Arreglos de subgraves

Juan Antonio Cuevas Introduccin En este tema trataremos las diferentes formas de colocar los subgraves en una sonorizacin en directo. Entendemos por subgraves las cajas acsticas que se encargan de la parte ms baja del espectro de audio. A menudo vamos a un concierto y comprobamos con estupor que la seal de subgraves no llega en unos sitios con el mismo nivel que en otros, incluso esa diferencia de nivel entre zonas y dado que nuestro odo funciona a base de comparaciones, puede llegar a parecernos ausencia de seal. Todo esto motiva que las crticas del sonido de un concierto no sean iguales, pues dependiendo del lugar exacto donde este situado el publico este opinara de una forma o de otra. Son muy frecuentes los comentarios que se suelen or durante y despus del concierto que "el bombo no se oye", "el bajo est muy metido en la mezcla", "este equipo de esta marca no tiene graves" o "vaya tcnico ms malo"...

Figura 1

Aunque partimos de la base de que el tcnico de sonido debe ser consciente de cmo se oye el equipo en todo el recinto, la verdad es que unas veces por falta de tiempo y otras porque recin salido de la academia X el tcnico es otra "estrella" ms que no se mueve de la mesa de mezclas para nada, ya que esta obsesionado con los faders, potencimetros, pulsadores, leds, pantallas... de la mesa y del resto de procesadores del control de FOH (Front Of House), sistema principal de P.A. Una figura que en nuestro pas slo se encuentra por el momento en empresas muy grandes, aunque en pases como Inglaterra, Francia, Alemania... est plenamente asumida, es la del "tcnico de sistemas" que s es el que se tiene que preocupar de que el sonido general en el publico sea lo mas uniforme e inteligible posible. As el tcnico de mezcla se limita a su labor, que es la de mezclar el grupo que le contrat y el tcnico de sistemas hace los ajustes adecuados por parte de la empresa de alquiler o por parte de la productora de la gira y as todos estn contentos.

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Para entender los problemas causados por la disposicin de los subgraves, debemos entender que una frecuencia grave es omnidireccional, por lo que una sola caja de subgrave reproduciendo dichas frecuencia ser omnidireccional, cosa que podemos comprobar en el mapa de prediccin sonora (MAPP ON LINE-MEYER SOUND), en la Figura 1. No ocurre lo mismo cuando colocamos dos o ms fuentes, sto es debido a la diferencia de tiempo con el que las seales de audio llegan al odo de cada uno y a las interferencias constructivas y destructivas, segn los casos. Eso si el nivel resultante de las dos cajas nos sumara 6dB ms, pues si aplicamos la siguiente frmula para obtener el nivel de presin sonora SPL resultante de doblar cajas, 20log 2/1 = 6dB. Segn vemos en la Figura 2, en un recinto de 60x30m tenemos dos fuentes sonoras y dos cajas de subgraves. Por distancia vemos que llegar con la menor diferencia en la posicin A, o sea donde hemos colocado la mesa de mezclas, no ocurre lo mismo con las otras posiciones B, C, D, E, F, y G (Figura 3). Efectivamente lo anticipado anteriormente se cumple una vez hecha la prediccin acstica, aparecen los famosos "callejones"o "pasillos". As, si el tcnico no se mueve del control, no se dar cuenta de esos pasillos. En la Figura 4 correspondiente a la posicin A del micrfono de medida, es decir en el control, observamos cmo la respuesta en frecuencia es homognea y lgica tratndose de una caja de subgrave.

