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INTRODUCCIÓN A LA ACÚSTICA DE SALAS: SALAS: INGENIEROS ACÚSTICOS CONSULTING, S.L.


BIENVENIDO Buenos días, si está leyendo estas líneas seguramente sea por que es usted al igual que nosotros, un apasionado de la MUSICA. Con este sencillo tutorial, no pretendemos establecer complejas bases cientificas sobre acústica de salas, ni formulaciones matemáticas para el análisis de las mismas, no, el objetivo de este manual es dar un enfoque práctico, buscando la esencia de una buena acústica, y las herramientas que necesitamos para obtenerla. Por desgracia, sabemos que no podemos establecer una “regla de oro” para conseguir una buena acústica en todas las salas. Esto se debe a que cada sala presenta unas particularidades cualitativas que hacen variar su acústica (particularidades geométricas, de revestimiento, reverberación, focalización…) Por ello, cada sala necesitará un rigurosa análisis a fin de obtener el mayor rendimiento de ésta. Pero lo que sí que podemos establecer, es una base de cómo debe ser una sala para obtener una buena acústica. Pueden pensar que el coste de acondicionar una sala y conseguir una buena acústica es muy elevado; nosotros creemos que esto podría ser así, si no se dispone un conocimiento o asesoramiento adecuados. Pero si se cuenta con estos factores se podrá conseguir con el menor coste posible una sala con una buena acústica. Ingenieros acústicos cuenta con grandes profesionales para ofrecerle un asesoramiento personalizado así como la solución más adecuada para su sala, ofreciendo como garantía la satisfacción de todos nuestros clientes, que en definitiva son nuestra carta de presentación. A continuación les presentamos un sencillo tutorial para que puedan iniciarse en el acondicionamiento de salas. Con todo ello, entienda y tome este tutorial como lo que es, una introducción al apasionante mundo de la acústica de salas.

Raúl Martínez Parra Ingenieros Acústicos Consulting, S.L.


INTRODUCCIÓN Ya en las primeras representaciones artísticas estaba presente la Acústica. Las primeras y más evidentes expresiones de los conocimientos y dedicación a la acústica quedan de manifiesto en el teatro de la Grecia Clásica y Roma. Desde entonces, y hasta nuestros días, la acústica ha ido evolucionando de la mano de la Física, aun así continúa siendo una ciencia bastante joven (comparada con otras disciplinas), que se encuentra en fase de crecimiento y en la que día a día se van realizando nuevos estudios, avances, materiales…. En los últimos años, la evolución de la electrónica aplicada al sonido, ha avanzado considerablemente, desde sistemas de almacenamiento y lectura hasta los altavoces, pasando por una gran diversidad de equipos intermedios (fuentes de señal, DSPs, estabilizadores,….). No obstante, en la gran mayoría de los casos no se le da la suficiente importancia a los elementos para el tratamiento acústico de salas, empleándose materiales muy primitivos, o peor aún, no realizándose ningun tratamiento de la sala. Debemos pensar en la sala como un elemento más del sistema; puesto que ésta es el canal por el que trascurre el sonido desde que sale del altavoz hasta que alcanza nuestros oídos. Una sala mal acondicionada o sin acondicionar puede distorsionar el sonido así como introducir coloraciones que provoquen la pérdida de calidad en la escucha de un sistema de Alta Fidelidad. Dicho esto, veamos a continuación algunos conceptos báscicos de Acústica, así como tipologías de materiales para acondicionamiento acústico, y principales tendencias en la construcción de salas.


