introduccion al sonido y la acustica (claudio cortes polanco)

DERECHOS RESERVADOS, REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL N 189336

INTRODUCCIN AL SONIDO Y LA

ACSTICA

CLAUDIO CORTS POLANCO Ingeniero Civil Industrial - Sernageomin B

Tcnico en Sonido y Acstica Magster en Administracin de Empresas (MBA)

www.didsonido.cl

www.audiomusica.cl

Altaa

Ingeniera E.I.R.L.

www.altana.cl

Patrocinado por:

Primera Edicin

DERECHOS RESERVADOS, REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL N 189336. Pgina Pgina 22 de de 5454

Introduccin al Sonido y la Acstica - Claudio Corts Polanco

N D I C E

Mdulo I El Sonido 1. Generacin y propagacin del sonido ............................................................4 1.1. Movimiento ondulatorio 4 1.2. La Fase y Longitud de Onda ..................5 2. Representacin grfica del sonido .6 3. Velocidad del sonido ...8 4. Parmetros del sonido ..10 4.1. Las frecuencia ...................10 4.1.1. Descripcin, unidad de medida y grfica de las frecuencias ..10 4.1.2. Rango audible de frecuencias .....11 4.1.3. Percepcin auditiva de frecuencias 12 4.1.4. Tono puro 12 4.1.5. Interferencia de las frecuencias ...12 4.1.6. La resonancia ....13 4.1.7. Instrumentos musicales y sus frecuencias .14 4.2. La Intensidad o Amplitud ..15 4.2.1. Descripcin, unidad de medida y grfica de la intensidad ...15 4.2.2. Rango audible/tolerable de intensidad 16 4.2.3. Percepcin auditiva de la intensidad ...17 4.2.4. Valor Peak, Medio y Eficaz (RMS) ..17 4.2.5. Adicin de Niveles Sonoros ..18 4.2.6. Medicin del Nivel Sonoro 18 4.3. El Timbre .19 5. El Ruido 20 Mdulo II La Acstica 6. Impacto de las ondas sonoras con superficies ...21 6.1. Reflexin ..21 6.2. Absorcin .22 6.3. Transmisin: refraccin y difraccin 22 7. Coeficientes de Reflexin, Absorcin y Transmisin .24 8. Noise Reduction Coefficient (NRC) ..24 9. Sound Transmission Class (STC) ....24 10. Modos Normales de Vibracin ..24 11. Materiales acsticos 26 11.1. Materiales Absorbentes ..26 11.1.1. Absorbentes Porosos (Espumas) .26 11.1.2. Absortores Oscilantes (Resonadores de Placa) .27 11.1.3. Resonadores Unitarios, de Agujero o Helmholtz 28 11.1.4. Otros materiales absorbentes 29 11.2 Materiales Difusores (Reflectores) 29 11.2.1 Difusores MLS (Maximum Length Sequense) .29 11.2.2 Difusores QRD (Quadratic Residue Diffusor) de 1D y 2D ..30 11.2.3 Difusores Anidados .33 11.2.4 Difusores PRD (Primitive Root Diffusor) 34 11.3 Materiales Aislantes 35 11.3.1 Barreras Acsticas ..35 11.3.2 Concreto 35

Primera Edicin



11.3.3 Otros materiales aislantes .36 Mdulo III Sistemas de Amplificacin de Audio 12. Elementos de un Sistema de Amplificacin de Audio 37 12.1. Micrfonos (Input Device) ..39 12.1.1. Tipo de Transductor 39 12.1.2. Patrn Polar (Direccionalidad) ..41 12.1.3. Respuesta de Frecuencia ..42 12.1.4. Recomendaciones de micrfonos 42 12.1.5. Tcnicas de Micrfonos .43 12.2. La Consola, Mesa, Mixer o Mezcladora (Control Device) .45 12.2.1. Caractersticas de las Consolas 45 12.2.2. Operatividad 45 12.3. El Amplificador o Power (Amplificator Device) .50 12.3.1. Potencia 50 12.3.2. Paneles y conexiones .50 12.3.3. Parmetros adicionales ..51 12.4. Los Parlantes o Altavoces (Output Device) .52 12.4.1. Potencia 52 12.4.2. Parmetros de Altavoces 52 13. Bibliografa 54

Primera Edicin



1. GENERACIN Y PROPAGACIN DEL SONIDO

1.1. Movimiento ondulatorio

El sonido se genera cuando un cuerpo en oscilacin pone en movimiento a las partculas de aire, lquido o slido que lo rodean. stas, a su vez, transmiten ese movimiento a las partculas vecinas y as sucesivamente.

Por lo anterior, dos cosas deben existir a fin de que se produzca una onda sonora: una fuente mecnica de vibracin y un medio elstico a travs del cual pueda propagarse la perturbacin. De lo ltimo sealado se desprende que no puede haber sonido en el vaco.

El desplazamiento oscilatorio de las partculas (vibracin) es alrededor de su posicin inicial, como lo muestra la Fig. 1.

Fig. 1: Vibracin de una partcula P alrededor de su posicin de equilibrio (tiempo inicial = t0)

El (pequeo) desplazamiento oscilatorio que sufren las distintas molculas de aire genera zonas en las que hay una mayor concentracin de molculas (mayor densidad) llamadas zonas de condensacin, y zonas en las que hay una menor concentracin de molculas (menor densidad) llamadas zonas de rarefaccin, como lo representa la Fig. 2.

Fig. 2: Zonas de condensacin y rarefaccin producidas por el movimiento oscilatorio de las molculas de aire.

Primera Edicin



1.2. La Fase y Longitud de Onda Fase: Cuando la 1ra partcula entra en movimiento, la 3ra - por ejemplo an est en su posicin de reposo, podemos decir entonces que cada partcula se encontrar en una situacin distinta del movimiento oscilatorio. Es decir, cada partcula tendr una situacin de fase (ngulo de fase) distinta. En algn lugar de la cadena encontraremos una partcula cuya situacin de fase coincide con la de la primera, aunque la primera partcula estar comenzando su segundo ciclo oscilatorio, mientras que la otra recin estar comenzando su primer ciclo. Longitud de Onda: La distancia que existe entre dos partculas consecutivas en igual situacin de fase se llama Longitud de Onda (), lo cual se representa en la Fig. 3. Tambin podemos definir la longitud de onda como la distancia que recorre una onda en un perodo de tiempo T. La Longitud de Onda disminuye al aumentar la Frecuencia (ver Fig. 4).

Fig. 3: Representacin de la Longitud de Onda.

Fig. 4: Relacin entre la longitud de onda y la frecuencia del sonido en el aire a 20C y presin atmosfrica normal ( Manuel Recuero Lpez).

Al vibrar las molculas de aire en su posicin de equilibrio, podemos reconocer que el sonido no es un traslado de materia, sino una transmisin de energa (la energa no se pierde, slo se transforma). Cuando nos alejamos de la fuente sonora escuchamos un nivel sonoro menor porque la onda sonora se ha distribuido en una mayor superficie (ver Fig. 5).

Fig. 5: Representacin de la distribucin de energa de una onda sonora en una superficie.

Primera Edicin



2. REPRESENTACIN GRFICA DEL SONIDO El sonido puede ser graficado considerando la distancia recorrida por la partcula o por la variacin de la presin producida. a) Distancia Recorrida: La distancia recorrida por la partcula corresponde a un movimiento armnico simple (mas) y se representa por una onda senoidal representada por:

Fig. 6: Representacin grfica del sonido.

Donde:

x = distancia a la que se desplaza la masa respecto de su posicin de equilibrio, denominada desplazamiento;

xo = mximo valor del desplazamiento, denominado amplitud;

= ngulo de fase inicial del movimiento; o = 2 fo es la pulsacin o frecuencia

angular propia de la oscilacin; t = tiempo en segundos.

