Difusores Acústicos

El difusor acústico es uno de los elementos fundamentales de la acústica de estudio. El principio no es exclusivo de la acústica de estudio, pero no lo confunda con los conductos difusores de un sistema de aire acondicionado. La difusión acústica tiene que ver con la creación de una gran cantidad de reflexiones ricas en todas las superficies. Se trata de controlar el flujo de energía sonora en el estudio. Más adelante en este artículo, le mostraremos cómo construir una versión sencilla propia.

Difusor Sound Acoustic Studio «Sirius»

La difusión acústica se produce de forma natural o en ciertas estructuras artificiales cuando las características arquitectónicas son lo suficientemente variadas como para romper el sonido. Por ejemplo, las iglesias tienen una buena acústica difusa porque tienen una forma arquitectónica compleja. La piedra áspera constituye una excelente superficie difusora natural, especialmente en las frecuencias más altas, debido a su textura superficial aleatoria y su composición irregular. Y el yeso ornamental, los paneles de madera y los nichos profundamente festoneados, tan a menudo una característica de las salas de conciertos, sirven para generar mucha difusión.

En las mejores salas de conciertos, los adornos arquitectónicos crean mucha difusión, lo que da como resultado una acústica muy apreciada tanto por los músicos como por el público. Se convirtió en una práctica habitual en los estudios dedicados a las orquestas instalar un tratamiento difusor en las paredes y el techo, tal vez en un esfuerzo inconsciente por recrear las condiciones de una sala de conciertos. Se probaron varios sistemas. Un método consistía en construir trampas de graves de tal manera que proporcionaran difusión y absorción de graves. Las superficies frontales de las trampas de graves se incorporaron en formas trapezoidales, rectangulares, piramidales y policilíndricas (curvas).

Reflexiones laterales difusas

La mayoría de las personas que han intentado utilizar indiscriminadamente estas técnicas en los estudios de hoy en día han encontrado decepcionantes los resultados. Creo que la acústica ha avanzado un poco desde aquellos días, y nos hemos vuelto más críticos, especialmente desde la llegada de la grabación digital con su rango dinámico profundamente revelador. Con la excepción de la parte frontal de una sala de control "libre de reflejos", los difusores de panel de estilo antiguo ya no son adecuados para hacer frente a las configuraciones modernas. La moda actual es un sistema que utiliza un difusor QR técnico, basado en una secuencia matemática de longitud máxima.

Estos difusores fueron propuestos originalmente para su uso en acústica por un acústico alemán llamado Manfred Schroeder. El difusor Schroeder fue explotado en salas de conciertos de todo el mundo, por exponentes como el arquitecto neozelandés Harold Marshall, después de una investigación en colaboración con el acústico Mike Barron. Los difusores se pueden encontrar en salas de conciertos en Christchurch, en Wellington y ahora en muchos otros lugares del mundo. Proporcionan potentes reflexiones laterales de apoyo al sonido orquestal. Las investigaciones de Mike Barron y Manfred Schroeder habían demostrado que la existencia de reflexiones laterales difusas y el consiguiente aumento de la disimularidad bilateral eran una característica importante para mejorar la percepción espacial. El sonido orquestal parecía envolver al público cuando existían estas reflexiones laterales difusas, lo que aumentaba enormemente el disfrute del público durante la interpretación.

Difusor 2D – QRD para obtener un sonido envolvente y de la máxima calidad.

Si lees libros antiguos sobre acústica de estudio, aprenderás que, cuando se establecieron los estudios de radio por primera vez, los ingenieros comprendieron casi de inmediato que el sonido del micrófono sería inaceptable. Tenía demasiado eco. Probaron varias soluciones, una de las más prácticas fue cubrir las paredes con cortinas. Después de un tiempo, descubrieron que quedaban defectos en el sonido y comenzaron a buscar una explicación en los modos de la sala. En salas más grandes, los defectos de la sala generalmente se podían eliminar colocando micrófonos cercanos a los instrumentos. En estudios más pequeños, esto no siempre era posible. Ahora sabemos que una combinación de trampas de graves y difusores habría resuelto muchos de sus problemas.

Los ames o los odies, los difusores llegaron para quedarse, y a lo grande. El precio ha bajando considerablemente y ya es asequible para el músico que trabaja desde casa. Son la superficie más difusora conocida por el hombre, incluso más difusora que la piedra en bruto, que es en sí misma mucho más difusora que una pared simple. Un rayo de sonido geométrico que golpea un difusor desde cualquier ángulo se dispersará en un patrón omnidireccional. Esto significa que la energía, en lugar de simplemente reflejarse, se dispersa en una miríada de lóbulos, en todas las direcciones posibles. Por lo tanto, la reflexión se reduce en intensidad al distribuir las pérdidas.