CONCEPTOS PREVIOS DE ACÚSTICA En una sala con gran un volumen, el sonido directo alcanza la posición del oyente en un breve espacio de tiempo, mientras que las reflexiones producidas en paredes y techos le alcanzan tiempo después debido al camino recorrido por el sonido. En cambio, si la sala es pequeña, las relflexiones alcanzan al oyente prácticamente al mismo tiempo que el sonido directo (debido a que los caminos recorridos por las reflexiones son prácticamente igual que el del sonido directo) Esta diferencia entre los tiempos de separación del sonido directo y las primeras reflexiones es muy importante desde el punto de vista del mecanismo de la audición y su capacidad de integrar sonidos. Efecto Hass Cuando el sonido directo y el reflejado llegan con una separación inferior a 50 ms el oído humano los percibe como un único sonido e indentificaremos su procedencia en base a la diferencia de los tiempos de llegada de cada sonido. Por el contrario, si el sonido reflejado alcanza al oyente 50 ms despúes de la llegada del sonido directo, el oido lo percibirá como un eco. Este fenómeno es conocido como efecto Haas, también llamado efecto de precedencia. Basándonos en el efecto Hass, podemos deducir, que es de vital importancia la correcta situación de los altavoces y posición de escucha. De este modo podremos obtener una correcta imagen estereofónica. Ya que de otro modo, estaríamos obteniendo un desplazamiento “vitual” de las fuentes sonoras o instrumentos y la consiguiente distorsión de la escena sonora.

Configuración básica de un sistema de reproducción sonora


Propagación del sonido en un recinto cerrado Según se acaba de indicar, la energía emitida por una fuente sonora en un recinto cerrado alcanza al oyente de dos formas:

Sonido directo: aquel que recorre la trayectoria en linea recta existente entre la fuene sonora y el oyente Sonido reflejado: aquel que alcanza al oyente, despues de realizar una o más reflexiones sobre las superficies de la sala.

Linea de puntos: sonido directo; Linea continua: sonido reflejado

Si tomamos como referencia el punto de escucha, el nivel sonoro recibido del sonido directo depende de la distancia a la fuente, mientras que el nivel sonoro obtenido del sonido reflejado, depende tanto de los diferentes caminos recorridos por los rayos sonoros como del coeficiente de absorción de los materiales de las superficies que definen la sala. Sonido reflejado Al analizar la evolución temporal del sonido reflejado en un punto cualquiera de la sala, se identificarán básicamente dos zonas: una primera zona que engloba todas aquellas reflexiones que llegan inmediatamente después del sonido directo, y que reciben el nombre de primeras reflexiones o reflexiones tempranas (los primeros “rebotes” en paredes, suelo y techo), y una segunda formada por las siguientes reflexiones que constituyen la denominada cola reverberante. Si bien la llegada de reflexiones al punto de escucha se produce de forma continua, y por tanto sin cambios bruscos, también es cierto que las primeras reflexiones llegan de forma más discretizada que las tardías, debido a que se trata de reflexiones de orden bajo (habitualmente, orden ≤ 3). Se dice que una reflexión es de orden “n” cuando el rayo sonoro asociado ha incidido “n” veces sobre las diferentes superficies del recinto antes de llegar al receptor.


Estudio de las primeras reflexiones. Acústica geométrica En general, las primeras reflexiones presentan un nivel energético mayor que las correspondientes a la cola reverberante, ya que en las reflexiones parte del sonido se va atenuando. Además, como las primeras reflexiones dependen directamente de las formas geométricas de la sala, son específicas de cada punto y, por tanto, determinan las características acústicas propias de la sala en esa posición de escucha, juntamente con el sonido directo. Por este motivo, y con el fin de mejorar el número de reflexiones, surgieron los famosos difusores. Inicalmente de forma “policilíndricos” o simplemente “cilíndricos”.

Difusor tipo Poliwood


En la década el 60 aproximadamente, el profesor Manfred Schoeder descubre propiedades acústicas de difusión en ciertas secuencias numéricas. De aquí nacieron los difusores numéricos, los que no sólo “reparten” la energía en el espacio (reflexiones con diferentes “angulos de salida”) sino que también lo hacen en el tiempo (frentes de onda con diferentes “tiempos de salida”).

Difusor tipo Multi Fusor DC2

Adelantándonos con conceptos acústicos modernos, se ha descubierto que dos de los parámetros acústicos más importantes de una sala son la espacialidad y la envolvente sonora. Estas propiedades dependen directamente de la decorrelación binaural, tanto en la parte temprana de la respuesta al impulso del recinto como en la parte tardía de la misma. Esta propiedad puede ser optimizada mediante el uso de difusores acústicos. ¿Qué beneficios se obtienen con el uso de Difusores Acústicos? Con el empleo de Difusores Acústicos se consigue una imagen sonora con mayor amplitud de la escena sonora y envolvente envolvente (debido a la decorrelación del sonido que alcanza a cada oido), oido), traduciéndose esto en una escucha de mayor calidad.