La Fig. 7 muestra, para diferentes tiempos t (en segundos), la distancia x (en metros) recorrida por la partcula de aire, con su respectivo grfico.

t [s] 0t [rad] sen(0t) x [m]

0 0 0 0

T 4

2 +1 +x0

T 2 0 0

3T 4

3 2 -1 -x0

T 2 0 0

Fig. 7: Pulsacin angular en diferentes tiempos t. b) Variacin de la Presin: La forma de onda de la variacin de presin sonora que se propaga como onda peridica se presenta en la figura siguiente. Como se observa, se le denomina peridica porque se repite exactamente de una oscilacin a la siguiente. La presin sonora resultante p vara por encima y por debajo de la presin esttica de la atmsfera (105 [Pa]) de acuerdo con la relacin:

Primera Edicin



Donde p y p0 son la presin resultante y la mxima presin respectivamente, mantenindose las definiciones del resto de las variables con respecto a las entregadas para la Distancia Recorrida.

Fig. 8: Representacin grfica de una onda de presin ( Manuel Recuero Lpez).

Primera Edicin



3. VELOCIDAD DEL SONIDO En la Velocidad del Sonido se aprecian las siguientes caractersticas: La Velocidad del sonido depende del medio de propagacin (de su masa y la elasticidad). No depende de las caractersticas de la onda, o sea, es independiente de la intensidad que tenga

([dB]) y de la frecuencia ([Hz]). En el caso de un gas (como el aire) es directamente proporcional a su temperatura especfica y a su

presin esttica e inversamente proporcional a su densidad. Dado que si vara la presin, vara tambin la densidad del gas, la velocidad de propagacin permanece constante ante los cambios de presin o densidad del medio.

Se representa por la letra c y se mide en [m/s].

Velocidad en los Slidos Velocidad en los Lquidos Velocidad en los gases

;

E = Mdulo de Young o elasticidad de volumen. Unidad: [N/m2] = [Pa].

d = Densidad del slido.

Q = Mdulo de compresi-bilidad del lquido. Unidad: [N/m2] = [Pa].

d = Densidad del lquido.

= Coeficiente adiabtico ( (aire) = 1,4 ) P0 = Presin del gas. Unidad: [Pa]. = Densidad del gas. R = Cte. universal de los gases ( 8,314[J/(gmol K)] ). T = Temperatura absoluta. M = Masa molar del gas.

Para el aire a 22 [C] se tiene:

P0 = 105 [Pa]. (OBS aprox.: 105 [Pa] =105 [N/m2] = 1 [atm] ) = 1,18 [Kg/m3]. por lo cual caire (22C) = 344 [m/s].

Asumiendo que el aire se comporta como un gas ideal tenemos que:

Donde t = temperatura en [C]. La velocidad del sonido en el aire se incrementa 6 [m/s] por

cada 10 [C] de incremento en la temperatura.

Primera Edicin



Fig. 9: Variacin de la velocidad del sonido (en [m/s]) en funcin de la temperatura (en [C]).

Primera Edicin



4. PARMETROS DEL SONIDO

El sonido puede ser estudiado de diferentes perspectivas. Los parmetros (cualidades) del sonido ms estudiados son cuatro: altura (frecuencia), volumen (intensidad o amplitud), timbre y duracin (ritmo). El estudio de estos parmetros proviene de dos grandes reas:

La sensorial. La fsica (exceptuando la duracin). La primera es subjetiva, pues depende del oyente. La segunda es objetiva y mesurable (se puede medir).

La correlacin entre los efectos sensoriales y las propiedades fsicas es:

Efecto Sensorial Propiedad Fsica Altura (Tono) Frecuencia

Volumen Intensidad (Amplitud) Timbre Forma de onda

4.1. Las Frecuencias 4.1.1. Descripcin, unidad de medida y grfica de las Frecuencias

La frecuencia corresponde al nmero de ciclos de oscilacin por segundo de una onda de sonido. Sensorialmente se le llama altura (tono), que corresponde a nuestra percepcin del sonido como ms grave o ms agudo. Cuanto mayor sea la frecuencia, ms agudo ser el sonido.

Unidad de Medida Sensorial : agudo/grave notas musicales. Unidad de Medida Fsica : Hercio o Hertz (Hz).

La representacin grfica de las frecuencias viene dada por una onda senoidal (ver detalles en el punto 2. Representacin grfica del sonido). Ejemplo 1: 1 [Hz] y 2 [Hz] respectivamente:

Primera Edicin



Ejemplo 2: Nota musical LA con 440 oscilaciones por segundo (440 [Hz]):

Fsicamente, la Frecuencia se relaciona con la Velocidad del Sonido (c) y la Longitud de Onda

(), de la forma:

c = f f = 1 / T Donde T es el tiempo en producirse un ciclo. Las ondas sonoras (audiofrecuencias) tienen longitudes de onda de entre 2 [cm] y 20 [m] aproximadamente (ver Fig. 10).

Fig. 10: Variacin de la Longitud de Onda del sonido (en [m]) con respecto a la Frecuencia (en [Hz]).

Esta relacin se transforma en un aspecto fundamental a tomar en cuenta en la Acstica Arquitectnica, ya que el comportamiento de un dispositivo de control acstico es dependiente de la longitud de onda del sonido. 4.1.2. Rango audible de Frecuencias El rango audible de frecuencias se encuentra entre los 20 [Hz] y los 20 [kHz]. Bajo este rango estn los llamados Infrasonidos y sobre ste los Ultrasonidos (ver Fig. 11).

Primera Edicin



Fig. 11: Infrasonidos, Audiofrecuencia y Ultrasonidos. En general, el rango de frecuencias audibles (Audiofrecuencias) se denominan:

20 [Hz] - 200 [Hz] = Frecuencias Bajas. 200 [Hz] - 3 [kHz] = Frecuencias Medias o Frec. de la Palabra. 3 [kHz] - 20 [kHz] = Frecuencias Altas.

4.1.3. Percepcin auditiva de frecuencias

Supongamos que dos ondas sonoras de frecuencias f1 y f2 llegan al odo. Los tonos que percibe el odo son, adems de f1 y f2, los armnicos de estas frecuencias y los llamados tonos de combinacin. Armnicos: Son tonos de frecuencias mltiplos enteros de las frecuencias de las ondas componentes: 2f1, 3f1, ,2f2, 3f2,... , etc. Tonos de Combinacin: Son frecuencias: f2-f1, 2f2-2f1, f2-2f1, etc., f2+f1, 2f2+f1, etc. Es decir, el odo percibe frecuencias que fsicamente no ocurren. Esto se debe a la naturaleza compleja del odo. Se ha demostrado, que el tono que se oye en forma preponderante es el de la frecuencia f2-f1, aunque no est presente en las ondas sonoras. 4.1.4. Tono Puro

Un sonido de tono puro consiste en una onda de una sola frecuencia. Sin embargo, el tono de un sonido, en general, esta formado por ondas de muchas frecuencias (sonido complejo). Dos sonidos del mismo tono tienen muchas frecuencias comunes. Por ejemplo, el sonido de la nota LA de un piano y el sonido de la nota La de una guitarra tienen la frecuencia de 440 [Hz] en comn.

OBS: Medio Tono corresponde a la multiplicacin de la frecuencia base por 21/12 (recordar que

). Ej.: LA 440 [Hz] LA# = 440x21/12 = 466,16 [Hz]. 4.1.5. Interferencia de las Frecuencias

Es la propiedad de las ondas de mezclarse entre s, dando por resultado una nueva onda. Dos ondas senoidales de distintas frecuencias sumadas dan otra onda no senoidal (ver Fig. 12).

Primera Edicin



Fig. 12: Ondas senoidales a y b que dan como resultado la onda c no senoidal.

Por lo tanto, una onda que no tenga forma senoidal pura es porque se trata de una superposicin o interferencia de dos o ms ondas sonoras de frecuencias diferentes.

Si se analiza una onda compuesta segn sus ondas componentes, eso se llama el Anlisis Armnico, y cada onda componente es una armnica. Luego, una onda compleja o compuesta se llama multiarmnica, y su contenido armnico influye en la forma de la onda resultante. Ejemplo 1: La caracterstica destacada del ejemplo de la Fig. 13 es que hay fuertes armnicas en una frecuencia que es diez veces mayor que la fundamental. Si nosotros convertimos ese sonido en una corriente elctrica y lo amplificamos y volvemos a convertir en sonido, tendremos que or una vocal i, pero si alteramos el contenido armnico no reconoceremos a la persona que emiti el sonido.

