En un sistema de reproducción siempre se
trabaja con factores limitantes, lo que equivale a decir que la
calidad final será
aquella que sea capaz de ofrecer el peor de nuestros componentes,
sea la sala o un simple cable. No sirve de nada invertir mucho
dinero en una gran fuente, un
buen amplificador y unas cajas perfectas para él si lo
enlazamos entre sí con cables inadecuados o si la sala nos
provoca tales reflexiones primarias que hacen imposible la
obtención de una buena imagen y escena sonora o un
sonido confuso y falto de
definición espacial o con coloraciones que serían
difícilmente aceptables para cualquier otro componente de
nuestro equipo.
La razón por la que se obviaba la sala como propio
componente del sistema se debía a la
creencia generalizada que no se podía intervenir, al menos
fácilmente, sobre ella. Esto tiene sólo una parte de
verdad, es cierto que mejorar drásticamente nuestro recinto
de escucha suele ser muy caro cuando no imposible y eso se debe a
que los ingenieros y arquitectos no piensan precisamente en la
acústica de locales.
Son típicos los salones en L, especialmente
difíciles de optimizar para una buena reproducción
sonora, o aquellos con todas las paredes paralelas dos a dos, lo
cual es nefasto desde el punto de vista de la
acústica.
- Comprender como funciona la reflexión de
ondas sonoras - Aclarar la función de una cámara
o sala anecoica - Conocer las aplicaciones de la sala
anecoica - Conocer los resultados que puede ofrecer una sala de
este tipo
Las ondas sonoras, al encontrarse con
una superficie pueden comportarse de tres formas en función
de la naturaleza de esta superficie. Si
es reflectante, como sucede con las paredes no tratadas,
cristales, espejos, etc. sufren una reflexión que sigue las
leyes normales de este
fenómeno físico. Si es una superficie absorbente (p.e.
corcho) sufre una absorción en la cual la onda reflejada
sigue las leyes de la reflexión en
cuanto al ángulo pero su intensidad de salida es menor que
la de llegada (la diferencia es precisamente el coeficiente de
absorción del material para esa frecuencia). Por
último, en presencia de ciertos materiales, la onda sufre una
difusión en la cual hay una irradiación de señales
en todas direcciones y de muy baja intensidad.
Así:
Veamos ahora que ocurre con las interpretaciones que se
producen en nuestra corteza cerebral auditiva de esas
señales ya convertidas por nuestro sistema auditivo. Aunque
actualmente se sabe que la integración total de estas
señales por las neuronas del cortex auditivo sigue
patrones mucho más complejos de lo que se creía, se
pueden llegar a establecer tres intervalos de tiempo de gran
importancia:
– Si dos ondas sonoras llegan separadas entre 0 y 3
milisegundos (ms), se produce una confusión total de las
señales, siendo incapaz el cerebro de discernir entre ambos
impulsos.
– Si la separación está en torno a los 3 – 5 ms, el sonido se distingue pero no como
tal (p.e. en vez de una nota de trompeta, se oiría como un
golpe muy breve y produciría confusión al solaparse con
el sonido original).
– Si el intervalo está entre los 5 y 10 ms ya se
pueden distinguir los sonidos pero la corteza auditiva tiene
problemas para localizar
espacialmente la fuente emisora.
Por lo tanto, podemos considerar un tiempo de integración (aquel necesario
para evitar cualquier confusión en la interpretación
del sonido y su localización espacial) de 10 ms y basados en
esto, definir como reflexiones primarias del sonido a todas
aquellas que llegan antes de transcurrir 10 ms desde la llegada
de la onda directa que procede de los transductores de las
pantallas acústicas sin ninguna interferencia. Siguiendo el
mismo criterio definiremos como reflexiones secundarias,
terciarias, etc. (constituyen el campo reverberante) a las que
llegan con posterioridad a este periodo.
Cuando los altavoces (o las membranas de las pantallas
electrostáticas) emiten ondas sonoras, unas de ellas llegan
directamente sin interferencias y otras sufren reflexiones en las
paredes, suelo y techo de la sala,
llegando al punto de escucha dentro del periodo crítico de
los 10 ms. Estas reflexiones primarias son del todo indeseables
ya que producen una pérdida en la definición de la
escena sonora, enturbiamiento e inestabilidad de la imagen y de su foco,
disminución o eliminación de los planos sonoros,
etc.
Sin embargo hay otras reflexiones que por provenir de
sucesivos rebotes, llegan más tarde y atenuadas en su
intensidad (las secundarias, etc.) que son las encargadas de
recrear las sensaciones de espacialidad y de aireación que
el sistema sea capaz de entregar.
