curso intensivo de sonido

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.

,La idea de este curso es proveer al estudiante de elementos tericos y fundamentalmente prcticos para entender mejor el funcionamiento de un sistema de sonido y de esta forma, obtener el mximo provecho posible del equipamiento que posee y/o opera. En este sentido, se entiende por "sistema de sonido" al conjunto de equipos (consola, potencias, bafles, parlantes en general, micrfonos en sus diversos tipos, etc) comnmente utilizados para nuestro trabajo. Conceptos bsicos. En realidad, lo que sucede cuando omos un "sonido", es la accin de un tipo de energa conocida como "energa acstica", que es el resultado de ondas de presin en un medio fsico (aire.) Un ciclo completo se compone de un medio ciclo de "compresin" ( alta presin en el aire) y un medio ciclo de menor presin. En este contexto, sonidos ms fuertes mueven mayor cantidad de aire que los sonidos ms dbiles.

El primer concepto que vamos a revisar es el de "frecuencia". Determina la altitud en tonos del sonido odo y se mide en trminos de "ciclos por segundo". En su definicin ms simple, podemos decir que cuando la frecuencia es ms alta, tambin la "altitud" del sonido es mayor. Los rangos normales de medicin van de 20 ciclos por segundo a 20.000 ciclos por segundo. (El nombre en ingls es "Hertz", de ah que la medicin internacional sea 20 Hz - 20.000 Hz. Tambin se puede leer el valor superior a 999 Hz como de 1 kHz.). El segundo concepto es el del "perodo". Con este nombre, definimos el tiempo que un sonido de determinada frecuencia tarda en realizar un ciclo completo. La frmula para saberlo es dividir 1 por la frecuencia especfica. (ej, para una frecuencia de 20 ciclos el perodo es el resultado de 1 dividido 20, es decir 0.05).

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El tercer concepto bsico es el de la "longitud" de un sonido de determinada frecuencia: sabemos que el sonido "viaja" a la velocidad de 344 metros por segundo, (en condiciones especificadas). La distancia cubierta por un ciclo completo de la frecuencia determinada se mide en la siguiente ecuacin: velocidad del sonido dividido por frecuencia (ej. Para la misma frecuencia de 20 ciclos, la longitud sera de 344 dividido 20, es decir 17.2).

Representacin elctrica de sonido: en su forma ms simple, una seal de audio es una fluctuacin de corriente elctrica de voltaje elctrico. La variacin de voltaje en un sistema de audio es igual a la variacin acstica del sonido tratado y la amplitud de la forma de onda acstica se corresponde a la de la corriente elctrica. De este modo la "AMPLITUD" de un sonido (es decir la fuerza del mismo) se denomina "NIVEL". La unidad de medicin para este parmetro es "decibel" "dB". Modelo conceptual de un sistema de sonido: el esquema ms simple de un equipo de sonido consiste en Convertir una seal de audio en energa elctrica. Aumentar el nivel ( poder) de dicha energa por medios electrnicos. Convertir nuevamente esta energa elctrica ms poderosa y mejor trabajada en seal de audio. En audio, los elementos que transforman una seal en otra son llamados "trasductores". Los elementos que modifican aspectos de una seal de audio son llamados "procesadores". A) Elementos de entrada: son los que convierten un sonido en una seal de audio. Los ms comunes son i. Micrfonos de presin de aire. ii. Micrfonos de contacto. iii. Cpsulas magnticas. iv. Cabezales de cinta. v. Cabezales Lser. vi. Cabezales pticos. B) Elementos de salida: son los que realizan el proceso inverso. Entre ellos, recordamos: i. Parlantes de rango grave. ii. Parlantes de rango medio. iii. Parlantes de rango agudo. 2 CURSO INTENSIVO DE SONIDO. MDULO 1.Rubn Szachniewicz. [email protected]

I) II) III)

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.iv. Parlantes de rango completo. v. Sistemas de monitoreo. vi. Auriculares.