Modos propios de una sala. Acústica ondulatoria El estudio analítico de los modos propios se realiza mediante la denominada acústica ondulatoria que, conjuntamente con la acústica geométrica y la estadística anteriormente comentadas, constituyen las tres teorías clásicas que hacen posible conocer con rigor el comportamiento del sonido en un recinto cualquiera. El encuentro de ondas incidentes y reflejadas en una sala da lugar a interferencias constructivas y destructivas, es decir, a la aparición de lo que llamamos modos propios de la sala. Cada modo propio va asociado a una frecuencia. Los modos propios, se traducen a nivel práctico en que la calidad sonora dentro de la sala dependerá excesivamente del punto donde se realice la escucha. Así, si la escucha la realizamos en un punto donde se sitúe un máximo de presión de la onda estacionaria o modo propio, estaremos percibiendo esa frecuencia con mayor intensidad de la que realmente debería tener. Lo contrario nos pasará al estar situados en algun punto donde se sitúe un mínimo.

93,3 Hz Modos propios de una sala a 93,3 Hz

La distorsión que los modos propios producen sobre el sonido emitido en la sala recibe el nombre de “coloración”. El efecto será el mismo que obtendríamos al insertar un ecualizador paramétro y modificásemos sus parámetros dependiendo del punto de escucha que estemos en la sala. Evidentemente, lo que pretendemos en una sala, es tener una cobertura y distribución lo mas homogénea posible, por lo que la existencia de modos propios no hará otra cosa sino distorsionarnos el sonido. Para corregir la existencia de modos propios, será conveniente un buen buen diseño de la sala, donde al igual que en el diseño de la caja de resonancia de un violín o un piano, se optimizará el número número y distribución de los modos propios para conseguir el mejor sonido posible.


Tiempo de reverberación RT Con el fin de poder medir y evaluar la reverberación de una sala, se define el tiempo de reverberación (RT) a una frecuencia dada, como el tiempo que transcurre desde que la fuente de ruido se detiene hasta que el nivel de presión sonora cae 60 dB con respecto a su valor inicial. Una sala con un RT grande se denomina “vivo” (nave industrial, iglesia, etc.), mientras que si el RT es pequeño recibe el nombre de recinto “apagado” o “sordo” (locutorio, estudio de grabación, etc.). Por lo general, el Tiempo de Reverberación varía con la frecuencia, tendiendo a disminuir a medida que la frecuencia aumenta. Ello es debido, en gran parte, a que la mayoría de materiales que hay en cualquier sala son más absorbentes a altas frecuencias. AISLAMIENTO ACUSTICO Es evidente que en un recinto destinado a la grabación o reproducción sonora, es imprescindible disponer de un buen aislamiento acústico. Esto nos permitirá que la reproducción o grabación sonora, no se vea “contaminada” con ruido del exterior. Y al mismo tiempo, el sonido generado dentro de la sala no interfiera a espacios colindantes. Uno de los conceptos más básicos e importantes que hay que entender, es que los materiales de acondicionamiento acústico (absorbentes, difusores, trampas de graves), no funcionan como aislantes acústicos. Se tratan de materiales, cuyo funcionamiento permite optimizar la acústica de la sala y hacer que estas “suenen mejor”, pero no evitan la transmisión de sonido a través de los cerramientos.

Pared revestida con materiales de Acondicionamiento Acústico


Para mejorar el aislamiento acústico de paredes o techos, deberemos trabajar con trasdosados, falsos techos, suelos flotanes….


DISEÑOS DE SALAS: PRINCIPALES TIPOLOGÍAS No exageraremos al decir que el correcto diseño de la sala de Audición es de vital importancia para poder proporcionar una correcta reproducción. Tanto para conseguir un equilibrio tonal adecuado, como una buena amplitud escénica y correcta escena sonora. A nivel práctico, imaginemos que estamos escuchando una voz solista en nuestra Sala de Audición y que cuando ésta se registró a cierta distancia del cantante había una superficie reflectante. El sonido de la voz rebota en esa superficie y regresa al micrófono con un pequeño retardo de tiempo y con un nivel inferior. Si en nuestra sala de Audición tenemos superficies reflectantes a menor distancia que la del estudio al micro, ésta nos producirá una reflexión con un retardo inferior. Así pues, si ésta última es suficientemente fuerte, nos va a enmascarar la reflexión del estudio, con lo que no estaremos oyendo la acústica del estudio sino la de nuestra sala de audición y por lo tanto no estaremos reproduciendo correctamente la escena sonora. A continuación describiremos las dos principales tendencias en el diseño de acústica de salas.

