Modos Acústicos

Si el diseño de estudios tiene una regla de oro, es que no hay que ser cuadrado. Un análisis de la acústica de los estudios con una mirada a las virtudes de un diseño rectangular y la naturaleza de los modos de la sala... Analizamos el diseño exterior y sus importantísimos modos de baja frecuencia.

Verá que, al diseñar, no es necesario alejarse mucho de la forma rectangular básica. Tener una carcasa de forma rectangular hace que sea mucho más fácil conseguir que los modos de la sala sean absolutamente perfectos, ajustando la relación entre la longitud y el ancho de la sala y la altura. Continuaremos viendo cómo, en una sala, una ligera separación de las paredes eliminará eficazmente el eco de vibración, pero ninguna separación puede corregir esos importantísimos modos de baja frecuencia. Es necesario conseguir las proporciones de la sala correctas.

Los modos solo se producen en las salas; al aire libre no puede haber modos de sala, solo algo conocido como propagación de ondas evanescentes. Dentro del estudio, estamos especialmente interesados ​​en los modos de graves, por las razones que hemos mencionado en los artículos anteriores. Los modos se pueden definir como las frecuencias que son las soluciones de la ecuación de onda cuando están delimitadas por las tres dimensiones de la habitación. Esto se reduce a que la habitación actúa como un tubo de órgano, con las paredes formando los topes finales. Si las paredes están relativamente separadas, la frecuencia del modo es baja. Si las paredes están más cerca, la frecuencia será más alta.

Probablemente no le sorprenda saber que existen tres tipos diferentes de modos. Los modos axiales se producen entre un par de paredes opuestas. Hay otros dos tipos de modos en una habitación de forma rectangular o normal: se denominan modos tangencial y oblicuo, respectivamente. Estos dos últimos modos son aquellos en los que el sonido incide en más de dos paredes opuestas. Suelen estar a un nivel mucho más bajo que los modos axiales, por lo que, para la mayoría de los propósitos, pueden considerarse insignificantes e ignorarse. Cada par de paredes, y el suelo y el techo, generan su propia serie de modos. Empezando por el fundamental, hay sobretonos o armónicos al doble de la frecuencia fundamental, o tres veces, y así sucesivamente, como en un instrumento musical.

Los modos de cada una de las paredes laterales, las paredes de los extremos y el suelo y el techo tienen su propia serie armónica. El resultado general de los modos de la habitación es la suma de todos ellos. Como puede ver en el gráfico de modos que muestra una habitación defectuosa, hay huecos entre algunos de los modos, mientras que otras frecuencias coinciden. Esto sucede cuando la habitación tiene una longitud, un ancho y una altura que son múltiplos simples entre sí. Por ejemplo, la longitud puede ser exactamente el doble del ancho. Esto significa que las series armónicas de cada par de paredes se superpondrán, o coincidirán, solo en frecuencias particulares, dando lugar al fenómeno de las ondas estacionarias.

¿Los modos son buenos o malos? Los diagramas muestran cómo una cantidad constante de modos en las frecuencias más bajas genera una buena acústica en la sala, mientras que una cantidad variable de modos no la genera.

Entonces, ¿cómo podemos saber si un modo es bueno cuando uno nos golpea en la cara? Bueno, lo ideal es que los modos y sus armónicos estén espaciados a intervalos de no más de 20 Hz, de modo que no haya grandes brechas, que crearían pausas sin respuesta. Tampoco debería haber modos que se produzcan en la misma frecuencia, lo que refuerza ciertas frecuencias a expensas de otras. Esto hace que las habitaciones cuadradas sean una mala idea.

Todo tiene que ver con la relación entre los modos y los nodos, o más particularmente los nodos y antinodos de las ondas estacionarias dentro de la habitación. Se podría decir que son la misma cosa vista de una manera diferente. Si los modos son malos, entonces la habitación sufrirá de una difusión deficiente. Por lo tanto, puede resultar difícil conseguir un buen punto de sonido dentro de la sala al colocar un micrófono. Sin embargo, me temo que dirás que en realidad te gustan los sonidos estridentes que produce una respuesta de sala con picos. Bueno, ¿por qué no añadir ese efecto electrónicamente, en la etapa de mezcla, de una forma mucho más creativa y controlable?

Proporciones

La forma general de la habitación afecta la forma en que suena la música que se reproduce en ella. Para comprobarlo, basta con mirar su propio cuarto de baño. Pruebe a cantar escalas cromáticas en el baño y pronto descubrirá algunas resonancias en la habitación. En la mayoría de los baños, esta prueba funciona mejor con la voz masculina. El objetivo es encontrar dimensiones de la habitación cuya proporción genere modos que estén espaciados de manera uniforme.

