sábado, 26 de mayo de 2012

Crossover, Divisores de Frecuencias


Como los elementos de altavoz individuales (membranas) son más eficientes en algunas gamas de frecuencias que en otras (esto es, tienen una salida menos distorsionadaza por la misma señal de nivel de entrada), se usan a menudo membranas diferentes en combinación para dar la salida deseada. Las membranas de gran diámetro, tales como las unidades de 15” y 18”, producen información de baja frecuencia más eficientemente que la información de alta frecuencia; los altavoces de tamaño mediano, tales como las unidades de 4”, 5”, 8”, 10” y 12”, producen frecuencias de gama media mejor que las altas o bajas; y los altavoces pequeños (tamaños de ½”,1 ¼”, 1 ½”, 2”) producen los altos mejor que cualquier otra gama.

Los altavoces están conectados por filtros divisores de frecuencia que evitan que cualquier señal fuera de una cierta gama de frecuencia se aplique al altavoz. Los filtros habitualmente tienen una entrada y dos o tres salidas. Las señales de entrada por encima de la frecuencia del corte se alimentan de una salida, mientras que las señales por debajo de la frecuencia de corte se alimentan de otra. El filtro pasivo usa bobinas y condensadores y está diseñada de forma que una señal en la frecuencia del filtro se enviará igualmente a las salidas respectivas, proporcionando una transición suave de un altavoz a otro. Si un sistema de altavoces tiene solo una frecuencia de corte, se llama “sistema de dos vías” porque divide la señal en dos bandas. Si la señal tiene dos frecuencias de corte se llama “sistema de tres vías”.

La frecuencia de corte más baja es de 1000 Hz, y un control de nivel determina cuanta energía se envía a las membranas de frecuencias altas y medias desde el filtro. Este control permite al usuario compensar parcialmente las diferencias de la acústica de la sala. Una habitación absorbente requerirá más energía de frecuencias altas que una habitación en vivo para producir el mismo efecto audible.




Los divisores de frecuencias electrónicos, llamados Crossover se diferencian de los sistemas de filtros convencionales o pasivos en que se usan entre un preamplificador y varios amplificadores en vez de conectarse entre un solo amplificador de potencia y varios altavoces. Cada membrana del altavoz se alimenta directamente de su propio amplificador de potencia (un sistema de tres vías necesitaría tres amplificadores de potencia por canal). Hay varias ventajas en este sistema:

- Puesto que las señales están a niveles bajos en el crossover activo, se pueden usar filtros activos sin inductores, evitando así una fuente de distorsión de intermodulación.

- Se eliminan las perdidas de potencia debidas a la resistencia de las bobinas en las redes de filtros pasivos.

- Puesto que cada gama de frecuencia tiene su propio amplificador de potencia, la potencia plena del amplificador está disponible para ésta sin tener en cuenta los requerimientos de potencia de las otras gamas.

Por ejemplo; un amplificador de 100 vatios que alimenta membranas de gama de frecuencias altas y bajas a través de una red de filtros pasivos. Si las frecuencias bajas están usando 100 vatios (W) de potencia, y viene una señal de frecuencia alta que requiere una potencia adicional de 25W del amplificador, el amplificador no puede suministrarla y tanto las señales de alta frecuencia como las bajas se hacen distorsionadas.



Los filtros activos y pasivos son similares en sus respuestas de frecuencia. El punto de corte está siempre a 3 dB por debajo de la sección plana de la curva de respuesta (las curvas fuera de la banda de paso del filtro) son habitualmente de 6, 12, 18, o 24 dB por octava siendo 12 lo más común. Las frecuencias de corte más comunes son de 500 Hz, 800 Hz, 1200 Hz, 5000 Hz y 7000 Hz.