SALA LEDE En 1978 Don Davis introdujo un nuevo diseño de salas y un método para el tratamiento acústico. La parte posterior de la sala la convirtió en una superficie muy reflectante y la parte anterior en muy absorbente. Con ello consiguió que se recibieran en el punto de escucha muchas primeras reflexiones (“rebotes” en la pared trasera) y muy pocas de orden superior (“rebote”pared trasera + “rebote” pared delantera”). Inicialmente la solución más simple para evitar las reflexiones de la pared frontal, fue hacer esta parte muy absorbente A mediados de los 80 Peter D' Antonio y John H. Konnet, mejoran el concepto LEDE al aplicar los avances realizados por M.R. Schröder en materia de difusión y prescindir del frontal absorbente gracias a su concepto de zona sin reflexiones (RFZ). La anulación de primeras reflexiones se consigue ahora dando al frontal de la sala de control una forma geométrica tal que las posibles primeras reflexiones son enviadas directamente hacia la pared trasera, donde son "troceadas" por los difusores acústicos de alta eficiencia ideados por Schröder.


Esquema de Sala LEDE

Este diseño crea la sensación auditiva de que los monitores son la única fuente de sonido existente. Debido a que a las reflexiones superiores se les reduce considerablemente el retardo en la parte frontal obteniendo un sonido muy limpio. Davis sugería que la posición de escucha sea de 2,5 a 3 metros desde los monitores, y éstos, separados uno del otro entre 3 y 3,5 metros. Las salas LEDE están diseñadas según algunos aspectos psicoacústicos como es el efecto preferencia o Hass. En el diseño de éstas salas la geometría se construye para que se produzca una zona libre de primeras reflexiones en la zona de escucha. La idea principal es tener un sonido directo de los altavoces y permitir un intervalo de tiempo entre las reflexiones de la sala. La pared posterior se construye de tipo reverberarte, permitiendo una escucha “viva”, evitando la posible coloración. Este tipo de diseños evita las fuertes reflexiones y proporciona una respuesta general de la sala plana y libre de irregularidades. El sonido difuso que llega al oyente desde la parte trasera de la sala no suena como eco, porque se recibe dentro de la zona de fusión de Haas y el oyente tiene entonces la impresión de estar en un recinto mayor. Se comprobó experimentalmente que las reflexiones con gran intensidad encontradas en algunas salas de audición no permiten una precisa percepción de la imagen sonora. La imagen sonora puede crecer hasta en 3.8 veces si corregimos las reflexiones de alta amplitud y es especialmente significativo para voces.


NonNon-Environment. El concepto Non-Environment fue desarrollado por Tom Hidley a mediados de los 80. Su proyecto consistía en una sala semianecoica con una pared reflectante para que soporte los altavoces (a modo de pantalla infinita), con ello se ha conseguido que, el factor Q de los nodos en baja frecuencia sea tan ancho que desaparece y que la respuesta tonal de la sala sea más uniforme. La pared rígida que soporta los altavoces es necesaria para una correcta radiación hemisférica de los altavoces. Para evitar la excesiva utilización de absorbentes acústicos, se usa un sistema de guía de ondas, consistente en colocar los paneles alineados en la dirección de propagación. La principal ventaja es que en las salas diferentes pero con estas características una misma grabación suena exactamente igual.