Modelo prctico de un sistema de sonido: en el grfico correspondiente vemos individualizados los componentes tpicos de un sistema de sonido: i. trasductores de entrada: los micrfonos que toman seales que "viajan" a travs de los cables hacia los procesadores. ii. Procesadores de seal: los micrfonos estn conectados a entradas individuales en la consola. En sta encontramos tres funciones bsicas: Preamplificacin: la seccin de entrada de micrfono de la consola "levanta" el nivel de audio de cada micrfono para llevarla hasta nivel de lnea. Ecualizacin: la consola provee los medios necesarios para ajustar el balance tonal de cada micrfono, permitiendo al operador hacer la seal ms clara posible. Mezcla: se unen las seales de los tres micrfonos en una sola, para poder amplificarla. iii. Trasductores de salida: el bafle convierte la seal amplificada en sonido. El nivel de sonido es muy superior al que tiene la seal antes de entrar a los micrfonos.


CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002."Octavas" y mediciones. La "octava", es un intervalo musical entre dos tonos, en los que la relacin de frecuencia es de 2 a 1; el odo humano percibe una equivalencia entre los dos tonos. Con relacin a la frecuencia, el intervalo entre dos tonos es mucho mayor a valores agudos que a valores graves. Por ejemplo, una octava por encima de 50 ciclos es 100 ciclos, mientras que una octava de 5000 ciclos es 10000 ciclos. Musicalmente, la sensacin es igual, aunque la diferencia en nmeros es 100 veces mayor. En el grfico a continuacin, vemos una medicin efectuada en rango de 1/3 de octava. La frecuencia numerada, indica octavas. Las bandas graficadas nos muestran los tercios de octava. Estos valores son una convencin conocida mundialmente como "ISO" (sigla de International Standards Organization) En lugar de una forma de onda sinusoidal, la seal utilizada para mediciones de este tipo se conoce como "ruido rosa". Es una seal generada de manera aleatoria, que excita todas las frecuencias con igual energa por octava.

Rango de frecuencias habituales: Voces e instrumentos. Voces. Una voz humana cubre un rango promedio que arranca en los 100 Hz y llega hasta los 6 kHz. Dentro de este rango, las frecuencias responsables por la audicin de la voz normalmente no sobrepasan 1 kHz, y dentro de este valor, aproximadamente el 80% de la "energa" en la reproduccin se concentra por debajo de los 500 Hz. Sin embargo, las consonantes se sitan generalmente por arriba de 1 kHz, por eso, si perdemos frecuencias altas, afectamos en forma directa la claridad de lo que omos. Esto se puede aumentar desde un ecualizador cuando trabajamos con un pico de refuerzo en la banda de los 2 kHz a los 5 kHz, con un aumento de entre 3 y 6 dB. Hay que tener en cuenta que para una calidad de sonido aceptable, un sistema de audio deber tener una respuesta plana en el rango de los 100 Hz a los 8 kHz como mnimo. Adems, un pico de presencia 4 CURSO INTENSIVO DE SONIDO. MDULO 1.Rubn Szachniewicz. [email protected]

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.como el descrito arriba agrega claridad al sonido, pero tambin lo hace ms proclive a efectos de realimentacin (feedback), por eso debe ser tratado con cuidado. Canto e instrumentos. La figura a continuacin nos muestra una descripcin grfica del rango en frecuencias de diversos instrumentos musicales y de la voz aplicada al canto. Seales de instrumentos musicales son mucho ms complejos para caracterizar que la voz humana. Elementos musicales como interpretacin, arreglos musicales, produccin musical, etc influyen en manera decisiva en este tema. Por ejemplo, hay instrumentos cuyo rango arranca por arriba de los 100 Hz; sin embargo, dependen de un refuerzo en la consola del rango de 20 Hz a 100 Hz para conseguir una adecuada reproduccin del sonido acstico. Armnicos: Si miramos con atencin el rango de frecuencias cubierto en el grfico a continuacin, veremos que en general, no exceden los 4 kHz. Por otro lado, cualquier experiencia auditiva con un ecualizador en el que se recorten frecuencias por arriba de ese valor, traer como resultado un sonido muy pobre y con carencias importantes en su anlisis. El motivo de esta aparente discrepancia tiene que ver con que en este grfico, no se tiene en cuenta la accin de los armnicos de cada sonido puro. Lo que definimos como un "sonido" es en realidad un compuesto de formas de onda a diferente frecuencia y amplitud. La combinacin de estas formas de onda provoca el "sonido" y la relacin entre frecuencias y amplitudes determina el "timbre" la calidad del sonido. Cuando un sonido puede distinguirse, puede tambin ser "recreado" mediante la combinacin de formas de onda establecidas. Estas formas de onda se denominan "armnicos". Sus frecuencias son mltiplos directos de la forma de onda fundamental, la que, a su vez es normalmente la de mayor amplitud (la ms fuerte) Por ejemplo, si la fundamental est en 500 Hz, los armnicos se encontrarn en 1 kHz, 1,5 kHz, 2 kHz, 2,5 kHz, etc. La figura a continuacin es una ilustracin real grfica del espectro armnico del sonido de un violn.