viernes, 25 de mayo de 2012

Contenido Armónico según Russel Hamm

La característica del color primario de un instrumento viene determinada por la fuerza de los primeros armónicos. Cada uno de los armónicos más bajos produce su propio efecto característico cuando es dominante o puede modificar el efecto de otro armónico dominante si es predominante. En la clasificación más simple, los armónicos más bajos se dividen en dos grupos tonales. Los armónicos impares (tercero y primero), producen un sonido “parado” o “encubierto”. Los armónicos pares (segundo, cuarto y sexto) producen sonidos “corales” o “singing”… Musicalmente, el segundo está una octava por encima del fundamental y es casi inaudible; sin embargo añade cuerpo al sonido, haciéndolo más completo. El tercero se llama doceava musical. Produce un sonido al que muchos músicos llaman “encubierto”. En vez de hacer el tono más completo, un tercer armónico fuerte hace el tono más suave. Añadiendo un quinto armónico a un tercero fuerte se obtiene un sonido con calidad metálica que se vuelve de carácter pesado a medida que su amplitud aumenta. Un segundo armónico fuerte con un tercero tiende a abrir el efecto de “cobertura”… Los armónicos más altos, por encima del séptimo, dan al tono “dureza” o “bite”. Con tal que la dureza esté equilibrada con el timbre musical básico, tiene tendencia a reforzar el armónico fundamental, dando al sonido un impulso inicial agudo. Muchos de los armónicos con dureza son tonos no relacionados musicalmente, tales como el séptimo, noveno y décimo primero. Por tanto, demasiada dureza puede producir una calidad disonante de raspado. Como el oído es muy sensible a los armónicos con dureza, es fundamental controlar su amplitud. El estudio del timbre de la trompeta muestra que la dureza está directamente relacionada con el volumen del tono. Tocar la misma nota de trompeta alto o bajo produce poca diferencia en la amplitud de los armónicos fundamental y más bajos. Sin embargo, el sexto armónico aumenta y disminuye en amplitud en proporción casi directa con el volumen. Este equilibrio de dureza es una señal de volumen de vital importancia para el oído humano.



lunes, 21 de mayo de 2012

Mediciones de Sala

Una vez hemos decidido la posición final de los monitores (conviene ayudarse de un metro para hacer medidas exactas), debemos comprobar la respuesta real de la sala, ya que la ubicación de las escuchas influye en el comportamiento del recinto. Además, otros factores como el material de las paredes, la distribución del equipo, muebles y elementos decorativos, etc. pueden hacer que la distribución de las ondas no sea la esperada y resuelvan problemas que teóricamente debía haber (o crear otros inesperados).

Lo ideal sería emplear una fuente omnidireccional con un generador de señales para emitir tonos puros y ruido rosa, y emplear un micro de laboratorio junto con un analizador de espectro para comprobar la respuesta en distintos puntos de la sala.

Si no disponemos de estos materiales podemos emplear un plugin generador de señales y nuestros monitores de estudio como fuente, un buen micro de condensador (en patrón omnidireccional) y un plugin RTA (Real Time Analizer) para la evaluación. Si nuestro software de edición no dispone de ningún RTA, podemos descargar Inspector de Elemental Audio (www.elementalaudio.com). Existe una versión gratuita para PC y Mac, en versiones VST, RTAS y Audiounit.


El primer lugar donde colocaremos el micrófono es lógicamente el punto de escucha. El ruido rosa nos dará una idea general de la respuesta de la sala, mientras que emitir tonos puros en cada una de las bandas de tercio de octava nos permite centrar la atención en partes concretas del espectro. La idea es recorrer todas las bandas de tercio de octava y comprobar si existe alguna frecuencia en la que el nivel recogido por el micrófono es inusualmente alto o bajo.

Si en cada tono nos paseamos por la sala, podremos comprobar la situación de los nodos y antinodos, y cómo aumenta el número de ellos conforme subimos en frecuencia.

Debido a esta dependencia de la respuesta en función de la posición en la sala, conviene realizar las mediciones en otros puntos a parte del de escucha, para conocer más íntimamente el comportamiento de nuestro control.

NOTA: lógicamente la propia respuesta de los monitores y micro que empleemos condicionarán el resultado de las mediciones. Por ejemplo, es posible que nuestros monitores no sean capaces de reproducir ningún tono por debajo de 40 Hz. Tal y como hemos dicho al comenzar el artículo, la contratación de un profesional con el material adecuado siempre será la mejor opción si pretendemos hacer un estudio serio de la sala.


Conclusiones

La ubicación y disposición de los monitores son un punto clave a la hora de establecer un entorno de escucha fiable. Aún cuando el cálculo de los modos propios se puede llevar a cabo de forma teórica, el lugar donde coloquemos las escuchas determinará el comportamiento final de la sala, siendo por tanto imprescindible realizar mediciones empíricas para determinar los posibles problemas acústicos de la misma.