Fig. 13: Espectro acstico o contenido armnico de una vocal, es este caso de la letra i, con frecuencia fundamental de 256 ciclos por segundo

Ejemplo 2: Otro ejemplo clsico es el del telfono, donde se cortan frecuencias del sonido por razones tcnicas y las voces suelen confundirse un poco, pero ese corte de frecuencia afecta al timbre de la voz y no a su frecuencia fundamental; no hay posibilidad de confundir a un hombre con una mujer, por ejemplo, pero s se pueden confundir dos mujeres, porque al alterarse los armnicos en ambas las voces toman aspectos similares. Los ejemplos anteriores nos dan tambin un barniz sobre lo que significa el timbre. 4.1.6. La Resonancia

Se ha visto que los cuerpos tienen ciertas frecuencias naturales de vibracin que son caractersticas del material. Siempre que un cuerpo esta bajo la accin de una serie de impulsos peridicos que tienen una frecuencia aproximadamente igual a una de las frecuencias naturales del mismo, ste es puesto en vibracin con una amplitud relativamente grande. A este fenmeno se le llama resonancia o vibracin simpattica.

La resonancia acstica puede ser un inconveniente en la reproduccin del sonido.

Primera Edicin



Ejemplos de aplicaciones: El puente de Tacona Narrows fue destruido por un viento que no era demasiado fuerte. Sucedi en

1940, en Washington, y la causa fueron las vibraciones resonantes inducidas por el viento. Las marchas militares rompen el paso cuando atraviesan un puente. Es una precaucin, desde que

en 1850 las vibraciones producidas por unos soldados franceses al marcar el paso mientras atravesaban un puente coincidieron con la frecuencia natural de ste. Las vibraciones resonantes llegaron a alcanzar tal amplitud que provocaron la destruccin de la estructura del puente. Fallecieron 226 soldados.

Una cantante puede romper una copa de cristal con su voz. Para lograrlo, le basta escoger una nota

que haga entrar en resonancia a la copa y mantenerla el tiempo suficiente, la copa oscilar cada vez ms ampliamente hasta romperse.

Existen pavimentos capaces de destrozar los amortiguadores de un coche sin ser excesivamente

accidentados. Algunos insectos mueven sus alas 120 veces por segundo y, sin embargo, slo envan tres impulsos

nerviosos por segundo. Para conseguirlo, envan los impulsos nerviosos con la frecuencia adecuada al movimiento natural de las alas, es decir, ambas frecuencias estn en resonancia.

4.1.7. Instrumentos musicales y sus Frecuencias a) Instrumentos de cuerda: Tres factores determinan la frecuencia de un instrumento de cuerda: Tensin (T) : Directamente proporcional. Longitud (L) : Inversamente proporcional. Masa (M) : Inversamente proporcional, la Masa es directamente proporcional al dimetro de la

cuerda (espesor). Entonces:

b) Instrumentos de viento: Como cualquier objeto, el tubo de los instrumentos de viento tiene frecuencias naturales de oscilacin, que dependen de la forma, de la masa y de la sustancia que lo componen. El tubo juega el papel del resonador. Al soplar en el tubo, ste vibra, con lo que el aire que lo rodea tambin vibra. c) Instrumentos de percusin: La frecuencia depende del material, volumen y forma del instrumento de percusin, variando tambin el timbre dependiendo de las caractersticas del objeto usado para golpearlos. En el caso de tambores otro factor es la tensin del parche.

Primera Edicin



4.2. La Intensidad o Amplitud 4.2.1. Descripcin, unidad de medida y grfica de la Intensidad

La intensidad del sonido sensorialmente es llamada volumen, dinmica o matiz, y viene determinada por la amplitud del movimiento oscilatorio. Fsicamente es la Potencia transferida por una onda sonora, a travs de la unidad de rea normal (perpendicular) a la direccin de propagacin (ver Fig. 14).

Fig. 14: Potencia transferida perpendicular a un rea

Unidad de Medida: a) Sensorialmente (musicalmente):

Unidad Musical Castellano Abreviatura

Fortssimo Muy fuerte f.f.

Forte Fuerte f.

Mezzoforte Medianamente fuerte m.f.

Piano Suave p.

Pianssimo Muy suave p.p.

b) Fsicamente: La unidad de medida fsica de la Intensidad es la razn de una unidad de potencia con una unidad de rea. Las unidades de intensidad ms usuales son el [W/m2], el [W/cm2] y el [W/cm2]. c) Fsico-Auditivamente (el dB): Debido a la no linealidad de la percepcin auditiva, se ocupa una escala logartmica que es la que se asemeja ms al comportamiento del odo, cuya unidad es la dcima parte de la unidad del cientfico Alexander Graham Bell, el decibel (dB). El decibel es una unidad adimensional y est dada por:

para Potencia (NWS / LW / PWL), Intensidad (NIS / LI / IL) y Presin (NPS / Lp / SPL), respectivamente. donde: W0 , I0 , P0 = Valor de referencia para Potencia, Intensidad y Presin respectivamente,

Primera Edicin



Descripcin Valor de referencia

Nivel de Potencia Sonora (NWS / LW / PWL)

Corresponde a la cantidad de energa liberada (Jouls) por unidad de tiempo (seg.). OBS: [J/seg] = [W]

W0 = 1012 [W]

Nivel de Intensidad Sonora (NIS / LI / IL)

Corresponde a la distribucin de la Potencia (W) por unidad de superficie (m2). I0 = 10

12 [W/m2]

Nivel de Presin Sonora (NPS / Lp / SPL)

Corresponde a la presin acstica generada por las ondas sonoras. P0 = 20 10

6 [Pa] (Pa=N/m2)

OBS: El lmite superior capaz de percibir el odo y donde comienzan a producirse daos en l es llamado Umbral del Dolor, mientras que el lmite inferior es llamado Umbral de Audicin (o Nivel Mnimo Audible). No olvidar que el odo percibe slo presin. Representacin grfica de la Intensidad Sonora: La representacin grfica de la Intensidad Sonora viene dada por la amplitud de la onda senoidal (ver Fig. 15).

Fig. 15: Dos sonidos de igual frecuencia pero distinta intensidad (amplitud) 4.2.2. Rango audible/tolerable de intensidad

El Umbral de Audicin est en 0 [dB] (mnima intensidad del estmulo) y el Umbral de Dolor est en 120 [dB]. Cuando se habla de la percepcin de la audicin del odo humano, se denomina decibel A (dBA).

El odo humano tiene la capacidad de soportar cierta intensidad de los sonidos; si estos sobrepasan los niveles aceptables, provocan daos en el rgano de la audicin. En la ciudad, los niveles de ruido oscilan entre 35 y 85 [dBA], establecindose que entre 60 a 65 [dBA] se ubica el umbral del ruido diurno que comienza a ser molesto.

La Fig. 16 muestra una relacin del Nivel de Presin Sonora en [dB] (columna izquierda) con la Presin Sonora en [microPascales] (columna derecha). Se puede apreciar la no linealidad del dB (comparar intervalos iguales en el NPS versus la desproporcionalidad de la Presin Sonora).

Primera Edicin



Fig. 16: Relacin entre el NPS en dB y la Presin Sonora ( Manuel Recuero Lpez) 4.2.3. Percepcin auditiva de la intensidad

El odo humano no escucha los niveles de intensidad en forma lineal, esto quiere decir que es ms sensible a ciertas frecuencias (las medias) que a otras (las altas y bajas). Por ejemplo, si se generan 3 frecuencias, de 30 [Hz] (baja), de 400 [Hz] (media) y 10.000 [Hz] (alta) respectivamente, todas a 50 [dB], es posible que la persona sienta que la de 400 [Hz] tiene un nivel ms alto. Es la audicin humana deficiente? No, esta cualidad nos permite conversar de mejor manera, dado que las frecuencias del hablar estn en las medias. 4.2.4. Valor Peak, Medio y Eficaz (RMS) Se puede expresar la amplitud de una onda sonora con cualquiera de los valores que se muestran en el grfico de la Fig. 17, estando todos ellos relacionados entre s de forma simple en el caso de esta seal simple particular. El valor cuadrtico medio (Root Mean Square, RMS) de una seal es proporcional a su contenido energtico y por tanto es uno de los valores de amplitud ms importante y que se usa con ms frecuencia.