Se establece una relacin directa entre los armnicos y su nivel: a medida en que la frecuencia aumenta, el volumen (amplitud) de la forma de onda disminuye; esta regla es general, pero no se aplica en 5 MDULO 1. CURSO INTENSIVO DE SONIDO. Rubn Szachniewicz. [email protected]

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.todos los casos. Por ejemplo, instrumentos como clarinete, fagot, oboe, etc, tienen armnicos con amplitud igual superior a la forma de onda fundamental. Si los componentes de un sonido no respetan la relacin de mltiplo directo de sus frecuencias, se pierde la sensacin de afinacin y el resultado se acerca ms a lo que llamamos "ruido". Ejemplo concreto es el producido por instrumentos de percusin (batera acstica), donde las relaciones de frecuencia entre los armnicos de cada cuerpo no se cumplen en forma de mltiplos directos. Factores acsticos. El ambiente en el que se desarrolla el evento auditivo influye de manera directa en la respuesta en frecuencia de cualquier sistema de sonido. En lugares abiertos, los factores de mayor accin son el viento, la temperatura ambiente y la absorcin del aire. En lugares cerrados, en cambio, los factores predominantes son las reflexiones de las paredes, pisos, techos, etc, as como la resonancia del ambiente. Decibel: Es uno de los trminos que presenta mayor confusin a la hora de definirlo. En primer lugar, es una dcima parte de un "Bel" (nombre relacionado con Alexander Graham Bell, telefona); de ah que en su forma de escritura la "B" sea mayscula: "dB". 1. Definicin matemtica: siempre describe una relacin entre dos cantidades. Es una relacin logartmica, por eso, cifras pequeas y sencillas describen valores que de otra manera tomaran tamaos mayores. Por otro lado, nuestro odo percibe diferencias sensitivas de manera logartmica, de manera que una relacin en "dB" expresa mejor las diferencias que cualquier otra forma. 2. Un "Bel" es un logaritmo de una relacin de poder elctrico, acstico, o de cualquier otro tipo. 3. La forma de medicin en "Bel" es conveniente para sistemas de sonido, bsicamente debido a que la escala numrica es ms natural. La ecuacin matemtica bsica sera: dB= 10 . log (P1 / P2) Para graficarlo con una relacin de potencia simple: la relacin en dB entre una potencia de 2 watts y una de 1 watt se desarrolla as: .dB = 10.log (P1 / P2) = 10.log (2 / 1) = 10 . log 2 = 10 . 0.301 =3 De esta manera, la relacin entre 2 watts y 1 watt es de 3 dB. Otro ejemplo: relacin de potencia entre 100 watts y 10 watts: .dB = 10. log (P1 / P2) = 10. log (100 / 10) = 10. log 10 = 10 . 1 = 10. 6 CURSO INTENSIVO DE SONIDO. MDULO 1.Rubn Szachniewicz. [email protected]

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.Como resultado, la relacin de potencia entre 100 watts y 10 watts es de 10 dB. 4. De los dos ejemplos anteriores se desprenden algunas conclusiones interesantes: a. Cuando una relacin de potencia es 2 a 1, decimos que es 3 dB superior. b. Cuando una relacin de potencia es 10 a 1, decimos que es 10 dB superior. Por ejemplo: la relacin en dB entre una potencia de 10.000 watts y una de 1.000 watts es 10 dB superior El concepto fundamental es que no hay un valor absoluto para "dB". De todas maneras, cuando se utiliza una referencia estndar para "0 dB", evidentemente cualquier valor por encima por debajo de esta referencia tiene una cantidad especfica. A continuacin van un par de ejemplos para ilustrar el concepto. o "El nivel mximo de salida de la consola es de +20 dB". La oracin anterior no tiene ningn significado ya que no est especificada el valor de la referencia "0 dB". o "El nivel mximo de salida de la consola es de +20 dB sobre 1 miliwatt". En este caso, la especificacin es vlida. Nos dice que la consola es capaz de generar una seal mxima de 100 miliwatts. Relacin entre deciBel y niveles acsticos. El trmino "nivel de sonido" generalmente se refiere a nivel de presin sonora, aunque, a veces, involucra tambin potencia de sonido. Es necesario establecer la distincin: Potencia de sonido es la energa total generada por un bafle cualquier otro elemento en todas las direcciones. Nivel de presin sonora es el nivel medido en un rea especfica en un lugar especfico. dB SPL: I)