Una sala con un tiempo de reverberación largo
(donde los sonidos se atenúan con cierta lentitud)
producirá un efecto de iglesia mientras que una sala
con un tiempo muy corto o nulo (cámara anecoica) sonará
muerta, apagada, irreal, pero fiel, es decir, la medición de la presión sonora será la
que realmente entrega o capta el equipo.
Hay tres formas de eliminar estos tipos de
reflexiones:
- Mediante el uso de absorbentes: que eliminarán
el campo reverberante. - Usando conjuntamente materiales absorbentes y
difusores en todas las ubicaciones adecuadas. Es un método útil que
requiere atención en la
situación de los paneles o cuñas y en su número
ya que con los absorbentes es relativamente fácil pasarse
en su colocación con lo que se disminuiría el tiempo
de reverberación de la sala. - Utilizando difusores. Es el método más adecuado
para aportar gran cantidad de reflexiones secundarias sin
disminuir la presión acústica. El uso de difusores
provoca un sonido mas limpio, con una imagen mucho más
precisa y una escena sonora más real – siempre contando
con las limitaciones del sistema de reproducción -. Como
todo tiene su reverso, la idea de esta optimización es que
pone en evidencia las carencias y defectos del sistema de
reproducción que antes podían estar enmascarados en
una sala común y corriente.
Las salas Anecoicas están formadas por una estructura aislada del
exterior y en su interior, para evitar la reflexión de
sonidos por las paredes, suelos y techos, se forra
mediante unas cuñas de longitud a definir en función de
la absorción deseada .
Dichas cuñas una vez calculadas se fabrican en
diversos materiales como son espumas, fibras de vidrio, lanas de roca
etc.
El problema de éstas cuñas es que al paso del
tiempo se descomponen con facilidad desmoronándose y
destruyéndose.
La cámara anecoica ideal es un recinto totalmente
libre de reverberaciones acústicas. Cualquier sonido
proyectado dentro del recinto, a cualquier frecuencia, es
completamente absorbido.
Por supuesto, ninguna cámara anecoica es perfecta.
Es útil construir un recinto tan grande como sea posible: la
ley del inverso del cuadrado
dicta que la energía sonora se disipará, de manera que
cada metro cuadrado de la superficie interna tendrá menos
energía que absorber. Recíprocamente, un recinto
más pequeño requerirá mayor o mejor absorción
del sonido para obtener el mismo efecto. Esto es particularmente
cierto para las bajas frecuencias, es por ello que las
cámaras más pequeñas solamente tendrán una
absorción efectiva hasta un límite inferior de
quizás 100 Hz más o menos.
La efectividad de una cámara anecoica se mide en dB
de rechazo (la relación entre el sonido directo y el sonido
reflejado dentro de un recinto). Una cámara debería
proporcionar un rechazo mayor a 80 dB entre 80 Hz y 20 kHz, lo
cual es excelente para una cámara de tamaño mediano.
Para medir las críticas octavas medias y superiores, una
cámara anecoica sigue siendo la única herramienta
verdaderamente confiable para realizar mediciones
precisas.
Existe un tipo de sala anecoica que es distinta de las
otras, esta está construida de tal modo que las cuñas
están diseñadas por partes, construidos de forma que la
parte más pequeña de la cuña esté hacia el
interior de la sala, y el interior de la cuña está
construida de fibra de vidrio especial con una densidad muy baja. La cuña
se va agrandando mientras se acerca a la pared y a la vez se
aumenta su densidad. De esta forma se
obtiene una muy buena impedancia de la sala que va de la mano con
el material super absorbente con la que están constituidas
(Principio de Cremer). (cuñas a la
izquierda)
En las salas normales las cuñas se construyen del
mismo material en la base y la punta (principio de
Wedge).
Este principio es análogo al diseño de un cono
exponencial de un parlante, es decir que la densidad del material
es la misma en todos los puntos.
Consecuentemente la sala Cremer es mucho mejor a
frecuencias altas que una sala Wedge siendo las dos del mismo
tamaño.
A frecuencias medias las dos salas se comportan igual y
en las frecuencias bajas la sala Wedge se comporta un poco
mejor.
Desde el punto de vista económico se puede decir
que la sala Wedge necesita más material absorbente que la
otra, pero la Cremer necesita un trabajo más sofisticado
para armarla, lo que significa un mayor costo de mano de obra.