Primera Edicin



Fig. 17: Valores Peak, Medio y Eficaz de una onda sonara.

Slo para una sinusoide estos valores se relacionan de forma simple de la siguiente manera:

4.2.5. Adicin de Niveles Sonoros Cuando se superponen dos o ms sonidos de frecuencias distintas, estadsticamente la intensidad sonora resultante es la suma de las intensidades de cada uno de los sonidos, o lo que es lo mismo, el cuadrado de la presin sonora eficaz es la suma de los cuadrados de las presiones sonoras eficaces de los distintos ruidos. Si queremos sumar tres ruidos de presiones eficaces P1, P2, P3, tendremos:

Por ejemplo, si sumamos dos sonidos de igual intensidad:

Lo que nos indica que la suma de dos niveles sonoros iguales, sea el que fuere su valor, slo se

incrementa en 3 dB en el nivel sonoro global. 4.2.6. Medicin del Nivel Sonoro

Se utilizan medidores llamados Sonmetros (o decibelmetros) (ver Fig. 18) que generalmente constan de un micrfono patrn, extremadamente calibrado y que responde a todas las frecuencias audibles por igual y una pantalla grfica analgica (con aguja mvil) o digital (luces o displays de cristal lquido) y una llave selectora de sensibilidad. Tambin existen los Analizadores de Espectros (ver Fig. 18), que pueden graficar las frecuencias que componen un ruido determinado, pero estos equipos tan especializados slo se utilizan para mediciones crticas y desarrollos e investigaciones especializadas.

Primera Edicin



Fig. 18: Sonmetro Digital Quest 2900 y Analizador de Espectro, respectivamente. 4.3. El Timbre

Generalmente los sonidos que se perciben no son tonos puros, sino que son una combinacin de frecuencias relacionadas armnicamente (contenido armnico del sonido), como por ejemplo los sonidos producidos por un instrumento musical. La composicin de un sonido viene determinada por un anlisis espectral (grfica que relaciona amplitudes en funcin de la frecuencia), lo que en definitiva define su timbre. Dicho contenido armnico se debe a los materiales por los que est compuesto el instrumento, su forma, etc.

Fig. 19: Diferencia en el timbre de un Piano y un Clarinete ejecutando la nota DO (Izq.: ondas sonoras Der.: contenido armnico)

Primera Edicin



En la Fig. 19 se aprecia como en el piano el tono es ms puro, con menos armnicos, teniendo que existen frecuencias ms prximas a la fundamental; en el clarinete hay ms armnicas, y preferentemente son elevadas, o sea con frecuencias muy altas.

5. EL RUIDO

El ruido es un conjunto de sonidos mezclados y desordenados. Si vemos las ondas de un ruido observaremos que no poseen una longitud de onda, frecuencia, ni amplitud constantes y que se distribuyen aleatoriamente unas sobre otras (ver Fig. 20).

Fig. 20: Ruido compuesto por ondas desordenadas Tipos de Ruido: Existen tres tipos de ruidos bsicos: Ruido Blanco: que se compone de todas las frecuencias audibles a la misma amplitud y es parecido

a un Shshshshsh tambin producido por el televisor cuando se corta la recepcin.

Ruido Rosa: que se compone principalmente por frecuencias graves y agudas, medias atenuadas, parecidas a un Fsfsfsfsfsfs (pronunciando la "f" y la "s" al mismo tiempo).

Ruido Marrn: compuesto principalmente por ondas graves y medias, parecidas a un Jfjfjfjfjfjfjfjfjf

(pronunciando la "j" y la "f" al mismo tiempo).

Primera Edicin



6. IMPACTO DE LAS ONDAS SONORAS CON SUPERFICIES Cuando una onda sonora impacta una superficie, parte de esta es reflejada, absorbida o transmitida, segn se seala en la Fig. 20.

Fig. 20: Onda reflejada, absorbida y transmitida de un onda incidente 6.1. Reflexin

Generalmente una onda sonora experimentar una reflexin siempre que exista una discontinuidad o un cambio en el medio a travs del cual se propaga la onda. Un ejemplo comnmente conocido por todos de reflexin de ondas sonoras, es el denominado Eco, que consiste en una reflexin que queda retrasada excesivamente despus de la onda directa (sobre 1/10 segundo), con una intensidad suficiente para que pueda percibirse por el odo. Un sonido que se refleja hasta 1/10 de segundo despus del sonido directo no se detecta por el odo, de forma que los dos sonidos se confunden originando lo que se conoce como Reverberacin.

Fig. 21: Sonido Directo y Reflejado que impacta a un Receptor. Un tipo especial de Reflexin es la Difusin (ver Fig. 22), en la cual la onda reflejada se distribuye en forma homognea.

Fig. 22: Representacin relacional entre la Reflexin, Absorcin y Difusin.

Primera Edicin



6.2. Absorcin Las superficies de un recinto reflejan slo parcialmente el sonido que incide sobre ellas; el resto es absorbido. Segn el tipo de material o recubrimiento de una pared, sta podr absorber ms o menos el sonido. Los materiales de construccin y los revestimientos tienen propiedades absorbentes muy variables. 6.3. Transmisin: refraccin y difraccin En la transmisin del sonido es posible que la superficie de impacto: a) Separe completamente los dos medios. b) No separe completamente los dos medios, producto de orificios, etc. Con esto se producen los fenmenos de Refraccin y Difraccin respectivamente. a) Refraccin: Es el cambio de direccin que experimenta la onda sonora cuando pasa de un medio a otro, penetrando en el segundo medio con una direccin distinta a la de incidencia (ver Fig. 23).

Fig. 23: Representacin de una onda refractada. b) Difraccin: Es el fenmeno que se presenta cuando la onda sonora pasa a travs de una abertura (ver Fig. 24 y 25) o encuentra un obstculo (ver Fig. 26) de dimensiones comparables con su longitud de onda ().

Primera Edicin



Fig. 24: Difraccin de las ondas sonoras a travs de una abertura ( Manuel Recuero Lpez).

Fig. 25: Otros esquemas de difraccin a travs de una abertura.

Fig. 26: Difraccin de las ondas sonoras a travs de un obstculo ( Manuel Recuero Lpez).

Primera Edicin



7. COEFICIENTES DE REFLEXIN, ABSORCIN Y TRANSMISIN

Para poder cuantificar y proporcionar los fenmenos de reflexin, absorcin y transmisin con respecto a la onda incidente, se utilizan los Coeficientes de Reflexin, Absorcin y Transmisin, respectivamente. Coeficiente de Reflexin: Es la razn entre la intensidad de energa reflejada y la intensidad de energa incidente sobre la superficie.

Coeficiente de Absorcin (): Es la razn entre la intensidad de energa absorbida y la intensidad de energa incidente sobre la superficie. Vara entre 0 y 1.

Coeficiente de Transmisin (): Es la razn entre la intensidad de energa transmitida de un lado a otro de la superficie y la intensidad de energa incidente sobre la superficie. No hay relacin matemtica con el Coeficiente de Reflexin y el de Absorcin, pues depende de otros factores (la masa y rigidez).

8. NOISE REDUCTION COEFFICIENT (NRC) El Noise Reduction Coefficient (NRC, Coeficiente de Reduccin de Ruido) se define como la capacidad de absorcin sonora de un material para ser representado mediante un solo nmero. Para efectos prcticos, el NRC es utilizado para tratamientos de la palabra hablada.

9. SOUND TRANSMISSION CLASS (STC)

El Sound Transmission Class (STC, Clase de Transmisin Sonora) es un ndice de nmero nico calculado de acuerdo a la Norma ASTM E413 (American Society for Testing and Materials), mediante el cual se cuantifica el asilamiento acstico proporcionado por una particin (pared, puerta, ventana, etc.).

10. MODOS NORMALES DE VIBRACIN

Para las longitudes de onda grandes, con respecto al recinto, se producen fenmenos de resonancias por interferencia de la seal con los reflejos. Este fenmeno es muy difcil de ser analizado en edificaciones de geometra compleja.

