumentara el ancho de banda del filtro en la proporción expresada (1 octava =2 y 1/3 octava = 2^ (1/3)). Cada vez que doblamos la frecuencia se dobla el ancho de banda del filtro. Por lo tanto este tipo de filtros resultan más precisos en las frecuencias bajas que en las altas, ya que en frecuencias como 8 Khz. el ancho de banda aumenta hasta 3.700 Hz mientras que como hemos visto para el mismo filtro en la frecuencia de 100 Hz tiene un ancho de banda de 45 Hz.

Los filtros proporcionales con resoluciones de octava, tercio etc., son los mas utilizados tanto en analizadores como en ecualizadores para fines musicales y acústicos.

¿Qué es un filtro de ancho de banda constante?


Un filtro de ancho de banda constante consiste básicamente en un filtro de banda estrecha sintonizable y constante. Esto nos permite seleccionar la frecuencia central que deseamos y también el ancho de banda del filtro. El ancho de banda del filtro viene dado por el siguiente valor:

w = f2 - f1
Siendo w = ancho de banda del filtro, f2 = frecuencia superior y f1 = frecuencia inferior.

Y la frecuencia central del filtro se obtiene normalmente de:
fc = Raíz Cuadrada(f1*f2)

La frecuencia central se puede ajustar a cualquier punto del espectro y mantienen siempre el mismo ancho de banda. Por ejemplo: supongamos que tenemos un filtro de ancho de banda constante con un ancho de banda de 20 Hz, si lo colocamos de forma que la frecuencia inferior sea 100 Hz (f1) la superior será igual a 120 Hz y su frecuencia central será 109,54 Hz aproximadamente. Si ahora nos desplazamos a un margen de frecuencias superior, f1 = 4.000 Hz, f2 será igual a 4020 Hz y la frecuencia central será 4010 Hz. Como se ve el ancho de banda siempre es constante y no varia al variar el punto de trabajo del filtro.

¿Qué es una octava, media octava y tercio de octava?


El término de octava se toma de una escala musical, se considera el intervalo entre dos sonidos que tienen una relación de frecuencias igual a 2 y que corresponde a ocho notas de dicha escala musical. Por ejemplo: si comenzamos con una nota como DO, la octava completa será: DO-RE-MI-FA-SOL-LA-SI-DO. Si el primer DO estaba afinado en 440 Hz el segundo estará en 880 Hz, ya que hemos indicado que en la octava hay una relación de frecuencias igual a 2.

En el caso de un ecualizador gráfico de una octava, las frecuencias centrales de los filtros podían ser las siguientes: 16 Hz - 31,5 Hz - 63 Hz - 125 Hz - 250 Hz - 500 Hz – 1 Khz. – 2 Khz. – 4 Khz. – 8 Khz. - 16Khz. En algunos casos la relación de 2:1 de la octava no se cumple exactamente.

Cuando se necesitan filtros de mayor precisión, de un ancho de banda mas estrecho, se puede dividir la octava en valores más pequeños, por ejemplo: la media octava divide cada octava en dos, y por tanto tendremos el doble de puntos que en una octava, siguiendo con el ejemplo empleado en una octava tendríamos: 16 Hz - 22,4 Hz - 31,5 Hz - 45 Hz - 63 Hz - 90 Hz - 125 Hz - 180 Hz - 250 Hz - 355 Hz - 500 Hz - 710 Hz - 1kHz - 1,4 Khz. - 2 Khz. - 2,8 Khz. - 4 Khz. - 5,6 Khz. - 8 Khz. - 11,2 Khz. - 16 Khz.

En el caso de un tercio de octava, cada intervalo de la octava se divide en tres partes con lo que tendremos tres veces mas de filtros para poder ajustar, quedando los cortes como siguen : 16 Hz - 20 Hz - 25 Hz - 31,5 Hz - 40 Hz - 50 Hz - 63 Hz - 80 Hz - 100 Hz - 125 Hz - 160 Hz - 200 Hz - 250 Hz - 315 Hz - 400 Hz - 500 Hz - 630 Hz - 800 Hz - 1 Khz. - 1,25 Khz. - 1,6 Khz. - 2 Khz. - 2,5 Khz. - 3,15 Khz. - 4 Khz. - 5 Khz. - 6,3 Khz. - 8 Khz. - 10 Khz. - 12,5 Khz. - 16 Khz.

¿Qué es el efecto Doppler?


El efecto Doppler se origina cuando hay un movimiento relativo entre la fuente sonora y el oyente cuando cualquiera de los dos se mueve con respecto al medio en el que las ondas se propagan. El resultado es la aparente variación de la altura (tono) del sonido. Existe una variación en la frecuencia que percibimos con la frecuencia que la fuente origina.