Loas salas Cremer son mejores puesto que se necesita
trabajar a frecuencias altas ( a partir de 15 kHz), mientras que
a frecuencias bajas no es tan importante puesto que la longitud
de onda bajo los 300 Hz es tan larga que se pueden utilizar otros
métodos. (supongamos una
sala de 6x8x3 m (una sala media), si la longitud de onda de una
frecuencia de 20 Hz=17m, la onda no alcanza a cumplir un
período).
A frecuencias sobre los 3kHz una sala Wedge siempre
tiene unos cambios de fase que son incontrolables, puesto que las
cuñas tienen superficies planas más grandes que las
cuñas de las Cremer, que simulan una "selva
acústica".
La construcción de las
cuñas en la Cremer son tubulares, así se reduce las
superficies planas, de modo que todas las reflexiones son
minimizadas en todas las direcciones.
Cada cuña mide más o menos de 40cm a 60cm de
largo y un ancho en la pared de 40cm dependiendo del tamaño
de la sala. Los tubos soportantes tienen un diámetro de
10mm.
Esta sala funciona para frecuencias de 350 Hz a 25kHz
con las cuñas pequeñas y de 200 Hz a 20 kHz con las
cuñas grandes.
Ambas salas deben estar construidas en una superficie
plana de algún material muy resistente como concreto armado o madera muy dura.
En el caso del concreto, puesto que debe ser
armado en una estructura de acero, es muy conveniente para el
aislamiento de vibraciones.
En el caso de los pisos estos deben estar construidos de
tal forma que sean facilmente removibles para el acceso
rápido a la sala y tienen que ser superficies planas muy
absorbentes.
En el caso de la ventilación, puede estar con
aire acondicionado sin
ningún problema, pero no puede tener flujos de aire, puesto que puede quebrar
alguna de las cuñas y crear mucho polvo.
También puede existir un cableado dentro de la sala
para la alimentación de las
cámaras y alimentación de los equipos.
Existen cámaras especiales para la industria automotriz, en este
caso son salas más grandes y a la vez
BLINDADAS.
Esto tiene un propósito, el cual es investigar a
través de un método de prueba distinto.
Lo que se hace es una inducción de corriente a
través de radio-frecuencia al cableado del
automóvil para conocer los efectos de campos
electromagnéticos, también se pueden conocer disturbios
estacionarios y pulsares emitidos por el sistema eléctrico y
electrónico.
Además se realizan pruebas de contaminación sonora dentro
y fuera del vehículo.
Las características de esta sala
específicamente son:
- Volumen: 6 m de largo, 5 m de ancho, y 3 m de
alto. - Una puerta de 2 x 2.5m para introducir el objeto a
probar - Generación de radiofrecuencias de rango 1 MHz –
400 MHz e intensidad mayor a 300 mA. - Receptores de medición de 9 kHz a 1
GHz. - Rango de atenuación de 60 dB a 10 kHz hasta 100
dB a 1 MHz para el campo magnético; y 100
dB de 10 kHz a 100 MHz y 100 dB de 1 GHz a 18 GHz para
ondas planas. - Adicionalmente pueden tener alimentación de
corriente alterna y
contínua.
En la siguiente gráfica se muestra distintas curvas del
coeficiente de absorción del sonido de un equipo que se ha
ubicado en distintos sitios dentro de una cámara, con lo que
se puede demostrar que la absorción de frecuencias bajas es
más difícil y que se lo puede manejar de acuerdo al
sitio donde se lo mida, claro que lo ideal es una fuente emisora
que este directamente al frente de un receptor , o viceversa, y
que se mueva para poder conocer el diagrama polar del equipo a
medir, pero que no posea reflexiones primarias ni
secundarias.
Existen compañías especializadas en hacer
cuñas, tal es el caso de RockFibras que ha conseguido crear
una cuña hecha de THERMAX, que es una roca basáltica
que tiene las siguientes propiedades:
Frecuencia | 63 | 80 | 100 |
µ | 0,88 | 0,97 | 1,00 |
µ=coeficiente de absorción
sonora.
Obs: Encima de 100 Hz, la absorción sonora,
para efectos práticos, igual a µ=1,00.
(Foto a la izquierda)
Este resultado esta basado en la norma ISO 10534-2 –
"Determinación del coeficiente de Absorción Sonora e
Impedancia o Admisión por el Método de Dos
Micrófonos".