Primera Edicin



Fig. 27: Representacin de los Modos Normales de Vibracin

Es de hacer notar que no existe un nico criterio para la relacin que deben tener las dimensiones de una sala, pero lo que s est claro es que los modos deben distribuirse uniformemente, esto es, no deben permitirse modos de resonancia muy cercanos entre s. Algunas recomendaciones que se encuentran en la literatura son: Proporciones de Bolt:

Proporciones Estudio Z X Y

Pequeo 1 1,25 1,6

Medio 1 1,50 2,5

Grande 1 1,25 3,20

Techo Bajo 1 2,50 3,20

Proporciones de otros autores:

Proporciones Autor Z X Y

ASHRAE 1 1 1,17 1,45

1,47 2,10

IAC 1 1,25 1,60

SEPMEYER 1 1,14 1,41

Regla de Oro 1 1,26 1,41

Primera Edicin



11. MATERIALES ACSTICOS

Aprendidos los fenmenos de Absorcin, Reflexin y Transmisin, ahora veremos materiales absorbentes, reflectantes (difusores) y aislantes que dan, respectivamente, respuesta a cada uno de ellos, los cuales se presentan de la siguiente forma:

11.1.1. Absorbentes Porosos (Espumas). 11.1.2. Absortores Oscilantes (Resonadores de Placa). 11.1.3. Resonadores Unitarios, de Agujero o Helmholtz.

11.1. Materiales Absorbentes

11.1.4. Otros materiales absorbentes. 11.2.1. Difusores MLS (Maximum Length Sequense). 11.2.2. Difusores QRD (Quadratic Residue Diffusor) de 1D y 2D. 11.2.3. Difusores Anidados.

11.2. Materiales Difusores

(Reflectores) 11.2.4. Difusores PRD (Primitive Root Diffusor). 11.3.1. Barreras Acsticas. 11.3.2. Concreto. 11.3. Materiales Aislantes 11.3.3. Otros materiales aislantes.

OBS: No se profundiza en los clculos de diseo asociados a los materiales aqu descritos. 11.1. Materiales Absorbentes 11.1.1. Absorbentes Porosos (Espumas)

Fig.28: Espuma Absorbente Profoam de la empresa RPG Diffusor Systems, Inc.

Primera Edicin



Fig.29: Espuma Absorbente para frecuencias bajas Profoam de la empresa RPG Diffusor Systems, Inc.

Otro diseo de espuma muy utilizado es la mostrada en la Fig. 30, de la empresa chilena SAM. Esta espuma se encuentra sometida a medicin de laboratorio para constatar su Coeficiente de Absorcin Sonora (visto en el Punto 7), sometindose a prueba en cmara reverberante conforme a norma ISO 354. Los resultados obtenidos en el Laboratorio CPIA (Centro Privado de Investigaciones Acsticas) son de un NRC de 0,5 y 0,75 para las versiones de 40mm y 60mm respectivamente.

Fig. 30: Producto Sam Foam (fabricacin chilena). 11.1.2. Absortores Oscilantes (Resonadores de Placa)

Si de acuerdo con el espectro del ruido producido debe realizarse el tratamiento especialmente en bajas frecuencias y si no se dispone del espacio suficiente, la solucin ms idnea es la aplicacin de resonadores de placa. stos consisten en una placa u hoja que vibra sobre un colchn de aire. Si la placa es suficientemente grande y no demasiado rgida, la fuerza de retroceso vendr definida por la rigidez de la capa de aire.

Primera Edicin



Considerando que la placa u hoja vibra con la misma amplitud en toda su superficie (lo cual en la prctica es vlido), la frecuencia de resonancia del resonador viene dada por la expresin:

Donde:

c = Velocidad del sonido en el aire (m/seg). = Densidad del aire (kg/m3). = Densidad de la placa u hoja (kg/m3). d = Espesor de la capa de aire (m). d = Espesor de la placa u hoja (m).

11.1.3. Resonadores Unitarios, de Agujero o Helmholtz

La constitucin de los Resonadores de Agujero es en esencia la misma que los Resonadores de Placa, con la diferencia de que la placa u hoja va provista de perforaciones. Al igual que en los resonadores de placa, debe cuadricularse el espacio de aire, a fin de evitar la propagacin de sonido paralela a la placa. El tamao de las cuadrculas debe ser pequeo en comparacin con la longitud de onda del sonido a amortiguar.

Fig. 31: Resonador de Helmholtz junto a su representacin esquemtica.

Con este tipo de resonadores se consigue, para un espesor limitado, un elevado grado de absorcin para la gama de frecuencias medias. La amortiguacin en este caso est determinada por el rozamiento del aire con las paredes de las perforaciones, acompaado de un desprendimiento de calor. Como en el caso de los resonadores de placa, el relleno del espacio de aire con un material poroso a base de lana mineral aumenta el grado de absorcin. Variante del Resonador de Helmholtz:

Debido a que la absorcin de un Resonador Unitario (Helmholtz) es proporcional a 2, es necesario utilizar una gran cantidad de ellos para absorber frecuencias altas. As aparecen los Resonadores Acoplados (ver Fig. 32), Resonadores Ranurados y Resonadores de Ranuras Cortas.

Primera Edicin



Fig. 32: Resonador Acoplado. 11.1.4. Otros materiales absorbentes La Fig. 33 muestra otros tipos de materiales absorbentes que se pueden encontrar en el mercado.

Fig. 33: Materiales acsticos Absorbor y Clearsorber P 11.2. Materiales Difusores (Reflectores) 11.2.1. Difusores MLS (Maximum Length Sequense)

Estn basados en las secuencias pseudo aleatorias peridicas, denominadas de longitud mxima. Consiste en una superficie dentada y se crea partiendo de una superficie lisa y reflectante (ver Fig. 34). El margen de frecuencias para la cual la difusin es ptima es nicamente del orden de una octava. Este tipo de difusores presenta una menor absorcin a bajas frecuencias que los difusores QRD y PRD.

Primera Edicin



Fig. 34: Difusores MLS 11.2.2. Difusores QRD (Quadratic Residue Diffusor) de 1D y 2D

Existen dos tipos de Difusores QRD (Difusor de Residuo Cuadrtico): unidimensionales (1D) y bidimensionales (2D) a) Unidimensionales (1D): Son los ms utilizados a nivel prctico, consisten en una serie de ranuras paralelas de forma rectangular, de igual anchura y de diferente profundidad. Por lo general, dichas ranuras estn separadas por unos divisores delgados y rgidos (ver Fig. 35). La profundidad de cada ranura se obtiene a partir de una secuencia matemtica prefijada, dando lugar a estructuras repetitivas (peridicas) (ver Fig. 36), que producen en un determinado margen de frecuencias una dispersin del sonido o difusin en planos perpendiculares a dicha ranura.

Se logra una ptima difusin del sonido dentro de un determinado margen de frecuencias. La frecuencia ms elevada para la cual se produce difusin del sonido aumenta a medida que la anchura de las ranuras disminuye, en tanto que la mnima frecuencia disminuye a medida que aumenta la mxima profundidad. De todas formas existe un lmite al valor mximo de dicha relacin, puesto que las ranuras estrechas y muy profundas producen un exceso de absorcin acstica. Dicho lmite lleva a que, en la prctica, el margen til de frecuencias quede restringido a prcticamente 3 octavas. Fuera de dicho margen, el difusor tiende a comportarse como una superficie plana, dando lugar a reflexiones prcticamente planas.

Primera Edicin



Fig. 35: Difusor QRD 734TM unidimensional.

Fig. 36: Esquema del Difusor de la empresa chilena SAM

La Fig. 37 muestra otros tipos de difusores QRD unidimensionales.

Fig. 37: Difusores unidimensionales Diffusor Blox y Flutter Free respectivamente

Primera Edicin



b) Bidimensionales (2D): Aparecen con el objetivo de obtener una ptima difusin del sonido incidente en todas las direcciones del espacio. En este tipo de difusores las ranuras son sustituidas por pozos dispuestos en paralelo, de profundidad variable, y de forma generalmente cuadrada (ver Fig. 38).