MATERIALES DE ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO Absorbentes Absorbentes acústicos. Elementos de acústica variable: Cuando se construye sala para un fin específico, como por ejemplo exclusivamente para audición de música clásica, se puede diseñar con cierta precisión buscando los materiales de acondicionamiento acústico más adecuados para este uso. Pero normalmente se construyen salas multiusos (Clasica, Pop, Rock,…incluso Home Cinema). Cada uno de estos estilos musicales, o incluso usos, precisa de unos parámetros acústicos diferentes (sobre todo en cuanto a Tiempo de Reverberación) por lo tanto es necesario disponer de un sistema que permita variar a voluntad las condiciones acústicas de la sala en función del tipo de música o uso que se le desee dar a la sala. Con este tipo de materiales conseguiremos obtener un equilibrio equilibrio tonal adecuado, sin coloraciones provocadas por la sala. Lo que se traduce en una mejor definición de los timbres (al quedar el sonido “mas limpio”), y voces más claras. Cortinas: Eran una alternativa bastante popular en los años veinte durante el desarrollo de la radiodifusión para conseguir una reverberación baja, fijándolas a las paredes. Durante ese tiempo se realizaron importantes avances en acústica llegando a la conclusión de que éste tratamiento no tenía una absorción acústica muy equilibrada en frecuencias, atenuando fuertemente la reverberación en el rango de frecuencias medias y altas, mientras que las frecuencias bajas se mantenían sin alterar (por lo que la absorción en frecuencia está desequilibrado). El efecto que se consigue con este diseño es el de tener un bajo tiempo de reverberación cuando las cortinas están cerradas y un tiempo de reverberación alto cuando están abiertas, pudiendo tener valores intermedios cuando las cortinas están a medio cerrar.

Configuración de un sistema de cortinas para modificar el Tiempo de Reverberación

Para que este sistema sea efectivo, se debe trabajar con cortinas cuyo coeficiente de absorción haya sido ensayado en laboratorio. El otro factor de influencia, junto al coeficiente de absorción, será el vuelo o “fruncido” fruncido” que tenga la cortina.


Paneles móviles: Es una alternativa muy versátil. Se utilizan para variar el comportamiento acústico de alguna área específica. Son muy útiles para grabar voces, donde estos se ubican alrededor del locutor o cantante para “secar” esa zona del estudio. También, con estos paneles, es posible aislar acústicamente varias zonas dentro de un estudio cuando se necesitan grabar varias fuentes sonoras simultáneamente. Otra utilidad de gran interés, es cuando no se puede ejecutar una instalación fija (por ejemplo un salón domestico). Con estos paneles (“de quita y pon”) podemos acondicionar acústicamente una sala mientras realizamos la escucha, y una vez finalizada, se recogen y pueden guardarse comodamente.


Elementos Elementos Variables: Variables: Son paneles de absorción acústica, con los que se consiguen distintas condiciones acústicas. Su utilidad radica en que podemos conseguir en una misma sala, rápida y comodamente, un Tiempo de Reverberación adecuado para una Audición Musical, o bien una sala con tiempo de reverberación bajo para una correcta acústica como Home Cinema.

Sabin (alfa)

Mediante sistemas de paneles moviles, o de click, se pueden conseguir superficies con un alto coeficiente de reverberación, o bien por el contrario, superficies mas reflectantes, para conseguir una sala con una acústica mas brillante.

1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 125

250

500

1000

2000

4000

Frecuencia

Curvas de absorción: en verde panel revestido con madera, en azul panel absorbente “visto”


Absortores de baja frecuencia: Las salas pequeñas están generalmente sujetas a problemas de altos TR en baja frecuencia resultante de los modos propios de la sala y de la escasa absorción de los materiales comunes a baja frecuencia. Debido a la larga longitud de onda de los sonidos de baja frecuencia un absovente poroso requeriría de mucho espacio para que pueda absorberlos (debe ser igual a ¼ de la longitud de onda para que sea efectivo). Por este motivo el tratamiento de la aborción de bajas frecuencias se realiza con materiales específicos, los principales sistemas de absorción de baja frecuencia se describen a continuación. Con el empleo de este tipo de materiales conseguiremos controlar las bajas frecuencias, tener un sonido con mas pegada y más definido en graves.

Trampa de graves: Con estos elementos conseguiremos absorber el exceso de energía en bajas frecuencias, y corregir, en parte, problemas que pudiesen existir de modos propios. Su forma geométrica esta diseñada para instalarlos en las esquinas de la sala, preferiblemente, en las aristas traseras de los altavoces.