Otras compañías como el Laboratorio de Microondas (izquierda)
utilizan la sala anecoica en estudios tales como el comportamiento de ciertas
antenas y difusores pasivos;
esto es, para detectar el diagrama de radiación de las antenas y medición de
sistemas de energía de
microonda.
Caso Meyer Sound
Me pareció interesante este porque tiene herramientas muy sofisticadas
dentro de las sala anecoica.
La compañía Meyer Sound es un caso un poco
especial, porque ellos en vez de utilizar el método
tradicional de colocar micrófonos en un arco alrededor del
altavoz no les daría la precisión que querían. Tal
método es difícil de montar y está sujeto al error
humano, por lo que no hay manera de automatizar completamente las
pruebas para repetirlas con
precisión.
Así que utilizaron un micrófono fijo y
utilizaron una montura para telescopio astronómico para
observatorio.
Debido a que las grandes monturas computarizadas para
telescopio no son dispositivos que se fabriquen en masa, el
dispositivo de Meyer Sound requería de una extensa
modificación sobre los diseños estándar previos.
Por supuesto que les salió un ojo de la cara.
DFM Engineering construyó el brazo, los soportes, y
los servomecanismos. También proporcionaron una computadora y el software para el reposicionamiento
automático en cualquier incremento que se desee durante los
barridos de prueba. Los comandos de posicionamiento son presentados
en centésimas de grado, con una precisión garantizada
de una décima de grado. Y no como los 10 o 5 grados de
tolerancia que se tiene con el
otro método.
En la sala las cuñas están hechas de fibra de
vidrio y tienen punta chata y cubiertas de espuma de un metro de
largo. Las dimensiones de trabajo internas de la cámara son
aproximadamente 1.8 m de alto por 3 m. de ancho y 8.2 m. de
largo
En una sesión típica de pruebas, el altavoz
que se va a medir es alimentado con ruido rosa, y el posicionador
es programado para un barrido de 360 grados en incrementos de un
grado. Un barrido completo en un plano toma alrededor de 20
minutos. La señal acústica es capturada por un solo
micrófono Brüel & Kjær. Utilizan cápsulas
de 1/4 ó 1/2 pulgada; cada cápsula tiene un calefactor
interno para eliminar cualquier desviación debida a la
acumulación de humedad .
Después de amplificar la señal a través
de un preamplificador Brüel & Kjær, la señal
adquirida entra en un analizador SIM System II modificado, el
cual genera 20 promedios por análisis de Transformada
Rápida de Fourier (FFT por sus siglas en Inglés) de 8000 puntos.
El software toma los datos en bruto y los convierte en
información de 1/30 de
octava mediante un algoritmo determinado. Los
datos son formateados y
almacenados en una computadora Pentium con sistema operativo
OS/2.
Después de realizar un barrido horizontal, se
voltea físicamente el altavoz sobre la montura del
posicionador para hacer un barrido vertical, y usualmente
también se hacen barridos diagonales. El objetivo de tanto barrido es
capturar una "huella dactilar" completa y absolutamente precisa
del dispositivo bajo prueba.
http://www.meyersound.com/sp/chamber_sp.htm
http://www.acieroid.es/acustica/index.htm
http://www.mclink.it/com/bruel/eng/anecho.htm
http://www.mclink.it/com/bruel/eng/indexgb.htm
http://www.rockfibras.com
Título: Acústica de Locales:
Salas Anecoicas
Categoría: Física:Sonido
Descripción: Las salas Anecoicas
están formadas por una estructura aislada del exterior y en
su interior, para evitar la reflexión de sonidos por las
paredes, suelos y techos, se forra
mediante unas cuñas de longitud a definir en función de
la absorción deseada. Dichas cuñas una vez calculadas
se fabrican en diversos materiales como son espumas, fibras de
vidrio, lanas de roca etc. La cámara anecoica ideal es un
recinto totalmente libre de reverberaciones acústicas.
Cualquier sonido proyectado dentro del recinto, a cualquier
frecuencia, es completamente absorbido. La efectividad de una
cámara anecoica se mide en dB de rechazo (la relación
entre el sonido directo y el sonido reflejado dentro de un
recinto). Una cámara debería proporcionar un rechazo
mayor a 80 dB entre 80 Hz y 20 kHz, lo cual es excelente para una
cámara de tamaño mediano. Para medir las críticas
octavas medias y superiores, una cámara anecoica sigue
siendo la única herramienta verdaderamente confiable para
realizar mediciones precisas.
Saludos
Juan Mosquera
Autor:
Juan Mosquera
Estudiante de Ingeniería de Sonido 2do
Año
Quito – Ecuador