Fig. 38: Difusor bidimensional OmniffusorTM (de Incidencia Rasante)

La Fig. 39 muestra otros tipos de difusores QRD bidimensionales.

Fig. 39: Difusores bidimensionales Golden Pyramid y Waveform respectivamente

Primera Edicin



11.2.3. Difusores Anidados El ancho de banda de los difusores QRD, como hemos visto, est limitado en las altas frecuencias, por la anchura de las hendiduras practicadas y, en las bajas frecuencias, por la profundidad mxima de las mismas. Por lo que un difusor que nos pudiese ofrecer una cobertura espectral verdaderamente amplia se hace necesario. La solucin puede ser el uso de difusores anidados. El modelo Diffractal (ver Fig. 40) es el modelo ms simple de difusores anidados. En l podemos observar cmo en el interior de cada una de las hendiduras que forman el difusor se encuentran a escala otros difusores, cada uno de ellos diseado para cubrir una determinada frecuencia. La filosofa consiste en anidar difusores a escala de manera que cada uno de ellos cubra un rango especfico de frecuencias y obtener as un rango de cobertura ms amplio, evitando adems en parte los efectos de absorcin. Cada difusor nos proporciona una difusin uniforme sobre un rango especfico de frecuencias de manera que el ancho de banda efectivo se ampla.

Fig. 40: Difusor anidado Diffractal En la Fig. 41 podemos observar la filosofa de ste tipo de difusores. Observamos los modelos Diffractal DFR72 (modelo Diffractal de 2 generacin) compuesto por dos difusores QRD anidados y el modelo Diffractal DFR73 compuesto por tres, ofreciendo en ste caso una difusin espectral tanto a baja, media como a alta frecuencia, obteniendo un ancho de banda muy extenso, limitado nicamente a la profundidad de las hendiduras que tengamos disponibilidad.

Primera Edicin



Fig. 41: Grfica de la difusin de un difusor anidado. 11.2.4. Difusores PRD (Primitive Root Diffusor) Son anlogos a los difusores bidimensionales QRD, con la nica diferencia de que la profundidad para cada ranura se obtiene a partir de otra secuencia matemtica generadora, que tiene como resultado la no existencia de simetra dentro de cada perodo (ver Fig. 42).

Fig. 42: Difusores PRD.

Primera Edicin



11.3. Materiales Aislantes 11.3.1. Barreras Acsticas La Fig. 43 muestra Barreras Acsticas utilizadas en carreteras, etc., que atenan el nivel sonoro producido por el trnsito vehicular, de trenes, etc.

Fig. 43: Barrera Acstica de SAM 11.3.2. Concreto

La Fig. 44 muestra el producto de concreto SAM BLOX, cuya forma permite cumplir con dos funciones, estas son la gran aislacin sonora debido a su gran masa por unidad de superficie y un coeficiente de absorcin elevado debido a la incorporacin de una fisura, la que produce un resonador en la cavidad interna del bloque. La incorporacin de una palmeta de fibra acstica asegura un muy buen rendimiento como material absorbente.

Fig. 44: Concreto SAM BLOX

Primera Edicin



11.3.3. Otros materiales aislantes Vinilo de Alta Densidad: La Fig. 45 muestra el vinilo de alta densidad Fonac Barrier, que se utiliza en el interior de tabiques de placas de yeso, de madera o de metal; encima de cielorrasos livianos por donde se trasmite el ruido de un ambiente a otro; en encabinados de mquinas o generando cortinas verticales para aislar sectores ruidosos. Tambin se lo utiliza para revestir caeras por donde se transmite ruidos por vibraciones, incorporndose una pequea capa de espuma flexible de poliuretano como amortiguador.

Fig. 45: Vinilo de alta densidad Fonac Barrier

Primera Edicin



12. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE AMPLIFICACIN DE AUDIO Todo sistema de audio tiene 4 elementos, que en orden de flujo de seal son: Input Device (Instrumentos musicales, micrfonos, Reproductores de CD, etc.). Control Device (Consola, Mesa, Mixer o Mezcladora). Amplificator Device (Amplificador o Power). Output Device (Parlantes, Cajas o Altavoces).

Estos 4 elementos estn presentes en un celular, equipo de msica de casa, etc.

Fig. 46: Elementos bsicos de un Sistema de Amplificacin de Audio. Ejemplos de Sistemas de Amplificacin de la empresa Behringer: a) Solucin pasiva de 2 vas, 100 personas, Programa de 2 x 300 W:

Primera Edicin



b) Solucin pasiva de 3 vas, 200 personas, Programa de 2 x 900 W:

c) Solucin activa de 3 vas, 500 personas, Programa de 2 x 1.600 W: (Aunque un sistema de este tamao es normalmente utilizado en modo activo, ste tambin puede ser utilizado en modo pasivo, gracias a los divisores de frecuencia integrados de los subwoofers).

Primera Edicin



12.1. Micrfonos (Input Device) Los micrfonos tienen parmetros que lo caracterizan: Tipo de Transductor. Patrn Polar (Direccionalidad). Respuesta de Frecuencia.

Fig. 47: Ejemplo de Transductor, Patrn Polar y Respuesta de Frecuencia del micrfono SHURE SM-58. 12.1.1. Tipo de Transductor Un transductor es cualquier dispositivo que cambie o transforme una forma de energa en otra, en el caso de los micrfonos, ste transforma energa acstica en energa elctrica. En base a esto tenemos: a) Micrfonos Dinmicos o Electromagnticos. b) Micrfonos de Condensador o Electroestticos. En la prctica, el uso de ellos depende no slo de la fuente y el destino de la fuente, sino tambin del medio ambiente donde ser usado, siendo los primeros (a) para halls y al aire libre y los segundos (b) para ambientes controlados (iglesias, auditorios y teatros). a) Micrfonos Dinmicos o Electromagnticos: Emplea una configuracin Diafragma-Bobina-Imn permanente, todos estos ensamblados como un generador elctrico pequesimo (ver Fig. 48). Caractersticas: Fcil construccin. Econmico y resistente.

Primera Edicin



Excelente sonido. Soporta altsimos niveles de presin sonora. Es imposible sobrecargarlo.

Fig. 48: Esquema de un micrfono dinmico. b) Micrfonos de Condensador o Electroestticos: Emplea una combinacin Diafragma-Espacio-Placa, todos estos elementos estn elctricamente ensamblados formando un condensador o capacitor sensitivo al sonido (ver Fig. 49). Caractersticas: Requieren bateras o Phantom Power. Ms sofisticados que los Mic dinmicos, por lo tanto ms costosos. Alta sensitividad, sonido natural (particularmente en las altas frecuencias). Respuesta plana en un amplio rango de frecuencias.

Fig. 49: Esquema de un micrfono de condensador.

Primera Edicin



12.1.2. Patrn Polar (Direccionalidad) El trmino Patrn Polar se usa para describir la respuesta de un micrfono a las fuentes de sonido de varias direcciones. Cada tipo de Patrn Polar tiene su propio lugar y uso en el proceso de grabacin. Hay que notar que las definiciones de los patrones polares clsicos aplican de manera ms precisa cuando el sonido golpea el micrfono de manera perpendicular a la superficie del diafragma. En general, los micrfonos tienden a volverse ms direccionales en enfoque en cuanto las frecuencias se incrementan; dicho de otra manera, las cpsulas son menos sensibles a las altas frecuencias cuando no estn perpendiculares. ste fenmeno es tpicamente menos significativo en cpsulas medianas que en las grandes.

a) Patrn Cardioide: Es el patrn polar ms comn encontrado en los micrfonos. El nombre deriva de la forma de corazn de la grfica del patrn. Los cardioides son unidireccionales, significando que toman la seal principalmente del frente de la cpsula. La parte trasera de la cpsula rechaza el sonido permitindole al ingeniero aislar la fuente de sonido de otras o del ruido de fondo. De manera ms notoria en diseos de cpsula grande, los cardioides tpicamente exhiben el efecto de proximidad: un aumento en las frecuencias bajas que se acrecienta mientras ms cercana est la fuente de sonido con la cpsula.

