Como Mejorar la Acústica de una Sala

Pedro Valletta, Profesional del Audio desde hace 20 años, nos habla de los fenómenos físicos que ocurren en una sala, de cómo detectarlos e intentar resolver problemas que puedan ocasionar.

Como primera medida, hace falta encender los componentes de nuestro equipo. Es mejor aún si comenzamos la lectura con los mismos calientes y listos para usar. A continuación ponemos nuestra música favorita y escuchamos... ¿Qué?...

La primer y simple respuesta sería: música. Pero, releguemos una vez más el aspecto artístico-musical y concentremos la atención en cómo suena nuestro sistema en esta SALA. El equipo de audio (preamplificador, potencia, sistema electroacústico y cables) es, seguramente, el resultado de un largo camino en búsqueda de la satisfacción y perfección; en cambio el penúltimo eslabón de la cadena de audio, nuestra sala, es generalmente el resultado de la aplicación de un criterio funcional-decorativo-arquitectónico que muchas veces desconoce principios acústicos y obedece más a razones socio-culturales.

Esta sala representa el más importante grupo de concesiones que nuestra profesión/hobby hace al vivir cotidiano, tratando de mejorar su acústica de la manera menos conflictiva posible. Muy a menudo intentamos corregir defectos en nuestro sistema accionando sobre el equipo propiamente dicho. Gran parte de esas veces nos encontramos frente a resultados poco satisfactorios y hasta a veces contraproducentes: en vano podemos intentar corregir la respuesta en medios bajos de un sistema si la habitación en donde está colocado posee una absurda y molesta resonancia en, digamos, 150 Hz. Tal sería el caso típico en una habitación de 4,6 m de ancho por 2,3 m de altura. Es en estas ocasiones en las cuales conocimientos básicos sobre acústica nos pueden ser de utilidad para comprender qué sucede y eliminar o al menos aliviar el problema. Dado que el resultado final va a ser juzgado por oídos humanos, debe complementarse con un conocimiento detallado del modo en que sus variables influyen sobre la escucha. Vale decir debe apoyarse en otra ciencia que la relacione con el ser humano: la psicoacústica.

Como no existen fórmulas mágicas para la solución del problema acústico de un recinto, y en cambio sí una diversidad de conceptos desconcertante, sería interesante en primera instancia ver y dar por tierra con algunos de los mitos de la acústica; empecemos por dos de los más generalizados:

Mito Nº1: Existe un límite inferior para la reproducción de las bajas frecuencias en un recinto, esta frecuencia depende de la dimensión del ambiente y relaciona el lado mayor del ambiente (generalmente el largo), con la velocidad del sonido en el aire (345m/s).

Mito Nº2: Existe una relación directa entre el tiempo de reverberación y la característica de vivacidad del recinto.

Para clarificar ambos conceptos, que no son nada más y nada menos que la respuesta en frecuencia y la respuesta en tiempo, convendría explicar qué sucede en un recinto a medida que cambiamos el tono de excitación. Para ello vamos a desentendernos de la respuesta del equipo y la supondremos perfecta en todo el rango audible: plana en frecuencia y omnidireccional. En nuestros ejemplos tomaremos como referencia una habitación de las siguientes medidas: largo = 6,5 m, ancho = 4,6 m y alto = 2,5 m.

Resonancias

¿Cómo se generan? Si colocamos una fuente de sonido entre dos paredes paralelas y variamos la frecuencia de la misma, cuando se cumpla la condición definida para f1 (f1 = c / (2*L) donde L es la mayor dimensión del ambiente, generalmente el largo y c es la velocidad del sonido en el aire, 345 m/s) se va a producir un fenómeno conocido como resonancia; en otras palabras, se establece una onda estacionaria sobre esa dimensión (el largo) presentando una zona de máxima presión sonora cercana a las paredes y una de mínima presión sonora en el medio de la distancia que las separa .

Ondas estacionarias. N =Nodo (Incremento) A =Antinodo (Cancelación)

Un caso análogo sería la resonancia de una cuerda en un instrumento musical. Por debajo de esta frecuencia la habitación se convierte en un recinto de presión casi constante; lo que implicaría la posibilidad de generar y de escuchar sonidos cuyas frecuencias sean inferiores a f1: para probar esto practica e irrefutablemente invito al oyente a que coloque sobre sus oídos un juego de auriculares cerrados de buena calidad y escuche los graves que en esa cavidad, demasiado pequeña para ser llamada recinto y menos aún habitación, se desarrollan.

Esta frecuencia modal o modo de resonancia no es única ya que el mismo efecto se va a producir para múltiplos enteros de dicha frecuencia (que serían las ondas que "caben" justo entre las paredes).

Vale decir que a la frecuencia de resonancia la distancia entre las paredes coincide con un múltiplo entero de la semilongitud de onda (recordar que longitud de onda = c/f donde c =Velocidad del sonido y f =frecuencia). El asunto se torna más complejo cuando se agregan más superficies hasta que, finalmente es posible calcular todas las resonancias que allí tienen lugar.