Figura 5

Figura 6. Dos subgraves100Hz separados 0,85m

Figura 7. Dos subgraves100Hz separados 1,7m

Y ahora (Figura 5) hemos observado la diferencia de respuesta en frecuencia al situarnos en la posicin C, que en este caso corresponde justo a un pasillo. Este defecto se sita en torno a los 100Hz, que es a la frecuencia a la que hemos realizado la prediccin. A esta fuerte atenuacin, que no es otra cosa que una interferencia destructiva, se le llama cancelacin. Evidentemente no es una cancelacin total, pero observamos que existe una cada real de ms de 6 dB en todo el espectro de bajas frecuencias con respecto al punto A, en concreto en la zona de 100Hz tenemos ms de 20dB de diferencia. Ya hemos visto que este problema se da siempre y cuando usemos una configuracin

izquierda y derecha de subgraves, es decir, en la mayora de los casos de conciertos a los que asistimos desde aos. Entonces la pregunta es: se puede evitar esto? La respuesta es: Claro que s! Y la pregunta resultante es: Cmo? Respuesta: Pues aplicando diferentes teoras escritas en el siglo pasado por Harry Olson!!! Estas teoras las podemos encontrar en el libro "Acoustical Engineering": 2.3 Double Source (pags. 32-35) 2.5 Straight-Line Source (pag. 36) 2.6 Beam Tilting by Phase Shifting (pags. 36-37) 2.9 End Fired Line Source (pags. 38-39) S seor, esto se resuelve aplicando las teoras que Harry Olson escribi en su libro Acoustical Engineering que se public en 1947. Pero que nadie se atrevi a aplicar hasta que un tcnico de sistemas de nuestro pas, ms concretamente LVARO ELENA, (Soporte Tcnico MEYER SOUND ESPAA) empez efectivamente a aplicarlo, hace unos 4 aos aproximadamente, en giras y en el festival internacional de Benicassim, convenciendo con el resultado a los tcnicos de la empresa de alquiler, tcnicos de grupos espaoles y extranjeros participantes en el festival. Esto tiene mucho mrito, pues se trata de convencer a los tcnicos de sonido de un concepto y una idea nueva contraria a la que tenan desde el principio de sus carreras profesionales. Desde entonces todas estas tcnicas se estn aplicando en las grandes giras que hay en nuestro pas, y el ejemplo se ha propagado al resto de mundo, como en el caso del festival de la Isla de Wight. Veamos cules son las tcnicas y teoras que ya explicaba Harry Olson y que se empezaron a aplicar en Espaa antes que en ningn lugar. LA TEORIA Veamos qu ocurre al colocar una fuente omnidireccional a cierta distancia de otra. Si aplicamos la frmula siguiente sabremos cul es la relacin de fase existente: D x Fr x 360/340 En la Figura 6 tendremos 90 de relacin de fase si aplicamos la formula citada anteriormente, lo que resulta una suma en la parte frontal donde la relacin es de 0 y 90 en la parte donde tenemos mayor diferencia, o sea una diferencia de 3dB. En la Figura 7 obtenemos 180 debido a la distancia de separacin, lo que nos da una atenuacin mxima en la parte ms lejana, al haberlos separados 1,7m lo que corresponde a la mitad de la longitud de onda de 100Hz.

Figura 9. Dos fuentes sonoras100Hz separados 0,85m

Figura 10. Dos fuentes sonoras100Hz separados 1,7m

Figura 8. Dos subgraves100Hz separados 2,27m

Figura 11

En la Figura 8 hemos separado 2,27m las fuentes sonoras, con lo que la relacin de fase es de 240, por lo que obtenemos una atenuacin de 6 dB con respecto al punto de 0. Al llegar a 240 de separacin aparecen los problemas de cancelacin, ya que la parte donde tenemos una relacin de 180 se desplaza hacia la audiencia. Cuanto ms separemos, ms cancelaciones aparecern, dando lugar a los conocidos pasillos. Podemos concluir que para tener siempre suma y evitar cancelaciones no debemos separar las cajas de subgraves ms de 240 de la frecuencia mxima a reproducir, en el caso de sistemas de varias vas esta frecuencia, la determina la frecuencia de corte superior. Evidentemente, a toda esta conclusin lleg tambin Harry Olson, como muestra las ilustraciones que aparecen en su libro (Figuras 9 y 10). SUBS EN LINEA Ya que sabemos la relacin mxima que no debemos sobrepasar, en el mismo recinto que tenamos anteriormente de 60x30m, hemos dispuesto 8 subgraves en lnea para ver si solucionamos el problema (Figura 11). Veamos que ocurre al hacer la prediccin a 100Hz: Figura 12. Efectivamente, al haber separado las cajas entre s 2 m estamos an en el lmite de los 240 de la frecuencia mxima escogida de 100Hz, por lo que habr suma (Figura 13). Vemos que se cumple la regla para 80Hz, ya que su longitud de onda ser mayor (Figura 14).