b) Patrn Omnidireccional: Como el nombre lo indica, el patrn omnidireccional (omni) toma el sonido igualmente bien de todas direcciones y es usado para captar la resonancia de la sala donde se grabe junto con la fuente de sonido, permitiendo un sonido ms abierto comparado con los cardioides. Los omnis son excelentes para grupos vocales, efectos de sonido e instrumentos acsticos realistas, asumiendo que el espacio acstico de la sala de grabacin es algo deseable de captar. Los omnis tambin presentan un efecto de proximidad significativamente menos que los cardioides. Un resultado es que los omnis son de cierta manera menos sensibles a los movimientos de un vocalista muy dinmico. Otra caracterstica es que los omnis tienden a requerir menos ecualizacin (EQ). Como mencionamos anteriormente, a pesar que los omnis registren seales de 360 grados alrededor, tienden a ser ms direccionales cuando las frecuencias se incrementan, especialmente en cpsulas grandes.

c) Patrn Bidireccional o en 8: El patrn en 8 o Bidireccional es igualmente sensible en las dos caras opuestas del micrfono, aunque rechaza la seal de los lados. ste patrn tiene las mismas caractersticas de efecto de proximidad de los patrones en cardioide. El patrn en 8 es excelente para capturar un dueto o entrevistas cara a cara con un solo micrfono. El rechazo lateral de 40 [dB] tambin lo hace genial para aislar instrumentos como un Snare Drum del resto de la batera. El patrn bidireccional es tambin un componente clave para la tcnica de microfoneo M/S, una tcnica de grabacin en estreo.

d) Patrn HperCardioide: El patrn Hper Cardioide muestra un rea de sensibilidad an ms angosta que el clsico cardioide y es usado para grabaciones con enfoque snico preciso. El hiper cardioide es genial para crear una zona de escucha perfecta para instrumentos como el piano o percusiones. El patrn es tambin ideal para sesiones de grabacin en vivo donde es importante aislar un instrumento de otro, incluyendo la minimizacin del cruce de registro de seales entre un vocalista y su propio instrumento.

Primera Edicin



Micrfonos de Patrn Simple v/s multipatrn: La manera ms barata de hacer un micrfono es proveyndolo de un patrn fijo sencillo, sin embargo en el mercado existen micrfonos que permiten seleccionar su patrn polar, tal cual como lo muestra la Fig. 50.

Fig. 50: Esquema de funcionamiento de un micrfono multipatrn. 12.1.3. Respuesta de Frecuencia Se define como el rango de frecuencias que el Mic puede captar (de los ms bajos a los ms altos) y las variaciones que este puede presentar a la salida. La mayora de los Mics tienen mejor respuesta en ciertas frecuencias que en otras, dependiendo del modelo, clase y marca. a) Respuesta Flat: salida uniforme de frecuencias audibles (muy graves o muy altas). A esta caracterstica se le llama un sonido natural Alta Fidelidad o Descolorido. b) Shaped: Salida variada con Peaks y Dips especficos, lo que hace sonar al micrfono con un sonido tpico de l, por lo que va a ser reconocido. 12.1.4. Recomendaciones de micrfonos a) Sobre su ubicacin: La Fig. 51 muestra esquemas de ubicacin para evitar los acoples.

Fig. 51: Esquemas de ubicacin para evitar el Acople (Feedback o Realimentacin).

Primera Edicin



b) Sobre cmo sujetarlo: El micrfono debe ser siempre sujetado por su mango y no cubrir la rejilla con la mano, como es ilustrado en la Fig. 52. Adems se debe mantener la rejilla de bola del micrfono bien atornillada en la empuadura del mismo.

Fig. 52: Recomendaciones sobre cmo sujetar un micrfono. c) Otras reglas bsicas del uso de micrfonos: Coloque el mic lo ms cerca posible a la fuente deseada. Nota: Cuando la fuente sonora se

encuentra a menos de 6 [mm] del micrfono, ste introduce un aumento progresivo en las bajas frecuencias (de 6 a 10 [dB] en los 100 [Hz]) que crea un sonido de frecuencias bajas ms clido y fuerte que cuando la fuente est alejada. Este efecto conocido como el Efecto de Proximidad, se produce nicamente en micrfonos dinmicos unidireccionales tales como el SM-58.

No se debe utilizar ms de un micrfono para captar una misma fuente sonora. La distancia entre un mic y otro deber ser al menos tres veces la distancia de cada fuente al micrfono destinado para captarla.

Utilice el menor nmero de micrfonos que resulte prctico para la aplicacin particular. Si se desea obtener mayor respuesta a frecuencias bajas, acerque el micrfono, como se dijo

anteriormente esto es conocido como Efecto de Proximidad. Colocar los micrfonos lo ms lejos posible de las superficies reflectoras de sonido (superficies duras

y lisas). Evitar el manejo excesivo del micrfono para reducir la captacin de ruidos mecnicos, por ej. cuando

los cantantes aplauden con el micrfono. Para voces, la rejilla del micrfono debe estar a una distancia de 2 a 5 [cm] de la boca. Se debe mantener seco el micrfono, evitar los niveles extremos de temperatura y humedad, de ser

necesario, limpiar el micrfono con un trapo suave y libre de pelusas. 12.1.5. Tcnicas de Micrfonos Para captar el sonido, existen diferentes Tcnicas de Ubicacin de Micrfonos: Distante, Cercana, Tcnicas estreos, etc., que dependern del lugar, el instrumento, etc. (ver Fig. 53).

Primera Edicin



Fig. 53: Diferentes Tcnicas de Micrfonos. No est dentro del alcance de este texto profundizar en estas tcnicas, pero un completo detalle puede ser encontrado en los siguientes textos: Microphone Techniques for Drums. Microphone Techniques for Music - Sound Reinforcement Microphone Techniques for Music - Studio Recording. Descargables en: www.shure.com/ProAudio/TechLibrary/EducationalArticles/index.htm

Primera Edicin



12.2. La Consola, Mesa, Mixer o Mezcladora (Control Device) 12.2.1. Caractersticas de las Consolas Todos las consolas tienen tres tipos de controles:

a) Selectores de Entrada - De donde viene la seal. b) Asignacin de las Salidas - Donde va a ir la seal. c) Control de Ganancia - Que tan sonora es la seal.

El ruteo de cualquier consola no es obvio hasta no estudiar su Diagrama en Bloque (Block Diagram, ver Fig. 54), el cual muestra cada switch, potencimetro, fader y jack encontrado en ella.

Fig. 54: Ejemplo de Diagrama en Bloque de una consola. 12.2.2. Operatividad A continuacin estudiaremos, a modo de ejemplo, la consola marca Behringer modelo UB 2222 FX (ver Fig. 55).

Primera Edicin



Fig. 55: Consola Behringer modelo UB 2222 FX (Los nmeros permiten ubicarse en las descripciones de las pginas 47, 48 y 49).

a) Conexiones: Conexiones panel trasero: Con cables XLR y jack de toda consola permitir: La salida de la seal master (Main Outputs) hacia otros dispositivos (amplificadores, procesadores,

etc.). Salidas varias: hacia Subgrupos, Monitores de Estudio, etc. Conexiones Inserts, que permiten bsicamente sacar seal de un canal de la consola, procesarla y

volverla a introducir dentro del mismo canal.

En consolas ms profesionales se apreciar ms alternativas de conexin, lo que las hace ms verstiles en diferentes aplicaciones.

Fig. 56: Panel trasero de la Consola Behringer modelo UB 2222 FX.

Primera Edicin



Conexiones panel superior:

(1) C

anal

Mon

o

MIC: Cada canal mono ofrece una entrada de micrfono balanceada mediante conector XLR y alimentacin fantasma (+48 V) para el funcionamiento de micrfonos de condensador. LINE IN: Cada canal mono dispone tambin de una entrada de lnea balanceada mediante jack de , a la cual se pueden conectar tambin seales no balanceadas. (OBS: Se puede utilizar slo una entrada) FILTROS Permiten filtrar determinadas frecuencias. TRIM DE GANANCIA Permite ajustar el nivel de las seales.