Resonadores: Los resonadores son absorbentes acústicos basados en una cavidad (cajon o cilindro) que presenta orificios al exterior. Su absorción acústica presenta un pico muy marcado en su gráfica de absorción, centrado en su frecuencia de resonancia. Para suavizar esta curva de absorción, y que la trampa de graves tenga un mayor ancho de banda útil, basta con rellenar la camara de aire interior del resonador con material absorbente. El grado de atenuación dependerá del tipo y cantidad del absorbente y su ubicación. Si disponemos de un resonador donde podamos modificar a voluntad el volumen de la cavidad interior, podremos disponer de una trampa de graves “sintonizable”. Es decir, podremos ajustar la absorción máxima de la trampa de graves a aquella frecuencia en la cual nuestra sala presente mas problemas (siempre en bajas frecuencias).

Absorbe Absorbente diafragmático: También es conocido como absorbente de membrana. Consiste en una membrana rigida sobre un bastidor que la separa de la pared, creando una cavidad de aire. Cada absorbente diafragmático tiene una frecuencia fundamental de oscilación (y de absorción) determinada por el peso y flexibilidad del material de la membrana y la distancia de la cavidad de aire. Cuando un frente de onda cerca de esta frecuencia incide sobre el absorbente, la membrana se pone en movimiento. Este movimiento pone a su vez al aire de la cavidad también en movimiento. La resistencia ofrecida por el aire de la cavidad, combinada con el amortiguamiento de la misma


membrana ayuda a disipar y absorber la energía del frente de onda incidente. El rango de frecuencias efectivo de absorción puede incrementarse recubriendo el interior de la cavidad con algún absorbente acustico. Esto tiende a “aplanar” su curva de absorción. Para diseñar un absorbente diagragmático se debe utilizar la siguiente expresión:

Absorbente diafragmático: a) corte vertical, b) curvas de absorción con y sin material absorbente en la cámara


Difusores Acústicos Otro de los principales problemas de la salas pequeñas, es que no presentan un campo sonoro lo suficientemente uniforme. Esto genera un campo sonoro con poca apertura espacial, muy concentrado entre los altavoces, lo que afecta negativamente a la escena estereofónica. Los difusores acústicos, nos permiten distribuir más homogéneamente el sonido por toda la sala. Existen dos tipologías principales: los cilindricos, cuya distribución es de tipo espacial, y los bi-direccionales cuya distribución es tanto espacial como temporal (las diferentes reflexiones “salen” del difusor a diferentes tiempos). Basicamente, consisten en superficies con geometrías irregulares que consiguen repartir distribuir uniformemente los frentes de onda que inciden sobre ellos. Con el empleo de estos materiales, se consigue una mayor amplitud y definición de la escena sonora, una mayor profundidad en el sonido de la sala.


¿DECIDIDO A MEJORAR LA ACÚSTICA DE TU SALA? Si después de leer este manual te has decidido a mejorar la acústica de tu sala solo te puedo decir una cosa: ENHORABUENA!, a partir de ahora podrás sacar, de verdad, el mayor rendimiento y calidad al equipo de sonido de que dispones. Pero si estás un poco “perdido” con tantos tecnicismos, y parámetros físicos a tener en cuenta para el correcto diseño acústico de una sala, no te preocupes, ponte en contacto con nuestros técnicos para que te asesoren de la mejor manera para sacar el máximo provecho a tu actual, o futura, sala. Puedes ponerte en contacto de varias formas: Telefono: 965.114.004 e-mail: [email protected] web: www.ingenierosacusticos.com De cualquiera de ellas obtendrás el mejor asesoramiento. Si lo deseas, puedes realizar en el siguiente recuadro, un plano de tu sala (con medidas en metros). De este modo podremos hacernos una mejor idea de las características de tu sala y cuales son sus puntos más críticos.


A continuación te mostramos algunos ejemplos de salas realizadas con los materiales que distribuimos y que a la vez utilizamos en nuestros proyectos e instalaciones.










CUADROS ACÚSTICOS: Desde Ingenieros Acústicos, diseñamos, fabricamos y comercializamos Cuadros Acústicos que permiten corregir el tiempo de reverberación de espacios donde la integración de los materiales acústicos con la decoración ha de ser maxima, como por ejemplo: restaurantes, halls de hoteles, salas de espera… Esta opción nos permite imprimir la imagen que el cliente desee (fotografías, imágenes corporativas, reproducciones….).

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