Figura 12

Figura 13

Figura 14

Y se sigue cumpliendo para frecuencias inferiores, por ejemplo en 50Hz. En el caso de recintos cerrados debemos colocar las cajas ms prximas a las paredes a una distancia mnima correspondiente a 120 de la frecuencia mxima que se vaya a reproducir. sto es porque debemos tener en cuenta la generacin de una imagen fantasma equivalente por el efecto de la pared, con lo que tendremos como consecuencia otra fuente virtual situada a la misma distancia detrs de la pared con el resultado acstico derivado. As, al colocar la ltima caja a 120 conseguimos tener 240 de separacin con la fuente virtual. Por lo tanto est claro que preferiremos configuraciones en lneas de subgraves.a una configuracin tpica L y R. Los nicos inconvenientes que encontramos es que la cobertura es bastante estrecha y tiene como limite las ultimas cajas de cada extremo, tambin tenemos mas energa detrs del arreglo, lo que en muchos casos es un problema. ARCO DE SUBGRAVES Para evitar los inconvenientes del arreglo en lnea en cuanto a cobertura estrecha, tenemos otra opcin de arreglo que nos permitir ganar en cobertura pagando el precio

de menos presin en el control. Recordemos que la cobertura de una caja viene determinada por el ngulo formado por los puntos a un lado y otro del eje donde la presin sonora cae 6dB. En la Figura 15 tenemos los 8 subgraves, esta vez dispuestos en arco. Para conseguir ms cobertura dependiendo de la forma del recinto, es necesario marca unos puntos dentro del recinto donde dirigir la bisectriz intermedia de cada caja, con objeto de conseguir 0 en cada punto.

Figura 15

Figura 16

Figura 17

Vemos una vez hecha la prediccin (Figura 16) que, efectivamente, hemos ampliado cobertura, aunque disminuido levemente el nivel de presin sonora en el control. Pero siempre ser mejor que todo el pblico tenga poca diferencia de nivel entre las distintas zonas a que el tcnico sea el ms beneficiado, perjudicando gran parte de la audiencia con los "pasillos". Tambin hemos conseguido disminuir el nivel de presin en el escenario. Existe otra forma de hacer el arco: sin desplazar las cajas de subgraves y dejndolas en lnea recta. Esto supone calcular la distancia en el eje de la X que existe desde la caja ms cercana al control (la que no se ha movido) y la adyacente y as sucesivamente, tomando como referencia la caja central. En nuestro ejemplo, estos han sido los resultados: Caja 1 central: x1=10,8 Caja 2: x2=10,61 Caja 3: x3=10,22 Caja 4: x4=9,74 Delay caja 1: Siempre 0 Delay caja 2: x1-x2/V=0,55ms Delay caja 3: x1-x3/V=1,7ms Delay caja 4: x1-x4/V=3,11ms As hemos conseguido (Figura 17) un arco electrnico que simula el arco fsico, consiguiendo tambin ampliar cobertura y tener menos energa en el escenario. Efectivamente, el arreglo en lnea sin delay o con l, simulando el arco electrnico, es una configuracin que se usa cada da ms, pues es la que permite mayor homogeneidad de la cobertura y la que menor diferencia presenta entre campo lejano y campo cercano.