Para entenderlo mejor supongamos que estamos parado en el anden de una estación, a lo lejos un tren viene a gran velocidad con la sirena accionada, mientras el tren este lejos de nosotros oiremos el silbido de la sirena como una frecuencia determinada, cuando el tren pase delante nuestro y siga su camino, el sonido de la sirena cambia con respecto al estábamos oyendo y con respecto al que vamos a oír una vez que el tren nos rebasa y sigue su camino.

La frecuencia que aparente se puede determinar según las siguientes fórmulas:
Fuente móvil
fx = (c/(c-u))fs
Receptor en movimiento:
fx = ((c-v)/c)fs
Ambos en movimiento:
fx = ((c-v)/(c-u))fs
fx = Frecuencia aparente
c = Velocidad del sonido
v = Velocidad del observador
u = Velocidad de la fuente
fs = Frecuencia de la fuente

¿Qué es el timbre?


¿Por que podemos distinguir el sonido de un piano al de una trompeta, o el de un violín a una viola, o la voz de nuestro hermano con la de un amigo?

El timbre hace posible que cada instrumento pueda tener un color determinado y particular que lo distingue de otros aun cuando su espectro sonoro pueda parecer similar.

El timbre esta formado por un conjunto de frecuencias de alturas sonoras fijas (ámbito de formantes). De forma sencilla se puede decir que el timbre lo forma la frecuencia fundamental del instrumento, más su composición armónica.

La frecuencia fundamental de dos instrumentos diferentes puede ser la misma, pero su composición armónica es diferente y es lo que hace que los podamos distinguir. Por ejemplo: si generamos una frecuencia de 440 Hz con un piano y con una guitarra, aun cuando ambos están afinados en la misma frecuencia y generando la misma, cada uno suena diferente. Esto es debido a que cada instrumento genera una serie de armónicos según la construcción del propio instrumento, en el piano el arpa metálica y la caja generan una serie de armónicos con una serie de niveles sonoros que le dan su sonido característico. En la guitarra la caja, las cuerdas etc. le confieren a la misma frecuencia un sonido diferente.

La forma de ejecutar el instrumento y la intensidad hacen también que el timbre varíe, al hacer variar su composición armónica.

¿Qué es el tono de un sonido?


Como ya sabemos la frecuencia es una entidad física y por tanto puede ser medida de forma objetiva por diferentes medios. Por contra la altura o tono de un sonido es un fenómeno totalmente subjetivo y por tanto no es posible medirlo de forma objetiva.

Normalmente cuando se aumenta la frecuencia de un sonido, su altura también sube, sin embargo esto no se da de forma lineal, o sea no se corresponde la subida del valor de la frecuencia con la percepción de la subida de tono.

La valoración subjetiva del tono se ve condicionada no solo por el aumento de la frecuencia si no también por la intensidad, y por el valor de dicha frecuencia. Para frecuencias inferiores a 1.000 Hz (incluida esta), si se aumenta la intensidad el tono disminuye, entre 1.000 Hz y 5.000 Hz el tono es prácticamente independiente de la intensidad que tenga, por encima de 5.000 Hz el tono aumenta si aumenta la intensidad. La unidad de altura es el "Mel". (En ocasiones se utiliza el "Bark" equivalente a 100"Mels").

¿Qué es Eco, Reverberación y Resonancia?

Cuando se genera un sonido en el interior de un local las superficies que componen el mismo ocasionan una serie de diferentes efectos dependiendo del las características de dichas superficies. Esto ocurre porque las ondas sonoras inciden en las diferentes superficies y estas las reflejan de diferente forma según su coeficiente de reflexión acústica.

Como es lógico, primero siempre se percibe el sonido directo, esto es, el sonido que nos llega a nuestro oído sin que se aún se halla reflejado en ninguna superficie. Una vez recibido el sonido directo, llegará a nuestros oídos, con un retraso de tiempo con respecto al sonido directo, el sonido reflejado por las superficies del local. Tanto el retraso como el nivel sonoro del sonido reflejado dependen de las características físicas del local y sus superficies.
Si el retraso entre el sonido directo y el reflejado es mayor de 1/10 de segundo, nuestro sistema de audición será capaz de separar las dos señales y percibirlas como tales, primero una y después la otra, esto es lo que se entiende por eco. Por ejemplo: supongamos que estamos dentro de un local de grandes dimensiones y una persona que esta separada de nosotros a cierta distancia nos dice "hola"; primero llegara a nuestros oídos el "hola" del sonido directo, y en el caso de un Eco este nos llegara como mínimo 1/10 segundo después, por lo tanto oiremos "hola...  (1/10 segundo mínimo)... hola", y lo interpretaremos efectivamente como dos mensajes diferentes separados por un intervalo de tiempo determinado. Sin embargo nuestro interlocutor únicamente ha articulado un "hola".
Cuando en la misma situación que en el caso anterior, el sonido reflejado nos llega con un tiempo inferior a 1/10 de segundo, nuestro sistema de audición no es capaz de separar ambas señales y las toma como una misma pero con una duración superior de esta. Normalmente esto se entiende como reverberación.