II)

Podemos usar dB para describir niveles de presin de sonido. La fuerza del aire al presionar contra superficies auditivas es comparable a una fuente de energa elctrica y la resistencia de un circuito. Por lo tanto, al utilizar dB para describir rangos de presin sonora la ecuacin usada es: .dB SPL = 20 . log (P1 / P0) En esta ecuacin, P0 y P1 son los niveles de presin sonora medidos en centmetros cuadrados metros cuadrados. Entonces, una diferencia de 6 dB SPL implica que un determinado parlante es capaz de generar el doble de presin sonora que otro. Una diferencia de 20 dB determina 10 veces la presin sonora. 0 dB SPL es definido como el "umbral de ruido" en el rango ms sensible del odo humano (1 - 4 kHz) Representa un nivel de presin de 0.0002 dynes/cm2 de 0.000002 Newtons/m2 . En el cuadro que est a continuacin veremos una relacin tipo entre niveles de presin sonora y distintos escenarios comunes.



Volumen, nivel, ganancia: Volumen : es nivel de poder. En equipamiento de audio, "subir el volumen" implica aumentar el poder. Tambin tiene que ver con la dimensin "cbica" de un espacio determinado. Nivel : es magnitud cantidad en relacin con un nivel de referencia arbitrario. Por ejemplo: dB SPL representa una cantidad en dB, relacionada a una referencia CERO de 0.0002 dynes por cm2 Ganancia : normalmente se refiere a un aumento de seal, expresado en dB.


CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.Relacin en dB tomando como base de clculo 1 watt. Valor de potencia Nivel en dB, en en Watts (P1) relacin a 1W (P0) 1 0 10 10 100 20 200 23 400 26 800 29 1.000 30 2.000 33 4.000 36 8.000 39 10.000 40 20.000 43 40.000 46 80.000 49 100.000 50 Valor de potencia Nivel en dB, en en Watts (P1) relacin a 1W (P0) 1.0 0 1.25 1 1.6 2 2.0 3 2.5 4 3.15 5 4.0 6 5.0 7 6.3 8 8.0 9 10.0 10

Sonido en exteriores: Definicin: Por "sonido en exteriores" definimos un ambiente libre de superficies reflectivas y/o objetos que obstruyen lo que llamaramos "campo libre". La regla de "cuadrado inverso": describe la relacin entre nivel de presin sonora y la distancia desde la fuente. Se asumen dos condiciones bsicas: a) Medicin de intensidad de sonido sobre un mismo eje. b) Condicin de "CAMPO ABIERTO" (sin superficies reflectivas). El punto bsico de esta ley es que la intensidad (SPL) del sonido vara de acuerdo a la distancia entre la fuente y el receptor. En otras palabras: Cada vez que se dobla la distancia desde la fuente la intensidad de la seal medida cae 6 dB. Por ejemplo: un sistema a 3 metros de distancia genera una presin sonora de 100 dB SPL. A 6 metros, la presin sonora ser de 94 dB (100 - 6 = 94)



Una diferencia de 6 dB en presin sonora corresponde a un radio 2:1

Diversos clculos derivados de la ley: Caso 1: un bafle tiene una especificacin de presin sonora de 102 dB SPL, 1 watt, 1 metro. Cul ser la presin sonora de este bafle a 9 metros, medido a una potencia nominal de 1 watt? Calculamos la prdida utilizando la ecuacin bsica para calcular presin sonora: o 20 . log (9m / 1m) o = 20 . log 9 o = 20 . log 0.9542425094 o = 19 dB. Restamos el resultado al valor ya conocido: o 102 - 19 = 83. La presin sonora de este bafle a 9 metros de distancia, medida a una potencia nominal de 1 watt ser de 83 dB SPL