Eliminar las reflexiones

La ventaja en la sala de control es obvia. Uno de los requisitos del sonido estereofónico es que el sonido proveniente, por ejemplo, del altavoz izquierdo no rebote en la pared trasera hacia el oído derecho y se mezcle con el sonido del oído derecho, neutralizando así la información de la imagen estereofónica. Con el difusor de pared trasera se tiene una ventaja real, porque el sonido dispersado por la pared trasera induce una correlación cruzada interaural mínima. En pocas palabras, tiene el efecto de eliminar las reflexiones de la pared trasera. Un avance notable.

Un trabajo pionero en la BBC se centró en otra forma de añadir difusión. Se instaló en un techo suspendido convencional. El ingeniero de investigación de la BBC, R. Walker, realizó un experimento en el que se reemplazaron las placas del techo de un estudio de música en el centro de televisión por placas "difusoras" 2-D. Consiguieron eliminar casi por completo un molesto bocinazo que se escuchaba cuando se quitaba la alfombra a petición del personal operativo. El diseño de Walker se basaba en una versión cuantificada de una secuencia de raíz primitiva.

El RPG Skyline es una fabricación íntegramente en 2D, excepto que se han eliminado los separadores entre los huecos. El Skyline se puede montar en un falso techo o en la pared.

Aunque ocupa poco espacio, el Skyline difundirá eficazmente las frecuencias psicoacústicas tan importantes, lo que lo hace ideal para uso vocal. Inicialmente se ofrecen en blanco y se pueden pintar, y se espera que se conviertan en un valioso elemento de estudio y deberían resultar bastante eficaces para eliminar las molestas reflexiones elevadas. Añadir difusores a la mitad superior de la sala puede dar resultados inmediatos, ya que crea un entorno acústico difuso y, por lo tanto, neutro para los músicos de pie, sin causar una absorción vertical excesiva. Seamos realistas, en un estudio casero el micrófono suele estar más cerca del techo que del suelo. Para un presupuesto que puede no alcanzar para una sala completa, tratar una pequeña zona por encima de la posición del micrófono vocal es la solución ideal.

Enmascaramiento bilateral

En los estudios de grabación, los difusores QR se suelen ver sobre las cajas de batería y las cabinas de voz. Sin embargo, su principal aplicación es en la sala de control, donde se utilizan para mejorar el enmascaramiento bilateral, al colocarse en el plano medio (una división central imaginaria a través del medio de la sala, de modo que el oído izquierdo de los operadores estaría a un lado y el oído derecho al otro). Las primeras reflexiones se producen en el camino más corto entre los monitores y los oídos (no es necesariamente el primer rebote). Con un diseño sin reflexiones, la primera reflexión suele producirse en la pared trasera y, tal vez, en el techo. Por lo tanto, para lograr la máxima eficiencia, los difusores de la serie QR se colocan en la pared trasera y en el techo. Por supuesto, se pueden colocar con la misma eficacia en la pared frontal, aunque este espacio suele estar ocupado por la ventana de observación, por lo que no es tan práctico. En una sala de control sin reflexiones, la pared frontal actúa efectivamente como un difusor, excepto que difunde o difracta solo en las frecuencias más altas.

Cuando una onda sonora choca contra una pared de una habitación, se refleja de forma similar a la luz en un espejo. Si el sonido choca "de frente", la mayor parte del reflejo vuelve directamente a la habitación. Véase la figura 1, que muestra los patrones de reflexión de un panel plano (curva discontinua) y un difusor QR (curva sólida). El gráfico muestra el sonido en la mitad superior de lo que parece una "rueda de carro", llamada gráfico polar.

Figura 1

Los "rayos" indican la dirección y la altura de una curva alrededor de los círculos muestra el nivel de sonido en cada dirección. La pared está representada por la línea horizontal que pasa por el centro de los círculos. Observe que el difusor QR refleja el sonido por igual en todas las direcciones, aunque el sonido original provenga de una sola dirección, como lo marca la flecha hacia abajo.