La reverberación de un local se mide según su tiempo de reverberación (RT) en segundos y varia según la frecuencia de análisis que se utilice. Esto es debido a que los diferentes materiales que componen las superficies del local no se comportan por igual en todo el espectro sonoro, y por tanto los coeficientes de absorción de cada superficie de un mismo material varían según la frecuencia. Conociendo el tiempo de reverberación de un local podemos saber como se comportara el mismo en diferentes aplicaciones. Cuando el tiempo de reverberación alcanza valores muy altos con respecto al sonido directo, puede ocurrir un enmascaramiento de este y se puede perder la capacidad de entender la información contenida en el mensaje que se percibe.

La resonancia se ocasiona cuando un cuerpo entra en vibración por simpatía con una onda sonora que incide sobre él y coincide su frecuencia con la frecuencia de oscilación del cuerpo o esta es múltiplo entero de la frecuencia de la onda que le incide.

¿Qué es el Coeficiente de Absorción de un material?


El coeficiente de absorción de un material es la relación entre la energía absorbida por el material y la energía reflejada por el mismo. Dada esta formulación su valor siempre esta comprendido entre 0 y 1. El máximo coeficiente de absorción esta determinado por un valor de 1 donde toda la energía que incide en el material es absorbida por el mismo, y el mínimo es 0 donde toda la energía es reflejada.

El coeficiente de absorción varía con la frecuencia y por tanto los fabricantes de materiales acústicos dan los coeficientes de absorción por lo menos en resolución de una octava.
Sabiendo los materiales de una sala y sabiendo sus coeficientes de absorción, podemos saber como sonora esa sala en cada frecuencia y podremos también saber, mediante la formula de Sabine, Eyring etc., el tiempo de reverberación también por frecuencias.

¿Qué es el Tiempo de Reverberación?


El Tiempo de Reverberación RT, es el tiempo que tarda una señal, desde que esta deja de sonar, en atenuarse un nivel de 60 dB. Para realizar la medida se genera un ruido y se mide a partir de que este deja de sonar, entonces se determina el tiempo que tarda en atenuarse 60 dB.
El Tiempo de Reverberación se mide de forma frecuencial, esto es, un local no tiene el mismo RT en 200 Hz que en 4 Khz. Ello es debido a que el RT viene determinado por el Volumen de la sala, y por los coeficientes de absorción de sus superficies, o si se prefiere por las superficies con un coeficiente de absorción determinado. Como los coeficientes de absorción de los diferentes materiales que componen cualquier local no son iguales para todas las frecuencias, las reflexiones generadas en el interior del local serán diferentes para cada frecuencia y por lo tanto el RT del local es diferente según las frecuencias.

Para calcular la RT de un local sin realizar mediciones se puede utilizar la formula de Sabine:

RT60 = 0,163 * (V/A)
V = Volumen de la sala en m3 y A = Superficie de Absorción en m2

Como norma cuanto mayor es el local mayor es el RT. Si los materiales que lo componen internamente son poco absorbentes el RT también aumentará. El valor de RT es muy importante si se quiere conseguir buenos niveles de inteligibilidad dentro de los locales.

martes, 17 de abril de 2012

Cómo Mejorar la Acústica de una Sala


Pedro Valletta, Profesional del Audio desde hace 20 años, nos habla de los fenómenos físicos que ocurren en una sala, de como detectarlos e intentar resolver problemas que puedan ocasionar.

Como primera medida, hace falta encender los componentes de nuestro equipo. Es mejor aún si comenzamos la lectura con los mismos calientes y listos para usar. A continuación colocamos uno de nuestros CDs favoritos y escuchamos... ¿Qué?...
La primer y simple respuesta sería: música. Pero, releguemos una vez más el aspecto artístico-musical y concentremos la atención en cómo suena nuestro sistema en esta SALA. El equipo de audio (CD u otro soporte, preamplificador, potencia, sistema electroacústico y cables) es, seguramente, el resultado de un largo camino en búsqueda de la satisfacción y perfección; en cambio el penúltimo eslabón de la cadena de audio, nuestra sala, es generalmente el resultado de la aplicación de un criterio funcional-decorativo-arquitectónico que muchas veces desconoce principios acústicos y obedece más a razones socio-culturales.

