Fundamentos de Acústica y Sistemas de Sonido Profesional

Conceptos Fundamentales del Sonido

La gama de frecuencias audibles del oído humano se sitúa entre los 20 y 20.000 Hz. Por otro lado, la velocidad del sonido en el aire se estima de forma estándar en 340 m/s.

Loudness

El concepto de Loudness está asociado automáticamente al regulador de volumen. Su función es corregir las deficiencias del oído humano, proporcionando una mejor respuesta en frecuencia a cualquier nivel de audición y, por tanto, garantizando una mayor calidad del sonido.

Efecto Larsen o Feedback

El efecto Larsen se produce cuando un micrófono recibe el sonido proveniente de un altavoz, lo que genera un bucle de sonido o retroalimentación infinita.

Tipos de Fuentes Sonoras

Fuente sonora puntual

En una fuente puntual, la superficie que atraviesa el haz sonoro crece según el cuadrado de la distancia al altavoz. Debido a esto, el nivel sonoro decrece rápidamente: por cada metro o duplicación de distancia, se pierden -6 dB.

Fuente sonora lineal

En una fuente lineal, la superficie que atraviesa el haz sonoro crece linealmente con la distancia al altavoz. En este caso, el nivel sonoro decrece más lentamente: -3 dB por cada metro o duplicación de distancia.

Características de los Dispositivos Transductores

Altavoz

• Impedancia
• Respuesta en frecuencia
• Ángulo de cobertura y directividad
• Eficiencia y sensibilidad
• Potencia máxima

Micrófono

• Sensibilidad
• Respuesta en frecuencia
• Direccionalidad
• Impedancia

Parámetros de Calidad de la Señal

THD (Total Harmonic Distortion): Se refiere a la distorsión armónica total. El ser humano comienza a apreciar distorsiones entre el 0,5% y el 5%, dependiendo de la educación del oído.

S/N (Signal to Noise): Expresa la relación de niveles entre la señal útil y el ruido que la acompaña. Cuanto más grande es su valor, menor es la presencia de ruido en la señal.

Gama dinámica: Es la diferencia en una señal de audio entre la amplitud de los pasajes más intensos y los más débiles. Se mide en dB.

Propiedades Acústicas y Materiales

Coeficiente de absorción

Es la relación entre el sonido que llega a una superficie y el que es absorbido por ella. El coeficiente de absorción "a" oscila entre 0 y 1:

• Si a = 0, el material es un reflectante puro.
• Si a = 1, el material es un absorbente excelente.

Fórmula: a = Sonido absorbido / Sonido incidente

Respuesta en frecuencia y Ancho de banda

La respuesta en frecuencia es un parámetro que indica la variación de la salida ante un estímulo de entrada respecto a la frecuencia. El ancho de banda representa el rango de trabajo más efectivo de dicha respuesta.

Anatomía del Altavoz

1. Chasis
2. Motor
3. Imán
4. Culata
5. Suspensión
6. Cono
7. Centrador
8. Entrehierro
9. Tapita protectora
10. Bobina
11. Anillo de campo

Instalaciones Electroacústicas

Tipos de configuración

• Instalaciones con amplificación de potencia y elementos de control centralizados.
• Instalaciones con amplificación centralizada y control distribuido.
• Instalaciones modulares con amplificación y control distribuido y flexible.

Línea de tensión constante

Consiste en utilizar un transformador de audio para elevar la tensión de salida del amplificador a un nivel alto (70 V o 100 V). Esto reduce la corriente transportada por los cables. Al llegar al altavoz, otro transformador reduce la tensión al valor apropiado según su impedancia y potencia.

Ventajas

• Menos cálculos que en las conexiones serie/paralelo.
• Flexibilidad en la elección del tipo de altavoz y su potencia.
• Reducción de la sección de los hilos en largas distancias debido a la menor corriente.

Inconvenientes

• Mayor precio por la necesidad de transformadores adicionales.
• La calidad del sonido (especialmente en graves y agudos) se deteriora al pasar por los transformadores.
• La regulación del nivel debe hacerse mediante atenuadores por saltos.

Cálculos de Presión y Reverberación

RT60 (Tiempo de Reverberación)

Es el tiempo que tarda el sonido en atenuarse 60 dB. Se calcula mediante la fórmula:

RT60 = 0.16 · V / (ST · A)

• V: Volumen del recinto.
• ST: Superficie total (m²) de los límites del recinto.
• A: Coeficiente medio de absorción.

SPL (Nivel de Presión Sonora)

Se calcula mediante la siguiente expresión:

SPL (dB) = SPL (1W, 1m) - 20 log D + 10 log P

• SPL (1W, 1m): Sensibilidad del altavoz.
• D: Distancia entre altavoz y oyente (metros).
• P: Potencia eléctrica aplicada (vatios).

Inteligibilidad de la Palabra

Se refiere a las cualidades que debe poseer el sonido para que la comprensión de la información sea óptima en sistemas de megafonía.

Factores que degradan la inteligibilidad

• Tiempo de reverberación (RT60) demasiado largo.
• Oyente excesivamente alejado del altavoz.
• Reflexiones en objetos muy próximos al altavoz (menos de 1 m).
• Mal alineamiento de los altavoces.

La banda de frecuencias con mejor inteligibilidad se sitúa entre los 300 Hz y 3.000 Hz.

Niveles para una buena fidelidad

• Emitido por el orador: 70 dB.
• Por la instalación acústica de la sala: 75 dB.

Acústica en Interiores y Exteriores

Aspectos críticos a considerar:

• Vegetación: El arbolado influye en la propagación.
• Reflexiones: Todo objeto sólido cuyo tamaño supere 1/4 de la longitud de onda de las frecuencias utilizadas puede producir reflexiones.
• El viento: Refractará el sonido hacia abajo cuando sople a favor y hacia arriba cuando sople en contra de la dirección del sonido.
• Distancia: Siempre se debe tener presente la reducción de la intensidad sonora de -6 dB al duplicar la distancia.