Una vez hemos comprobado cuál es la respuesta de la sala, el siguiente paso consiste en diseñar el tratamiento acústico adecuado para corregir las posibles deficiencias y mejorar el campo sonoro. En el próximo número analizaremos los distintos tipos de materiales acústicos y su uso, a la vez que veremos cómo decidir el emplazamiento apropiado. También presentaremos otros problemas como el flutter eco (y cómo solucionarlo), y siguiendo la misma tónica de este artículo, veremos como no hace falta realizar una fuerte inversión para disfrutar de un buen control.        

Roger Montejano

Ubicación de los Monitores

Hay una serie de consideraciones que conviene tener en cuenta a la hora de colocar los monitores:


En una sala de control, en general, se debe buscar la simetría. Los monitores y la posición de escucha deben formar un triángulo equilátero, donde la distancia entre los monitores (medida a ser posible entre un tweeter y el otro) debe ser idéntica a la distancia que hay de cada uno de ellos a la posición de escucha. Cualquier variación del oyente respecto al plano central entre los dos monitores hará que la imagen estéreo se desplace hacia el lado del plano en que nos encontremos.

De igual modo, dicho plano central debería situarse en la mitad justo entre las dos paredes a izquierda y derecha, para que las primeras reflexiones provenientes de ellas lleguen por igual a la posición de escucha.

Los tweeters deben estar a la altura de los oídos, orientados hacia ellos. Es posible que necesitemos girar los monitores y / o inclinarlos ligeramente colocando algún material en forma de cuña debajo, a ser posible de un material que evite la transmisión del sonido a la superficie donde descansan los monitores.

Como hemos visto anteriormente, se debe evitar colocar los monitores en las esquinas para evitar una alteración de su respuesta, y por la misma razón deberíamos guardar cierta distancia con la pared trasera (50 cm o más es lo ideal). Prueba a separarlos y enseguida notarás el cambio en su respuesta y una mejora en la sensación de profundidad e imagen estéreo.

Hay que tener cuidado cuando colocamos las escuchas encima del puente de la mesa de mezclas. Las primeras reflexiones provenientes de la superficie altamente reflectante de la mesa pueden provocar comb filtering en la posición de escucha. Es conveniente situarlos detrás de la mesa, aunque para ello haya que comprar unos soportes.

Si disponemos de un subwoofer, aunque idealmente las bajas frecuencias que radia son omnidireccionales, en la práctica esto no es así, y casi siempre podemos distinguir de dónde provienen los graves. Una buena ubicación, por tanto, puede ser de nuevo en el plano medio entre los dos altavoces L y R, alzándolo ligeramente en lugar de colocarlo directamente sobre el suelo.

Roger Montejano

Cálculos de los Modos Propios

Para calcular los modos propios de un recinto se usa la siguiente fórmula:

Siendo a el ancho de la sala, l el largo y h la altura. Los coeficientes na, nl y nh irán tomando los valores 0, 1, 2, 3, etc. y c es la velocidad del sonido.

Supongamos una sala de 3,45 m de ancho, 2,90 m de largo y 2,50 m de altura, como puede ser el control de un home estudio. Los tres primeros modos axiales serían: (Tabla 1)

El modo f(100) se formaría entre las paredes izquierda y derecha de la sala, el f(010) entre la pared anterior y la posterior y el f(001) entre el suelo y el techo. A continuación mostramos una tabla con los primeros modos axiales:


Nota: continuamos empleando c = 340 m/s para no complicar los cálculos. Si queremos ser más precisos deberíamos medir la temperatura de la sala para calcular la velocidad del sonido, aunque en realidad las pequeñas variaciones que obtendremos en los valores anteriores son prácticamente despreciables en el caso que nos ocupa, debido a los márgenes en los que operan los materiales acústicos.

De forma similar se calcularían el resto de los modos; los tangenciales se obtienen con combinaciones en las que sólo uno de los coeficientes es cero (f(110), f(101), f(210), etc.), y los oblicuos cuando ninguno de ellos es cero (f(111), f(112), f(213), etc.).

Fig. 3: Modos propios por debajo de 300 Hz


La figura 3 es una representación gráfica de todos los modos por debajo de 300 Hz de nuestra sala. Los modos axiales aparecen en rojo, en naranja los tangenciales y los oblicuos en amarillo.

En ella debemos buscar posibles problemas en la sala: refuerzos aislados de frecuencias (modos propios muy juntos, especialmente axiales) o grandes espacios sin refuerzo. En general esta sala goza de un buen espaciamiento espectral, a excepción quizá de la zona comprendida entre los 70 y 90 Hz, que cuenta sólo con modos oblicuos y un pequeño refuerzo en torno a los 295 Hz.