Figura 2

En la Fig. 2, la onda sonora se ha movido y ahora llega desde un ángulo de 45 grados, a la derecha del gráfico. Mientras que el reflejo del panel plano obedece a la ley del espejo al rebotar como el frente de onda discontinuo de la izquierda, el reflejo del difusor QR conserva su patrón omnidireccional. Sorprendentemente, la forma del reflejo apenas ha cambiado con respecto a la Fig. 1, cuando el sonido llegaba "de frente" a la pared. Cualquiera sea el ángulo desde el que un sonido impacte en el difusor QR, siempre se reflejará de esta manera omnidireccional.

Figura 3

En la Fig. 3, un gráfico de contorno TEF muestra la respuesta de un panel plano cuando el sonido rebota en él. Debes ver este tipo de gráfico como si estuvieras mirando directamente hacia la superficie del mar. Las "ondulaciones" representan excitaciones de las olas. Compara la Fig. 3, del panel plano, con un difusor QR que se muestra en la Fig. 4.

Figura 4

Ahora la reflexión es mucho más compleja, las ondas se dispersan en todas las direcciones. Esto es especialmente notable en las frecuencias psicoacústicas más altas que se ven a la derecha del gráfico. Estás viendo un campo de sonido difuso que tendrá una calidad acústica constante, independientemente de tu posición de escucha dentro de la habitación.

Figura 5

La figura 5 demuestra claramente por qué los paneles planos convencionales deben considerarse principalmente reflectores; son difusores singularmente malos. El pico de la izquierda indica el sonido que golpea el panel. La ausencia casi total de energía no especular, a la derecha del gráfico, significa que la mayor parte del sonido ha rebotado directamente hacia el espacio de escucha de la sala. Comparemos esto con el alto nivel de difusión controlada y rica que produce un difusor QR, como se muestra en la figura 6. En esta situación, el reflejo se convierte en energía difusa y se aleja bien de los oídos del operador.

Figura 6

Si tienes un mínimo de conocimientos de carpintería, deberías poder hacer frente a este problema. Vamos a construir un difusor de 0,8 metros de alto por 0,4 metros de ancho por 0,2 metros de profundidad, simplemente por el bien de la economía. Este es un tamaño de compromiso conveniente, ya que deberías poder construir dos usando el material de una lámina estándar de 8 pies x 4 pies, con un desperdicio mínimo. No te preocupes de que el tamaño elegido pueda comprometer teóricamente el rendimiento acústico, para el uso en estudios domésticos los resultados deberían ser más que adecuados.

La pared trasera de la Gran Sala desalienta la deambulación, además de difundir los sonidos producidos por los innumerables clientes e invitados de Peter Gabriel.

Los difusores estándar vienen en tamaños arquitectónicos estándar, como 1,2 x 0,6 metros. Si descubres que necesitas difusores que encajen exactamente en las dimensiones de una habitación determinada, entonces deberías pedirles a consultores acústicos calificados en este trabajo que los especifiquen individualmente. El boceto de la Fig. 7 muestra las dimensiones y la construcción básica.

Figura 7: Difusión DIY, construcción básica.

Así es como se hace:

1. Marca tus materiales. El tamaño total del difusor será de 0,8 x 0,4 x 0,2 metros. El espaciado de los pozos (la distancia regular entre cada separador de pozos) debe ser de alrededor de 0,055 metros.

2. La secuencia de profundidad de los pozos es crucial para el correcto funcionamiento del difusor QR. Las profundidades de los pozos son: 0 (ancho medio), 0,05, 0,2, 0,1, 0,1, 0,2, 0,05, 0 (ancho medio) metros, comenzando desde cada extremo. El séptimo pozo de profundidad cero en realidad está dividido en dos bridas de ancho medio, a ras de la carcasa frontal en cada lado.

3. Ahora comienza la construcción. Primero, debes construir los cuatro lados de una caja; MDF de 10 mm sería un material ideal para usar. Te ayudará tener acceso a herramientas eléctricas y una fresadora.

4. Deberías haber ensamblado los cuatro lados de una caja. Fresas en ranuras, seis de ellas, espaciadas de manera uniforme en las secciones superior e inferior, para colocar los separadores de pozos.

5. Ahora colocas seis separadores verticales en la caja. Estos deben ser delgados, pero razonablemente fuertes, un contrachapado de 6 mm serviría. Redondear los bordes frontales reducirá los reflejos especulares.

6. A continuación, debe instalar una parte posterior, a la profundidad correcta para cada hueco, en cada uno de los huecos ranurados que ha creado. Fíjelos con alfileres y péguelos en su posición. Nuevamente, el MDF sería ideal para esto. Corte cada parte posterior con precisión al tamaño. Es posible que necesite pequeños bloques de listones de madera fijados detrás para mantener las partes posteriores en su lugar. Cualquier espacio debe rellenarse con una mezcla de serrín y pegamento para madera, para hacer un sello hermético.