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Caso 2: se requiere un sistema de sonido para un espacio abierto. El lugar donde se ubicar la audiencia tiene un largo de 30 metros. Los bafles utilizados generan una presin sonora de 98 dB SPL (1 watt, 1 metro) y estn ubicados a un metro de distancia de los primeros asientos. El sistema 10 CURSO INTENSIVO DE SONIDO. MDULO 1.Rubn Szachniewicz. [email protected]

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.soporta una potencia de 100 watts continuos. Cul ser la presin sonora en el fondo de la audiencia? Calculamos el radio entre 1 watt y 100 watts en dB: o 10 . log (100 watts / 1 watt) o = 10 . log 100 o = 10 . 2 o = 20 dB. Agregamos el resultado al valor conocido de presin sonora de nuestros bafles (98 dB) o 98 dB + 20 dB = 118 dB SPL Calculamos la prdida de presin sonora: o 20 . log 30(metros) o = 20 . 1,477121255 o = 29,542 o = 30 dB Restamos del valor obtenido en el paso 1, el obtenido en el paso 3: o 118 - 30 = 88 dB SPL Cuando el sistema genere 100 watts de potencia, la presin sonora en el fondo del auditorio ser de 88 dB SPL.

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Efectos del ambiente: Cuando analizamos un sistema de sonido operado en exteriores debemos prestar atencin a factores que no son importantes en lugares cerrados. La accin de ellos puede modificar los resultados obtenidos mediante los clculos anteriores. Los factores principales son: viento, cambios de temperatura y humedad. Cuanto ms grande sea el espacio, mayor puede ser la influencia de dichos factores. Viento: Velocidad: provoca cambios en la ubicacin aparente de la fuente sonora.

En este contexto, debemos decir que, a menos que se trate de un viento excesivamente fuerte, la incidencia del mismo sobre un sistema de sonido es mnima. La forma ms comn es algn tipo de trastorno en la imagen estreo.


CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.Temperatura: El sonido "viaja" ms rpidamente a travs de aire caliente (debido a que es menos denso) que a travs de aire fro. Por esta razn, cambios de temperatura generan efectos refractarios.

En el caso (A), el sector superior de aire es ms caliente que el inferior. Por ejemplo, en la maana, el suelo estar ms fresco (debido a la accin de la baja de temperatura en la noche) que el aire de capas superiores que ya recibe la accin del sol. En estas condiciones, el sonido tiende a caer en intensidad entre el lmite superior de la capa de aire fro y el suelo, provocando zonas de diferente intensidad sonora. En el caso (B), se ilustra la situacin opuesta. Por ejemplo, al caer la noche, el suelo an est caliente por la accin del sol durante todo el da, pero las capas superiores de aire ya son frescas. En este caso, el sonido tiende a irse hacia arriba. Humedad: Mientras el sonido "viaja" por el aire, ste absorbe energa de la forma de onda, atenundola. Este efecto es importante en frecuencias que van desde los 2 kHz en adelante y se hace ms fuerte a medida que la frecuencia es superior. Por esta razn es, por ejemplo, que cuando omos una tormenta lejana, slo omos frecuencias graves. Las frecuencias ms altas se han perdido en la distancia y han sido atenuadas ms rpidamente. La humedad afecta en forma inversa la propagacin de sonido en el aire. Es decir, aire ms seco absorbe mayor cantidad de energa acstica que aire hmedo. Esto se debe a que el aire hmedo es menos denso que el seco (debido a que el vapor es ms liviano que el aire)


CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.Control de realimentacin: tomamos el caso de un sistema sencillo: un micrfono, un amplificador y un solo bafle. Un artista sobre el escenario y un espectador en la audiencia: cuando comenzamos a levantar el volumen (la potencia) de nuestro sistema encontramos un punto en el cual comenzamos a or un sonido continuo, conocido como "REALIMENTACIN". Las flechas en el grfico a continuacin nos indican el camino de realimentacin. Parte del sonido generado por el bafle es captado por el micrfono y vuelto a insertar en el sistema, formando un ciclo continuo de repeticiones. Este fenmeno se da cuando la ganancia de este ciclo de repeticiones alcanza una ganancia de 0 dB y se ubica en un rango de frecuencia en el que el camino de realimentacin es "no invertido", es decir, en fase. Si bajamos la ganancia mnimamente, de manera de frenar la realimentacin, estamos expuestos a una respuesta errtica de nuestro sistema, debido a que el mismo todava tiende a realimentarse en aquellos pasajes en los que el camino de realimentacin todava est en fase. Como regla general, un sistema de sonido debera ser operado en niveles cercanos a 6 dB por debajo del piso de realimentacin. Ganancia mxima (ganancia acstica mxima): tomemos la figura a continuacin para analizar. Agregamos los siguientes datos:

-

Tanto el micrfono como el bafle son de caracterstica omnidireccional. El micrfono est ubicado a 30 cm del lector. El oyente est ubicado a 6 m del lector. El nivel de presin sonora de la voz del lector medida a la entrada del micrfono es de 70 dB SPL. El evento se desarrolla en exteriores, de manera que no es necesario calcular factores de reverberancia, etc.



a)

Con el sistema apagado, el nivel de presin sonora recibida por el oyente puede ser calculado simplemente: -) 70 dB - (20 . log(D0 / D1) ) -) = 70 - (20 . log ( 6 / 0.30) ) -) = 70 - (20 . log 20) -) = 70 - (20 . 1,301) -) = 70 - 26 -) = 44 dB

b)

Al encender el sistema, sabemos que tendremos realimentacin cuando el sistema genere un mismo nivel de presin sonora en el bafle que sea igual al generado a la entrada del micrfono (70 dB). Para saber el nivel de presin sonora recibido por el oyente utilizamos la frmula tpica aplicada en el radio entre D1 (la distancia entre el micrfono y el bafle) y D2 (la distancia entre el bafle y el oyente) o 70 dB - (20 . log (D2 / D1) ) o = 70 - (20 . log (18 / 10) ) o = 70 - (20 . 0,2552725) o = 70 - 5 o = 65 dB. La ganancia acstica de un sistema es la diferencia entre lo que el oyente percibe cuando el sistema est apagado y lo que percibe cuando se enciende el sistema. En este caso es: 65 dB - 44 dB = 21 dB. 14

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CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.Si a esto le asignamos un margen de 6 dB para prevenir realimentacin, la ganancia acstica mxima es de 15 dB. c) Cabe agregar que tenemos dos posibilidades bsicas para ampliar esta ganancia del sistema: i. Reducir la distancia entre la fuente sonora y el micrfono. ii. Ampliar la distancia entre el bafle y el micrfono.

Utilizacin de micrfonos y bafles direccionales: Los clculos hechos para ganancia acstica mxima de la seccin anterior se basan en la presuncin de que tanto el micrfono como el bafle tienen caracterstica omnidireccional. En la realidad del trabajo, no se utilizan frecuentemente elementos omnidireccionales debido a razones que resultarn claras en los prrafos a continuacin. Las figuras grficas que se presentan a continuacin ofrecen una serie de mediciones de direccionalidad de a) Un micrfono de caracterstica cardioide. b) Un bafle promedio. Las diferencias observadas entre uno y otro en relacin a su caracterstica direccional pueden y deberan ser aprovechadas en orden de aumentar la ganancia acstica de un sistema sonoro.



En la figura a continuacin se presenta una situacin similar: Si reemplazamos el bafle omnidireccional por uno con direccionalidad semejante al de la figura anterior (b) y lo orientamos de manera que el micrfono coincida con el ngulo de -6dB de la respuesta del bafle, el sonido proveniente del mismo ser 6 dB inferior en nivel, comparado a un bafle omnidireccional. Estos 6 dB de ganancia se agregan directamente a la ganancia acstica mxima del sistema. Reemplazando el micrfono omnidireccional por uno de respuesta cardioide como el de la figura anterior (a), y orientndolo de manera que coincida con el ngulo de -6 dB del bafle, podemos obtener una ganancia extra de otros 6 dB para agregar a nuestro sistema. En la prctica, las cosas no son tan simples. Los bafles tienden a tener una respuesta mas omnidireccional en frecuencias graves. Al mismo tiempo, la respuesta de un micrfono vara en su aspecto "polar" de acuerdo a la frecuencia captada.