Un ejemplo de una distribución peor sería el de la figura 4, correspondiente a una sala de 2,90m x 3,10 m x 2,80m, en el que podemos tener resonancias en 60, 120 y 175 Hz, y también importantes carencias entre estos puntos, especialmente entre los dos primeros.

Esto se debe a la relación que guardan las dimensiones de la sala entre sí, conformando casi un cuadrado perfecto. El peor caso posible sería un habitáculo con esta forma (por ejemplo 3m x 3m x 3m), ya que las ondas estacionarias van coincidiendo en frecuencia, creando lo que se denominan Modos Degenerados, en los cuales dos o más modos generan la misma frecuencia, como por ejemplo f(100) = f(010) = f(001) = 56,57 Hz en la sala cuadrada. De igual forma, si las dimensiones son múltiplos entre sí (imaginemos una sala con una planta de 2,5m x 5m) también encontraremos modos degenerados.
Los problemas derivados de los modos propios suelen ser más evidentes en recintos pequeños y a baja frecuencia. Esto se debe por un lado a que cuanto mayor es la sala, menor es la frecuencia a la que se producen los primeros modos, cayendo en zonas menos sensibles de nuestro oído.

Por otro lado, conforme aumentan los modos su densidad también aumenta (como podemos observar en las figuras anteriores), siendo el refuerzo en las frecuencias por encima de 200-300 Hz más homogéneo (y por tanto menos perjudicial). Por ello muchas veces el estudio de los modos propios se limita a las frecuencias por debajo de estos valores.

Lógicamente estos cálculos resultan especialmente útiles antes de construir la sala, ya que nos permiten predecir posibles problemas, y buscar así una relación entre las dimensiones del recinto que proporcione un buen espaciamiento de los modos propios.

Sin embargo, son muchos los casos en los que la sala ya está construida y hemos de aliviar los problemas producidos por las ondas estacionarias. Como veremos en el próximo número, para ello se emplean una serie de materiales específicos, pero antes de pensar en el tratamiento acústico hemos de decidir la ubicación de los monitores, ya que su posición influye en el comportamiento del recinto.

Roger Montejano

jueves, 17 de mayo de 2012

Modos Propios


Imaginemos un altavoz emitiendo un tono puro (una única frecuencia) dentro de una habitación. El sonido se reflejará de distintas formas en paredes, suelo y techo, y parte de ese sonido llegará de nuevo a la fuente. Si el camino recorrido es igual a la longitud de onda del tono, la onda reflejada estará en fase con la proveniente del altavoz y se sumará a la que se está emitiendo, reforzando dicha frecuencia. A este tipo de onda se le denomina Onda Estacionaria, y cuando hablamos de la acústica de una sala conforma uno de los Modos Propios de dicha sala.

Además, cualquier múltiplo de esa frecuencia también generará una onda estacionaria y por tanto otro modo, ya que su longitud de onda también tendrá cabida en el recorrido, con la salvedad de que llegará a la fuente en el segundo ciclo, tercer ciclo, etc.


                                        Fig.1: Tono puro de 1000 HZ


En función de cómo se generen las ondas estacionarias podemos hablar de:

Modo Axial: cuando la onda se genera entre dos superficies.
Modo Tangencial: resultado de la reflexión en cuatro superficies.
Modo Oblicuo: formado por la reflexión en las seis superficies.

Puesto que en cada reflexión la onda pierde parte de su energía, los modos axiales son los más fuertes, seguidos de los tangenciales con aproximadamente la mitad de energía (-3 dB), y por último los oblicuos con unos 6dB menos que los axiales.

Si en lugar de un único tono emitimos un programa más complejo (por ejemplo música), el número de ondas estacionarias aumenta. Al conjunto de todas ellas se le denomina Modos Propios del recinto, y su presencia provoca una coloración del espectro, ya que unas frecuencias son reforzadas y otras no.

Fig. 2: Representación de modos axiales


Si observamos la representación gráfica de dos ondas estacionarias entre dos paredes paralelas (Figura 2), observaremos que otra desventaja es que, para esas frecuencias, se crean en la sala puntos de máxima amplitud (llamados antinodos) y puntos de amplitud cero (nodos). Es decir, la coloración además depende de dónde estemos situados en la sala.