(2) C

anal

Est

reo

MIC Cada canal estreo dispone de dos entradas balanceadas de nivel de lnea con jacks de para el canal izquierdo y el derecho. Al emplear exclusivamente la entrada designada L, el canal trabaja mono. Dependiendo del modelo, disponen de un conmutador de nivel entre +4dBu y -10dBV y/o incluso controles de ganancia.

(3) E

nvo

s y

Ret

orno

s de

A

uxili

ares

En estas conexiones se pueden conectar altavoces para monitorizacin (en cuyo caso el AUX SEND correspondiente debe estar conmutado pre-fader. En la UB 2222FX el envo de Aux. 1 es siempre prefader, de ah que se denomine MON) o pueden utilizarse para conectar procesadores de efectos externos siempre y cuando estn conmutados post-fader. El retorno de estas seales se hace va conexin AUX RETURNS.

(4) I

nput

/Out

put

de C

D/T

ape

Permite la conexin In-Out de un dispositivo va cable RCA.

Primera Edicin



b) Potencimetros:

(5) E

cual

izad

ores

Para las bandas altas (HIGH) y bajas (LOW) se dispone de filtros tipo shelving que aumentan o atenan todas las frecuencias por encima o debajo de la frecuencia de corte. Las frecuencias de corte de las bandas alta y baja son 12 [kHz] y 80 [Hz] respectivamente. Para los medios, la consola dispone de un filtro semiparamtrico con factor de calidad (Q) de una octava que abarca desde 100 [Hz] hasta 8 [kHz]. Con el control MID se ajusta el aumento/atenuacin, mientras que FREQ determina la frecuencia central de filtro.

(6) E

nvo

de

Aux

iliar

es

Los envos de auxiliares ofrecen la posibilidad de captar seales de uno o varios canales y reunirlas en una misma ruta (bus). Esta seal est presente en las salidas auxiliares (envos de auxiliares), de donde se puede enviar a un par de altavoces activos para monitorizacin (MON OUT) o a un procesador de efectos externos. Para retornar la seal pueden utilizarse los retornos auxiliares. En cualquier consola, aqu el Diagrama en Bloque permite saber si los AUX son pre o post fader, pre o post ecualizador, etc.

(7) A

sign

aci

n PA

N, S

OLO

y F

AD

ER

PAN: Con el control PAN se determina la posicin de la seal del canal dentro del campo estreo. Si se trabaja con subgrupos permite tambin la distribucin de estos.

MUTE: Utilizado para silenciar el canal. OBS: Dependiendo de la consola es posible que los envos AUX post-fader tambin se cierren (ver el Diagrama en Bloque).

LED MUTE y LED CLIP Indicadores de activacin de MUTE y de que el nivel de la seal del canal es demasiado alto, respectivamente.

SOLO Asigna la seal al Bus Solo o PFL (Pre Fader Listen). De esta manera, puede escucharse una seal sin influir en la seal de la salida principal. Ver Diagrama en Bloque para relacin con Salida de Audfonos, etc.

SUB (1-2 y 3-4): Asigna la seal a los subgrupos correspondientes.

MAIN: Asigna la seal a la mezcla principal.

FADER: El Fader de Canal determina el nivel de la seal del canal en la mezcla principal (o en la submezcla).

Primera Edicin



(8

) Mas

ter d

e En

vo

y R

etor

no d

e A

uxili

ares

Esta seccin de la consola permite configurar los niveles de envo y retorno de las seales enviadas por el Envo de Auxiliares (visto como panel N 3 en Pg. 47) y su enrutamiento.

(9) S

ecci

n M

aste

r

Esta seccin permite: Asignar la seal a los Indicadores de Nivel

(LED). Controlar el nivel de salida Control Room y

auriculares (Phones). Asignar la entrada CD/TAPE a la salida

principal (por lo general corta la mezcla principal, pero se deber ver el Diagrama en Bloque para seguridad).

LED rojo +48 V de activacin de Phantom Power.

Asignar los subgrupos a la mezcla principal y controlar sus niveles (Faders de subgrupos).

Controlar el Nivel Master (Fader Master Mix).

Primera Edicin



12.3. El Amplificador o Power (Amplificator Device) 12.3.1. Potencia Todas los amplificadores dentro de sus especificaciones sealan la potencia que ofrecen dada una determinada Impedancia en Ohms () de los altavoces, ver a modo de ejemplo la serie RMX de QSC en la Fig. 57.

Fig. 57: Potencia que ofrece la serie RMX de QSC para determinadas impedancias. 12.3.2. Paneles y conexiones El panel frontal de la mayora de los amplificadores posee: Switch de encendido/apagado. Indicadores LED de encendido, seal de entrada y saturacin (Clip). Potencimetros para Nivel por canal.

Respecto a las conexiones, el panel trasero de los amplificadores, dependiendo de la marca y el modelo, permiten la conexin para entradas o salidas XLR, de Barrera (Barrier Strip Input), Neutrik Speakon o jack de .

Fig. 58: Panel frontal y trasero del amplificador QSC modelo RMX 2450

Primera Edicin



12.3.3. Parmetros adicionales Dependiendo del fabricante y el modelo, es posible encontrar una serie de caractersticas adicionales en un amplificador. Por ej. en la serie RMX: Limitador de peaks independiente. Filtro de frecuencias graves completamente seleccionables, con eleccin de atenuacin entre 30 [HZ]

50 [Hz]. La serie RMX de QSC trae un Tablero de Configuracin en su parte posterior (ver Fig. 59), con un panel recordatorio sobre su uso (Mode Switch Settings).

Fig. 59: Tablero de Configuracin de la serie RMX de QSC.

Primera Edicin



12.4. Los Parlantes o Altavoces (Output Device) 12.4.1. Potencia Todos los altavoces tienen una determinada Potencia (W) e Impedancia Nominal (). El JBL modelo JRX 115 (ver Fig. 60), por ejemplo, tiene una Impedancia Nominal de 8 [] y Potencia de 250 [W] (ver Fig. 60).

Fig. 60: JBL modelo JRX 115. 12.4.2. Parmetros de Altavoces Los altavoces tienen parmetros que lo caracterizan, por ej. el JRX 115: Tipo de Sistema : 15 2 Way Sound Reinforcement Speaker. Respuesta de Frecuencia : 50[Hz] 12.5 [kHz] ( 3 [dB]) (ver Fig. 61). Mximo SPL : 128 [dB]. Sensitividad : 98 [dB] (1W/1m) Conectores : Neutrik Speakon y jack. Frecuencia Crossover : 1,6 [kHz] Filtros Pasa Bajo (LPF, Low Pass Filter) y Filtros Pasa Alto (HPF, High Pass Filter) (ver Fig. 62).

Fig. 61: Respuesta de frecuencia del altavoz JBL modelo JRX 115.

Primera Edicin



Fig. 62: Esquema de vas y filtros del altavoz JBL modelo JRX 115.

Primera Edicin



13. BIBLIOGRAFA Literatura: Ingeniera Acstica Manuel Recuero Lpez | 2000, Edit. Paraninfo. Engineering Acoustics EE 363N Tom Penick | www.teicontrols.com/notes Acoustics and Vibration Animations D. Russell | http://paws.kettering.edu/~drussell/Demos.html Introduccin a los Conceptos Fundamentales de la Acstica Jos Mellado Ramrez / Marcos Vera Coello | 2005, Universidad Carlos III Madrid. Micrfonos y sus Tcnicas Jorge Villegas Ahumada | 1998, Edit. Universidad Arturo Prat. Microphone Techniques for Drums. Microphone Techniques for Music - Sound Reinforcement Microphone Techniques for Music - Studio Recording. Shure | Descargables en: www.shure.com/ProAudio/TechLibrary/EducationalArticles/index.htm Sitios Web: www.rpginc.com | Empresa de materiales acsticos RPG Diffusor Systems Inc. www.sam.cl | Empresa de materiales acsticos SAM. www.shure.com | Empresa de micrfonos Shure. www.behringer.com | Empresa de equipos de audio. www.qscaudio.com | Empresa de amplificadores QSC. www.jbl.com | Empresa de parlantes JBL.

introduccion al sonido y la acustica (claudio cortes polanco)

Documents