Entonces, las mejores opciones para reducir y controlar realimentacin son: A) Usar elementos direccionales: (armados y ubicados de manera correcta) B) Mantener los bafles ubicados lo ms lejos posible de los micrfonos. C) Mantener los micrfonos ubicados lo ms cerca posible a las fuentes de sonido.

Sonido en lugares cerradosCaractersticas: Paredes, techo, piso de un ambiente determinado pueden ser factores de absorcin y/o de reflexin. La figura a continuacin ilustra este detalle.

Parte de la energa de la onda sonora se refleja (A.) La energa restante penetra en la superficie. De ella, una porcin es absorbida por la superficie (B) y la restante es trasmitida a travs de esta 17 MDULO 1. CURSO INTENSIVO DE SONIDO. Rubn Szachniewicz. [email protected]

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.superficie (C.) Tanto la opcin (A) como la (B) se relacionan con la flexibilidad y la porosidad de la superficie. Cuando una onda sonora se encuentra con un obstculo en su camino que es relativamente pequeo, lo "rodea". Este efecto se conoce como "refraccin", y se encuentra reflejado en la segunda figura.

REFLEXIN, ABSORCIN, REFRACCIN son tres variables que dependen de la frecuencia de la onda sonora y del ngulo en el que se encuentra sta con relacin a la superficie. En general, no dependen tanto de la intensidad del sonido. Un efecto importante de las superficies ms duras es una formacin especial que se produce cuando un sonido continuo a determinada frecuencia se encuentra con una superficie de estas caractersticas. La onda sonora reflejada se combina con las ondas sucesivas. Cuando la presin mxima ( nivel mximo) coincide entre ellas, se combinan y refuerzan entre s. De la misma manera ocurre con la presin mnima ( nivel mnimo). Como resultado se obtiene un patrn particular en el aire, formado por zonas de presin sonora baja (nodos) alternadas con zonas de presin sonora alta (antinodos). Recorriendo un sector as, se puede identificar fcilmente determinados lugares con una presin sonora (SPL) muy alta, alternados con lugares con presin sonora muy baja. El espacio entre una y otra zona corresponde a 1/2 longitud de forma de onda.

La figura a continuacin nos presenta dos paredes paralelas. 18 CURSO INTENSIVO DE SONIDO. MDULO 1.Rubn Szachniewicz. [email protected]

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.Se asume a ambas como altamente reflectivas, y en el centro del espacio se ubica una fuente sonora.

De acuerdo a lo enunciado anteriormente, una onda sonora emitida viaja en todas las direcciones. Algunas de ellas llegan a las paredes. De stas, algn porcentaje es absorbido por las paredes; otro porcentaje es reflejado y llega hasta la otra pared para ser reflejado nuevamente. El proceso contina hasta que la energa sonora es completamente disipada por absorcin de aire y paredes. En este contexto, el enunciado del prrafo anterior se produce nicamente cuando la longitud de la forma de onda sonora tiene relacin directa con la distancia entre las paredes. Esto se conoce como "resonancia ambiente", frecuencias naturales, etc. Por ejemplo, la longitud de una forma de onda de 100 Hz es: 344 (mt/sec) / 100 Hz = 3,44 metros / ciclo. Si la distancia entre paredes de la figura anterior es de 3,44 metros, las formas de onda sucesivamente reflejadas en las paredes se reforzarn mutuamente formando puntos de nodos y antinodos en el ambiente. El mismo efecto se dar con los mltiplos de esta frecuencia ( 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, etc), como lo ilustra la figura. Suponiendo que este lugar estuviera lleno de gente y que esta frecuencia (100 Hz) fuera una nota de un bajo elctrico, la gente ubicada en los puntos de nodo tendra dificultades para or dicha nota, mientras que la gente ubicada en los puntos de antinodo la oira de manera demasiado fuerte. 19 CURSO INTENSIVO DE SONIDO. MDULO 1.Rubn Szachniewicz. [email protected]