Este comportamiento de la sala, que denominaremos modal, es el culpable de las alteraciones que se producen en la curva de respuesta de un sistema en la zona de graves y medios bajos. La forma más práctica y económica de disminuir sus efectos es jugando con la ubicación de los transductores (monitores) y la posición del oyente.

Reflexión y difusión

Veamos ahora los procesos de reflexión especular y difusión. El primero de ellos ocurre cuando la onda sonora choca contra una superficie dura y lisa, y obedece a las mismas leyes que la reflexión de rayos luminosos en espejos, obteniéndose un rebote fuerte y direccional. Cuando, en cambio, la superficie sobre la que incide el sonido es dura e irregular, en lugar de un rebote de dirección definida y alta intensidad, tendremos muchas reflexiones de una intensidad menor; este es el proceso de difusión. El sonido se difunde en forma de abanico.

Grafico de reverberación en el tiempo.

A los primeros rebotes que se producen en una sala los llamaremos reflexiones tempranas (Early Reflections ó ER) y, dependiendo de su intensidad (siempre menor que la del sonido directo) y retardo temporal, van a producir efectos perceptibles auditivamente como aumento en la espacialidad, desplazamiento de la fuente sonora y/o eco.

Son estas ER sobre las superficies más próximas a nuestro sistema de parlantes (como ser suelo, paredes laterales y techo), o mejor dicho, su relación con el sonido directo, el factor determinante de la evaluación subjetiva respecto a la "vivacidad" de un ambiente y no el tiempo de reverberación. Entrar en una polémica sobre este tema excede los límites de cualquier artículo, pero creo útil aclarar que cuando Wallace Clement Sabine desarrolló allá por 1885 en la universidad de Harvard las primeras fórmulas matemáticas para predecir el tiempo de reverberación de un recinto, realizó su estudio en base a recintos grandes e irregulares con material absorbente uniformemente distribuido. Este recinto grande e irregular es de las dimensiones de un teatro o cine, por lo tanto, esas ecuaciones no son aplicables a ningún recinto pequeño o mediano (habitación).

Concentramos ahora nuestro análisis en el tiempo. Primeramente tendremos el arribo del sonido directo y luego (con cierto retardo) el de una multitud de reflexiones. Esta diferencia temporal es consecuencia del tiempo de propagación de la onda sonora en el aire (se "mueve" 345 metros por cada segundo) y podemos hallarla a través de la siguiente fórmula:

t = d/c

siendo: t =tiempo, D =distancia recorrida, C =velocidad del sonido en el aire.

Ahora analicemos qué ha ocurrido con el sonido a través de cada una de las trayectorias trazadas en lo que se refiere a su nivel o intensidad sonora. El sonido, a medida que recorre un camino, sufre una atenuación. En el aire libre esto se traduce en una disminución de 6dB cada vez que la distancia a la fuente es duplicada (recordar que 1dB es la menor variación de intensidad perceptible por el oído humano). Esto equivale a decir que si a 1m del sistema de monitores tenemos 90 dB, a 2m tendremos 84 dB y a 4m, 78 dB.

Llegado este punto nos enfrentamos a la necesidad de reducir el nivel de las reflexiones tempranas. ¿Por qué? La acústica diría que esta serie de reflexiones generan interferencias con la señal original produciendo severas alteraciones en la curva de respuesta. La psicoacústica recomendaría que durante los primeros 15 a 20 ms a partir de la llegada del sonido directo a nuestros oídos el nivel de las ER deberían estar 10 dB por debajo del mismo. Para hacerse una idea 10 dB equivale, subjetivamente hablando, al "doble de fuerte". Es decir el sonido directo debe ser el "doble de fuerte" que el reflejado.

Como regla general una solución posible es la colocación de material absorbente en las áreas más afectadas por estas reflexiones. Las posibilidades en cuanto a la elección del material son muchas; entre otras cabe mencionar: goma espuma acústica, SONEX, telas diversas, tapices gruesos, alfombras, etc. La determinación de la ubicación del material puede hacerse como sigue:

- Sentado en la posición de escucha le pedimos a un amigo/a que vaya desplazando por una pared y en forma paralela y pegado a la misma un espejo (20 cm. x 20 cm.) hasta que veamos el reflejo del tweeter de nuestro sistema de parlantes. Ese será el punto central en dónde iniciaremos nuestro tratamiento.

- Repetir el procedimiento para paredes laterales, techo y piso. (Un buen comienzo es, en una habitación como la descrita, utilizar de 2 a 4 m2 por cada superficie a tratar). Con este método los resultados obtenidos son muy buenos y fácilmente comprobables. Solo hace falta una cortina pesada (o una tela) colgada en el lugar preciso para que las características del sonido cambian notablemente.

Pedro Valletta