Hay ciertas proporciones áureas que han resistido la prueba del tiempo. El filósofo griego Pitágoras estaba particularmente loco por las proporciones áureas. La escala diatónica occidental en realidad está construida de esta manera. Veamos ahora algunas de estas proporciones áureas o preferidas. Muchos libros de texto sobre acústica de estudio darán proporciones como 1: 1,14: 1,42. ¿Qué significan realmente? Lo que estas proporciones significan es que la distancia entre cada par de superficies opuestas de la habitación, como el suelo y el techo o entre paredes laterales, debe formar una proporción simple.

¿Cómo va a poner esto en práctica una persona con conocimientos musicales, que puede que no sea un genio matemático? Bueno, la distancia más pequeña suele ser la altura del suelo al techo, por lo que se considera la unidad. Las demás distancias entre paredes se obtienen multiplicando la altura del suelo al techo por la proporción dada. Por ejemplo, si tienes una altura de techo estándar de 2,46 metros, las paredes laterales deberían estar separadas 2,80 metros y las paredes de los extremos 3,47 metros para cumplir la proporción anterior.

Por supuesto, hay muchas otras proporciones satisfactorias y, en la práctica, a menudo tienes que sacar el máximo partido de lo que tienes. Sin embargo, si tus planes incluyen construir paredes en tu estudio, este conocimiento podría serte muy útil. Así que, si te encuentras construyendo desde cero, opta por una de estas proporciones preferidas o haz que un acústico cualificado compruebe las dimensiones de la sala que propones.

El área más interesante para los modos es desde la frecuencia de audio más baja, nominalmente 20 Hz, hasta alrededor de 300 Hz o así, que se llama la frecuencia de Schroeder. La frecuencia de Schroeder está relacionada con el ancho de banda de cada modo y, para aquellos que pueden trabajar con una regla de cálculo, se define como:

f Schroeder = 2000 SQRT ( RT / v )

donde RT es el tiempo de reverberación de la sala y v es el volumen de la sala (métrico).

Por encima de esta frecuencia de Schroeder, los modos inevitablemente serán bastante suaves, regulares y espaciados de manera uniforme, y no es necesario tomar consideraciones especiales. Las frecuencias de interés cubren todo el rango vocal y pueden ser realmente bastante audibles para el oído entrenado. Debemos asegurarnos de que la relación de la sala tenga las proporciones correctas para generar una buena distribución de modos, en todas las frecuencias por debajo de la frecuencia de Schroeder.

El área de estudio del Wool Hall, con la cabina de aislamiento al fondo.

Modos de Bajas Frecuencias

Los estudios con salas dentro de salas suelen utilizar una sala interior ligera, en combinación con una carcasa exterior maciza, para proporcionar una buena insonorización. Las ondas sonoras de baja frecuencia no se detienen necesariamente en la carcasa interior ligera. Las frecuencias bajas de alta energía se detendrán principalmente las paredes exteriores, más macizas, en lugar de las endebles paredes interiores.

Técnicamente, la impedancia acústica de la superficie compuesta se vuelve cada vez más compleja a frecuencias muy bajas. Más especialmente porque las longitudes de onda del sonido de frecuencia baja probablemente sean largas, en relación con las dimensiones de la sala interior. Sigue siendo importante que la diseño exterior se dimensione teniendo muy en cuenta la distribución modal. Los modos de baja frecuencia son los más importantes para nosotros aquí. Los modos de baja frecuencia se ajustan variando las proporciones del diseño exterior, para hacer que la distribución prevista de modos sea lo más suave posible. ¿Necesitamos ensanchar las paredes de la carcasa exterior maciza? Como vimos anteriormente, para tener algún efecto en el sonido, la variación en la geometría de la sala debe ser grande en comparación con la longitud de onda. La pequeña variación en la forma que se produce al ensanchar las paredes es insignificante en comparación con las largas longitudes de onda a bajas frecuencias.

Por lo tanto, probablemente haya poco beneficio en hacer que la carcasa exterior se desvíe mucho de una forma rectangular básica. De hecho, una sala en vivo con una forma muy extraña puede tener una distribución modal que es difícil de predecir utilizando el software actual. Sin embargo, ensanchar las paredes de la carcasa masiva exterior puede servir para distribuir cualquier onda estacionaria dentro de la cavidad que separa la sala interior de la carcasa exterior. Si las superficies de la sala interior contienen trampas de graves, entonces esa es otra razón válida para ensanchar la carcasa masiva, para permitir diferentes profundidades de absorción de graves.

Las salas simples son algo diferentes, porque a menudo no tienen sala interior, por lo que las paredes definen el rendimiento de alta y baja frecuencia. Las relaciones deben ser correctas, para buenos modos de baja frecuencia, y las paredes también deben estar adecuadamente ensanchadas, para eliminar el eco de vibración.

En una sala simple, a menudo se encuentran dos paredes adyacentes que se abren hacia adentro, con la esquina diametralmente opuesta que queda cuadrada, por la razón que vimos antes, que solo se necesita tratar una en cada par de paredes opuestas para curar por completo el eco de vibración.