Esta sala representa el más importante grupo de concesiones que nuestra profesión/hobby hace al vivir cotidiano, tratando de mejorar su acústica de la manera menos conflictiva posible. Muy a menudo intentamos corregir defectos en nuestro sistema accionando sobre el equipo propiamente dicho. Gran parte de esas veces nos encontramos frente a resultados poco satisfactorios y hasta a veces contraproducentes: en vano podemos intentar corregir la respuesta en medios bajos de un sistema si la habitación en donde está colocado posee una absurda y molesta resonancia en, digamos, 150 Hz. Tal sería el caso típico en una habitación de 4,6 m de ancho por 2,3 m de altura. Es en estas ocasiones en las cuales conocimientos básicos sobre acústica nos pueden ser de utilidad para comprender qué sucede y eliminar o al menos aliviar el problema. Dado que el resultado final va a ser juzgado por oídos humanos, debe complementarse con un conocimiento detallado del modo en que sus variables influyen sobre la escucha. Vale decir debe apoyarse en otra ciencia que la relacione con el ser humano: la psicoacústica.


Como no existen fórmulas mágicas para la solución del problema acústico de un recinto, y en cambio sí una diversidad de conceptos desconcertante, sería interesante en primera instancia ver y dar por tierra con algunos de los mitos de la acústica; empecemos por dos de los más generalizados:

Mito Nº1: Existe un límite inferior para la reproducción de las bajas frecuencias en un recinto, esta frecuencia depende de la dimensión del ambiente y relaciona el lado mayor del ambiente (generalmente el largo), con la velocidad del sonido en el aire (345m/s).

Mito Nº2: Existe una relación directa entre el tiempo de reverberación y la característica de vivacidad del recinto.


Para clarificar ambos conceptos, que no son nada más y nada menos que la respuesta en frecuencia y la respuesta en tiempo, convendría explicar qué sucede en un recinto a medida que cambiamos el tono de excitación. Para ello vamos a desentendernos de la respuesta del equipo y la supondremos perfecta en todo el rango audible: plana en frecuencia y omnidireccional. En nuestros ejemplos tomaremos como referencia una habitación de las siguientes medidas: largo = 6,5 m, ancho = 4,6 m y alto = 2,5 m.


Resonancias

¿Cómo se generan? Si colocamos una fuente de sonido entre dos paredes paralelas y variamos la frecuencia de la misma, cuando se cumpla la condición definida para f1 (f1 = c / (2*L) donde L es la mayor dimensión del ambiente, generalmente el largo y c es la velocidad del sonido en el aire, 345 m/s) se va a producir un fenómeno conocido como resonancia; en otras palabras, se establece una onda estacionaria sobre esa dimensión (el largo) presentando una zona de máxima presión sonora cercana a las paredes y una de mínima presión sonora en el medio de la distancia que las separa .




Ondas estacionarias. N =Nodo (Incremento) A =Antinodo (Cancelación)


Un caso análogo sería la resonancia de una cuerda en un instrumento musical. Por debajo de esta frecuencia la habitación se convierte en un recinto de presión casi constante; lo que implicaría la posibilidad de generar y de escuchar sonidos cuyas frecuencias sean inferiores a f1: para probar esto practica e irrefutablemente invito al oyente a que coloque sobre sus oídos un juego de auriculares cerrados de buena calidad y escuche los graves que en esa cavidad, demasiado pequeña para ser llamada recinto y menos aún habitación, se desarrollan.

Esta frecuencia modal o modo de resonancia no es única ya que el mismo efecto se va a producir para múltiplos enteros de dicha frecuencia (que serían las ondas que "caben" justo entre las paredes).

Vale decir que a la frecuencia de resonancia la distancia entre las paredes coincide con un múltiplo entero de la semilongitud de onda (recordar que longitud de onda = c/f donde c =Velocidad del sonido y f =frecuencia). El asunto se torna más complejo cuando se agregan más superficies hasta que, finalmente es posible calcular todas las resonancias que allí tienen lugar.

Este comportamiento de la sala, que denominaremos modal, es el culpable de las alteraciones que se producen en la curva de respuesta de un sistema en la zona de graves y medios bajos. La forma más práctica y económica de disminuir sus efectos es jugando con la ubicación de los transductores (monitores) y la posición del oyente.


