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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)
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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
-
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.
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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.
-
-
-
-
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.
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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)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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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