Sin embargo, ocurre lo contrario que colocando los subgraves en bloque, es decir, tenemos mucha presin delante de las cajas y mucha menos en campo lejano. De ah que tengamos la sensacin que los arreglos en lnea llegan ms lejos. Estos arreglos son muy coherentes al combinarlos con sistemas de line array. SUBGRAVES CARDIOIDES Esta teora sorprendente, que ya describi Harry Olson y que denomina "END FIRED LINE SOURCE", consiste en agrupar subgraves uno detrs de otro para conseguir directividad cardioide, con suma constructiva en la parte delantera y cancelacin importante en la parte trasera. Requiere al menos 4 subgraves para poder cancelar 2 octavas. Se suele escoger la franja desde 40Hz hasta 125Hz por tratarse de un subgrave. Consiste en colocar subgraves uno al frente de otro y aadir "delay" progresivo, es necesario en el caso de 4 subgraves 4 canales de "delay" electrnico. La distancia entre cada uno de los subgraves (centro-centro) es la que define el valor del delay electrnico (distancia convertida a tiempo en milisegundos). En nuestro caso escogemos la frecuencia central de 85Hz, cuya longitud de onda es de 4m, como se desprende de la formula: Longitud de onda = V/Fr = 340/85= 4m Si separramos las cajas entre s 1m, cada una tendr que aadir retardo electrnico correspondiente, as si lo convertimos a tiempo obtenemos 2,94ms. T= e/V = 1/ 340 = 0,00294s. Para pasarlo a milisegundos multiplicamos por 1.000 y tenemos los 2,94ms mencionados. La separacin entre el primero y el segundo elemento define el centro de la frecuencia superior de cancelacin trasera. La separacin entre el primer y el tercer elemento define el centro de la segunda frecuencia de cancelacin trasera (la mitad del caso anterior). La separacin entre el primero y el cuarto elemento define el centro de la tercera frecuencia de cancelacin trasera (un tercio del primer caso). Por ejemplo, para cancelar desde 30Hz hasta 125Hz se debe hacer lo siguiente: Subgrave 1 (0ms de delay) Subgraves 2 (1mt adelante del primero, 2.94ms de delay) Subgraves 3 (2mt adelante del primero, 5.88ms de delay) Subgraves 4 (3mt adelante del primero, 8.82ms de delay) Entendemos que el subgrave 1 es el primero, o sea el ms cercano al escenario, y el subgrave 4 es el ms cercano al pblico.

Evidentemente, todos los subgraves deben tener la misma polaridad y nivel, as como el mismo nmero de orden o pendiente en los filtros HPF y LPF. El resultado es suma de 12dB en el frente (debido al uso de 4 subgraves), y ms de 20 dB de reduccin atrs.

Figura 18. Mapa de presin sonora SPL a 125Hz

Mapa de presin sonora SPL a 100Hz

Mapa de presin sonora SPL a 63Hz

Veamos qu ocurre (Figura 18) al hacer las predicciones acsticas correspondientes, colocando 4 subgraves separados 1m de centro a centro con retardo progresivo de 2,94ms. Existen otras tcnicas de subgraves cardioides como, por ejemplo, a partir del ancho de banda que se desea cancelar se selecciona la frecuencia intermedia, se coloca un subgrave, y el segundo por delante separado (centro-centro) la cuarta parte de la longitud de onda de la frecuencia mencionada anteriormente, despus se aade "delay" electrnico al subgrave trasero, adems de invertir la polaridad del subgrave trasero. Estas tcnicas de subgraves cardioides estn muy de moda y, aunque Meyer Sound fue de los primeros en experimentarlo, hoy da otras marcas como Nexo, d&B y Adamson estn en ese camino. CONCLUSIN Ya hemos visto que todas estas tcnicas no son nuevas y se basan slo en fsica y acstica escrita hace ms de medio siglo, pero que se estn aplicando hoy. Lo que tratamos siempre con estos artculos didcticos es poner al alance de todos estas teoras y experiencias, para que cada uno elija el arreglo que ms le convenga segn cada caso. Recuerde: -Sistema L R: Se crea suma en el control y pasillos en el pblico. -Sistema en Lnea: La respuesta es ms homognea y desaparecen los pasillos, cobertura estrecha y nivel importante en el escenario. -Sistema en Arco fsico: La respuesta sigue siendo homognea, abrimos cobertura y disminuimos nivel en el escenario. -Sistema en Arco electrnico: Respuesta idntica a la anterior, con reduccin de nivel trasero y sin necesidad de crear arco fsico. -Sistema de Subs cardioides: Respuesta homognea y fuerte cancelacin trasera, escenario muy limpio. 20/03/2006