La frecuencia de Schröder aumenta con el tiempo de reverberación. Aumentar el tiempo de reverberación, de 0,2 segundos a 1 segundo, duplica efectivamente el rango de baja frecuencia donde se necesita cuidado con los modos. Se puede ver por qué las salas extremadamente vivas, como las salas de piedra, serán bastante temperamentales con respecto a sus modos. Requerirán un diseño cuidadoso si se quiere que estén completamente libres de defectos de tipo onda estacionaria. Por el contrario, en salas muy grandes o acústicamente secas, la ecuación de Schröder nos dice que la ubicación exacta de los modos es menos importante. Agregar materiales absorbentes, como baldosas acústicas, tiende a suavizar esos modos problemáticos. Esto se debe a que los modos bien atenuados tienen anchos de banda más amplios.

En una sala con buenos modos, debería resultarle mucho más fácil localizar un punto de sonido satisfactorio con su micrófono. También debería descubrir que sus micrófonos de campo lejano captan un ambiente de sala con mejor sonido. Recuerde que muchos cantantes de primer nivel dejan de cantar con el micrófono al final de una frase, lo que permite que los compresores aporten un poco de la calidad de la sala.

Stuart Litobarski es ingeniero electrónico y acústico, y también encuentra tiempo para tocar el bajo con la banda de acid-jazz de Bristol 'High Jinks'. Su empresa, Soundwave Acoustics, se especializa en diseño de estudios y consultoría acústica.

Caso Practico - The Wool Hall

• El suelo está insonorizado con una tradicional capa de arena y todas las puertas son de tipo sólido resistente al fuego, con juntas acústicas magnéticas. La forma del edificio dictaba que la sala de control debía estar situada en el primer piso, inmediatamente encima de la sala de grabación. Se trata, en esencia, de un estudio dedicado a la música de Van Morrison. Grabó aquí sus últimos cinco álbumes. En palabras de Victor Kiam, "le gustó tanto el estudio que lo compró", en enero de este año. Los propietarios anteriores, 'Tears for Fears', descubrieron que pasaban la mayor parte del tiempo en sus estudios caseros, por lo que finalmente decidieron vender el antiguo asilo. Aunque ahora pertenece a Van, el estudio suele poder contratar a otros clientes y amigos, ya que no está en uso todo el tiempo. Los clientes han ido desde Culture Club hasta Luke Goss.

• David cree que la sala de control es la parte más importante de un estudio de calidad. La sala de control del Wool Hall fue diseñada a medida por Andy Munro en 1985, y más recientemente se le añadió la consola de ordenador SSL serie G. Las señales visuales entre el estudio y la sala de control se realizan mediante intercomunicador y enlace de vídeo. La mayoría de los productores traen sus propios monitores de campo cercano en la actualidad, normalmente KRK, AR o Acoustic Energy, aunque se proporcionan la versión de estudio NS10 y Auratones. Los productores también pueden comprobar sus mezclas a través de un ghetto blaster. David utiliza altavoces AR18 todo el tiempo cuando mezcla Van, al igual que Mick Glossop cuando viene de visita desde el Townhouse en Londres. A menudo, los productores graban en Rockfield y mezclan en el Wool Hall. De hecho, la mayoría de los ingenieros de grabación de esta parte del mundo se conocen bien y están más que dispuestos a colaborar en caso de contingencias operativas.

• En la pared frontal de la sala de control de The Wool Hall se han utilizado paneles de zonas sin reflejos. Las trampas de graves están situadas en el techo, en la pared trasera superior y alrededor de los monitores Urei 813.

• El tratamiento acústico incluye trampas de graves, que se instalan en el techo y también alrededor de los monitores principales Urei 813, y algunas trampas se colocan en la pared trasera superior. Tradicionalmente, las trampas de graves suelen colocarse en la parte baja de las paredes, pero Wool Hall descubre que tenerlas más arriba en las paredes ha liberado mucho espacio para los bastidores de equipos y las mesas de programación. La pared frontal superior también alberga el sistema de aire y los monitores de vídeo para el ordenador de escritorio y las señales de estudio.

• Tanto la sala de estudio como la sala de control tienen luz natural completa, con grandes ventanales que ofrecen vistas rústicas del campo. Además de los Lexicon y AMS habituales, Wool Hall ha adquirido algunos elementos bastante clásicos de fueraborda a lo largo de los años. Muchos son trabajos de válvulas, incluido un ecualizador Pultec y un limitador de corte de dos canales Fairchild, que a Van le gusta especialmente. Como también tiene un complemento completo de 70 micrófonos para elegir, no es difícil ver por qué muchos clientes vuelven una y otra vez.

• El consejo de David con respecto a la acústica es sencillo. "Puedes gastar todo el dinero que quieras en el diseño de la sala y en los altavoces y, aun así, no conseguir lo que quieres. Por otro lado, puedes conseguir buenos resultados, incluso si trabajas con un presupuesto limitado. Asegurarte de que no hay paredes paralelas te permitirá empezar con buen pie", afirma.

Stuart Litobarski - The Mix