En los límites del recinto siempre hay máximos de amplitud, especialmente en las esquinas (de nuevo en la figura dos, podemos observar que, independientemente del número de antinodos, éstos se distribuyen de tal forma que hay máximos junto a las paredes).

Es por ello que, en la medida de lo posible, debemos evitar colocar los monitores en las esquinas de la habitación o pegados a la pared ya que, aunque esto aparentemente mejorará la respuesta de las cajas (especialmente en las frecuencias bajas), el refuerzo no es igual para todas las frecuencias, y el resultado es que la respuesta de los monitores queda alterada.

Roger Montejano

sábado, 12 de mayo de 2012

Aprovecha tus Monitores


El sistema de monitores de tu estudio es la ventana a través de la cual examinas con detalle el mundo de tu música. Si el cristal está borroso, rayado o sucio, no podrás observar lo que hay detrás con toda la nitidez que deberías.

Existen dos teorías contradictorias en torno a los sistemas de monitorización. Ambas son erróneas. Por un lado están los partidarios del ‘monitor cutre’. Sus defensores proclaman que, dada la mala calidad de la mayoría de los equipos en los que se terminará escuchando la música, es mejor trabajar con monitores de gama baja. Lo lógico sería pensar que todo lo que suene bien en éstos, sonará bien en cualquier parte... ¿no? Pues se equivocan.
Otros afirman que lo mejor es rodearse de un sonido impecable a cualquier coste para que todo suene de forma majestuosa. Bastantes fieles a esta doctrina acaban sobrevalorando muchas frecuencias vitales, como los subgraves. Pretenden hacer sonar un particular estilo de música como debe, normalmente a costa de perder fidelidad en el resultado. Si piensas en el sonido ‘de club’, habrás dado en el clavo. También se equivocan.

No es difícil el proceso de aprender a discriminar a favor de un estilo u otro en beneficio propio, pero requiere compromiso y disciplina. Por ejemplo, para equilibrar la alternativa del ‘sonido impecable’ tendrás que reducir la belleza auditiva de la producción, algo que psicológicamente puede resultar difícil de asimilar. Un sonido hermoso puede enmascarar defectos que necesitas escuchar antes de que las cosas suenen bien para el público.
En contraposición, los monitores mediocres de la primera alternativa ofrecen una irregular respuesta en frecuencia. Por muy bien que los conozcas no podrás compensar un agujero entre 40 y 80Hz, ni alcanzarás el sonido deseado a base de suposiciones. La teoría del ‘cutre monitoring’ implica supeditar la creación musical a muchas limitaciones previas.


Un buen sistema de monitores debe revelar los detalles de todo lo que haces. No utilices un sistema malo pensando que el de la audiencia será peor, ni coloreado porque suene mejor. Ambas alternativas pueden utilizarse como métodos adicionales para confirmar una buena mezcla, pero nunca como sistema principal de monitorización.




Antes de empezar a configurar tus monitores, tómate un momento y evalúa honestamente tus objetivos. ¿Tu estudio va a ser una herramienta artística o estás grabando por el puro placer de hacerlo? Si te sientes más identificado con la segunda opción, crea el entorno con el que más vayas a disfrutar. No te alejes de tu pasión por hacer música. Incluso si te tomas las cosas más en serio no tienes porqué ajustar el sonido a cualquier coste. Una herramienta será menos útil cuanto menos cómodo resulte trabajar con ella. La clave está en el equilibrio entre la claridad del sistema de monitores y lo bien que te suenen a ti. Vas a pasarte muchas horas escuchando, y cada vez que comiences una sesión debes hacerlo con entusiasmo.

Tu sistema de monitores empieza en la salida del mezclador y termina en tu cabeza. Cada paso intermedio debe rozar la perfección para que la ruta completa sea provechosa, y esto incluye un buen entrenamiento personal que permita contrarrestar las imperfecciones que aparecerán por el camino. Ningún sistema de monitores será ideal hasta que no aprendas a utilizarlo correctamente.

La acústica de los estudios personales influye mucho sobre la monitorización. Los monitores de campo cercano reducen este impacto, pero la sala altera la operación de los altavoces respecto a sus valores de fábrica. Compruébalo moviendo uno de los altavoces entre el centro de la habitación y una esquina al tiempo que escuchas el cambio en graves. La mayoría de los problemas de monitorización no se resuelven con unos monitores mejores.