Reflexión y difusión

Veamos ahora los procesos de reflexión especular y difusión. El primero de ellos ocurre cuando la onda sonora choca contra una superficie dura y lisa, y obedece a las mismas leyes que la reflexión de rayos luminosos en espejos, obteniéndose un rebote fuerte y direccional. Cuando, en cambio, la superficie sobre la que incide el sonido es dura e irregular, en lugar de un rebote de dirección definida y alta intensidad, tendremos muchas reflexiones de una intensidad menor; este es el proceso de difusión. El sonido se difunde en forma de abanico.


Grafico de reverberación en el tiempo.


A los primeros rebotes que se producen en una sala los llamaremos reflexiones tempranas (Early Reflections ó ER) y, dependiendo de su intensidad (siempre menor que la del sonido directo) y retardo temporal, van a producir efectos perceptibles auditivamente como aumento en la espacialidad, desplazamiento de la fuente sonora y/o eco.

Son estas ER sobre las superficies más próximas a nuestro sistema de parlantes (como ser suelo, paredes laterales y techo), o mejor dicho, su relación con el sonido directo, el factor determinante de la evaluación subjetiva respecto a la "vivacidad" de un ambiente y no el tiempo de reverberación. Entrar en una polémica sobre este tema excede los límites de cualquier artículo, pero creo útil aclarar que cuando Wallace Clement Sabine desarrolló allá por 1885 en la universidad de Harvard las primeras fórmulas matemáticas para predecir el tiempo de reverberación de un recinto, realizó su estudio en base a recintos grandes e irregulares con material absorbente uniformemente distribuido. Este recinto grande e irregular es de las dimensiones de un teatro o cine, por lo tanto, esas ecuaciones no son aplicables a ningún recinto pequeño o mediano (habitación).

Concentramos ahora nuestro análisis en el tiempo. Primeramente tendremos el arribo del sonido directo y luego (con cierto retardo) el de una multitud de reflexiones. Esta diferencia temporal es consecuencia del tiempo de propagación de la onda sonora en el aire (se "mueve" 345 metros por cada segundo) y podemos hallarla a través de la siguiente fórmula:


t = d/c

siendo: t =tiempo. D =distancia recorrida. C =velocidad del sonido en el aire.

Ahora analicemos qué ha ocurrido con el sonido a través de cada una de las trayectorias trazadas en lo que se refiere a su nivel o intensidad sonora. El sonido, a medida que recorre un camino, sufre una atenuación. En el aire libre esto se traduce en una disminución de 6dB cada vez que la distancia a la fuente es duplicada (recordar que 1dB es la menor variación de intensidad perceptible por el oído humano). Esto equivale a decir que si a 1m del sistema de monitores tenemos 90 dB, a 2m tendremos 84 dB y a 4m, 78 dB.

Llegado este punto nos enfrentamos a la necesidad de reducir el nivel de las reflexiones tempranas. ¿Por qué? La acústica diría que esta serie de reflexiones generan interferencias con la señal original produciendo severas alteraciones en la curva de respuesta. La psicoacústica recomendaría que durante los primeros 15 a 20 ms a partir de la llegada del sonido directo a nuestros oídos el nivel de las ER deberían estar 10 dB por debajo del mismo. Para hacerse una idea 10 dB equivale, subjetivamente hablando, al "doble de fuerte". Es decir el sonido directo debe ser el "doble de fuerte" que el reflejado.

Como regla general una solución posible es la colocación de material absorbente en las áreas más afectadas por estas reflexiones. Las posibilidades en cuanto a la elección del material son muchas; entre otras cabe mencionar: goma espuma acústica, SONEX, telas diversas, tapices gruesos, alfombras, etc. La determinación de la ubicación del material puede hacerse como sigue:

- Sentado en la posición de escucha le pedimos a un amigo/a que vaya desplazando por una pared y en forma paralela y pegado a la misma un espejo (20 cm. x 20 cm.) hasta que veamos el reflejo del tweeter de nuestro sistema de parlantes. Ese será el punto central en dónde iniciaremos nuestro tratamiento.


- Repetir el procedimiento para paredes laterales, techo y piso. (Un buen comienzo es, en una habitación como la descrita, utilizar de 2 a 4 m2 por cada superficie a tratar). Con este método los resultados obtenidos son muy buenos y fácilmente comprobables. Solo hace falta una cortina pesada (o una tela) colgada en el lugar preciso para que las características del sonido cambian notablemente.

Pedro Valletta, Profesional del Audio