En ambientes cerrados la situacin se torna an ms complicada. En principio, tenemos tres sistemas de resonancia (uno entre cada dos paredes opuestas y uno entre el techo y el piso) a los que se debe sumar dos ms complejos (uno formado por las cuatro paredes y uno formado por las seis superficies). Por esto, un ambiente cualquiera presentar varios puntos de resonancia en diversas frecuencias. Un diseo acstico correcto debe tomar en cuenta las resonancias e intentar minimizarlas mediante el uso de paredes no paralelas y diversos tipos de tratamiento de absorcin. Reverberacin: Es otro de los efectos ms importantes en este tema. Su modelo bsico es el siguiente: Una fuente determinada de sonido se encuentra ubicada en el centro de un ambiente cerrado. Cuando comienza a emitir sonido, el mismo viaja en todas las direcciones y se encuentra con las superficies. Parte de la energa es absorbida, parte se trasmite a travs de la superficie y la mayor parte es reflejada nuevamente hacia el ambiente. Despus de un determinado tiempo, hay suficiente cantidad de reflexiones en el ambiento como para que el espacio se llene de formas de onda sonora. Si la fuente contina irradiando sonido se llega a una situacin de equilibrio, en la que la energa introducida por la fuente es igual a la energa disipada en los efectos de trasmisin y absorcin de ondas sonoras. Cuando la fuente deja de generar sonido, las formas de onda sonora que an estn en el ambiente continan su recorrido hasta que, debido a la sucesiva prdida de energa con cada reflexin, el sonido desaparece. Esto es lo que percibimos como "reverberacin". El tiempo requerido para que la energa acstica pierda 60 dB se conoce como tiempo de "decay" tiempo de reverberacin, a veces, abreviado como RT60. Su longitud, y sus caractersticas de espectro sonoro le dan su sonido distintivo. Estos factores son determinados por los valores de absorcin de las superficies en el ambiente, por el volumen y el trazado del mismo. Una reverberacin de pequea a intermedia, con una caracterstica espectral relativamente constante se percibe como musical, natural y agradable. Valores superiores generan dificultades para comprender un discurso y modifican la textura de un programa musical. 20 CURSO INTENSIVO DE SONIDO. MDULO 1.Rubn Szachniewicz. [email protected]

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.Distancias crticas: Hasta este punto, se ha asumido una condicin de igual intensidad de reverberacin en todo el ambiente. Es necesario distinguir entre el sonido directo y el sonido de la reverberacin. En el caso del sonido directo la ley se aplica de igual forma que en lugares abiertos. En la figura a continuacin se observa un parlante omni-direccional irradiando sonido en un ambiente altamente reverberante.

El sonido directo se propaga en el espacio, disminuyendo su intensidad de acuerdo a dicha ley. En una primera instancia (A), solamente tenemos sonido directo. A determinada distancia desde el parlante y despus de que el sonido tenga un tiempo suficiente como para generar reverberacin, la intensidad del sonido directo es igual a la del sonido reverberado (B). Por ltimo, con distancia suficiente desde el parlante, el sonido reverberado predomina y modifica el sonido directo (C). La distancia entre el centro acstico y el punto en el que la intensidad del sonido directo es igual a la del sonido reverberado se conoce como "distancia crtica". A partir de ella, a medida que nos internamos en el sector en el que el sonido reverberado es predominante, la intensidad del sonido llega a un valor constante, siempre que la fuente sonora contine excitando el ambiente a un mismo nivel. Mediante el uso de parlantes direccionales se puede ampliar esta distancia crtica. Concentrando la capacidad del sistema sobre un eje determinado que coincida con un rea de absorcin como puede ser 21 MDULO 1. CURSO INTENSIVO DE SONIDO. Rubn Szachniewicz. [email protected]

CURSO INTENSIVO DE SONIDO. OCTUBRE 2002.una audiencia, el sonido directo predominar por mayores distancias sobre dicho eje, no solamente porque la energa sonora se concentra en una determinada direccin sino tambin porque hay menos prdida de energa irradiada y reflejada hacia los costados y hacia las superficies del ambiente. De esta manera, el campo reverberante recibe menor cantidad de energa sonora.

Aplicacin en sistemas de sonido: Por el desarrollo anterior inferimos la importancia de uso de sistemas direccionales en refuerzo sonoro. En nuestra bsqueda de aumentar al mximo la distancia crtica tenemos la posibilidad de ampliar la claridad sobre distancias mayores. Sobre dos premisas bsicas,, que son: mantener la mayor claridad posible de amplificacin y mantener el mayor nivel de control sobre nuestro sistema de sonido, es que buscamos llevar al mximo la distancia crtica, minimizando la excitacin de campos de reverberacin.


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