7. Puede fijar un panel trasero de MDF de 10 mm para cerrar la parte trasera para uso independiente. Sugeriría rellenar los huecos traseros con lana de roca para evitar resonancias, pero esto depende completamente de usted.

8. Ahora debería haber completado su primer difusor. Construya el segundo y termine ambos lijándolos y pintándolos para que coincidan con el esquema de colores de su estudio.

9. Coloque los difusores terminados uno al lado del otro en el centro de la pared trasera de su estudio, utilizando placas de espejo y tornillos u otros elementos de fijación adecuados.

He diseñado este difusor para que te ofrezca una respuesta de frecuencia utilizable desde 490 Hz hasta 2830 Hz, lo que debería ser ideal para el estudio en casa. Como proyecto de carpintería, utiliza algunas uniones complicadas. Si la tarea te parece un poco superior a tus posibilidades, no te preocupes, puedes comprar módulos difusores listos para usar, a un precio que no le dará escalofríos a tu director bancario. Por último, pero no por ello menos importante, recuerda que este proyecto se presenta en nombre del entretenimiento, así que no olvides divertirte construyéndolo.

El arte de la instalación

La instalación de difusores QR en su estudio debería hacer maravillas con la acústica del mismo. Notará una mejora real a medida que aumente la cantidad instalada. Ocho o más serían lo ideal. No dude en cubrir una pared entera de esta manera. Eliminarán eficazmente la influencia de cualquier superficie en la que estén instalados, haciendo que la sala suene como si fuera mucho más grande. Instálelos en la pared trasera de su sala de control, comenzando por la ubicación central. También está bien colocarlos en la pared frontal de la sala de control. Descubrirá que, en combinación con algunas baldosas acústicas, este tratamiento mejorará la imagen estéreo. La apariencia también es importante y no tiene que hacer estos difusores solo con MDF o madera contrachapada. Puede usar metal, plástico, espejos o vidrio. Incluso puede construir ventanas al estilo de un difusor QR.

Las áreas más grandes de difusor se construyen apilando módulos difusores uno encima del otro y al lado del otro. La frecuencia de funcionamiento de un difusor está determinada por sus dimensiones físicas, como ocurre con un altavoz. Para ampliar la cobertura de frecuencias, se puede utilizar una configuración fractal. En este caso, los módulos QR se montan en una pared que, a su vez, tiene la forma de un difusor QR. El patrón "recursivo", que recuerda a las muñecas rusas, se diseña utilizando la teoría fractal. Los difusores que funcionan a bajas frecuencias tienen pozos muy profundos. En las salas más pequeñas, típicas de un estudio casero, no debería ser necesaria una difusión profunda.

¿Sabía que el número de pozos de un difusor QR puede ser cualquier número primo impar que satisfaga las relaciones de diseño? Este número puede ser once, trece, diecinueve, incluso cuarenta y tres o más. En la práctica, se suele elegir siete, simplemente porque crea un difusor con la menor profundidad en comparación con la frecuencia de corte de graves. Siete también tiene otras ventajas, ya que no es tan susceptible a la absorción diafragmática o de baja frecuencia. Idealmente, un difusor debería tener solo difusión, no absorción. En la práctica, y debido a la absorción diafragmática, esto no siempre es posible. Por lo tanto, cuando se instala una gran cantidad de difusores QR, siempre es recomendable que se realice una puesta a punto del estudio posteriormente.

Prueba de Sonido

Una vez que haya instalado los difusores, ¿cómo se mide la mejora? Bueno, siempre está el CD Soundcheck con su rutina de prueba de 1/3 de octava. Pruebe el micrófono en varias posiciones en la sala. En una buena sala con difusor, los resultados en cada posición deberían ser bastante similares. Si encuentra partes de la sala en las que los resultados varían enormemente, esto demuestra que todavía no tiene una difusión adecuada en las frecuencias en cuestión. La respuesta puede ser distribuir un poco más el resto del tratamiento acústico, como las baldosas acústicas, en lugar de colocar todo el mismo tipo en una pared o superficie.

Stuart Litobarski es ingeniero electrónico y acústico, así como músico de grabación. Su empresa con sede en Bath, Soundwave Acoustics, se especializa en diseño de estudios y consultoría acústica.

Stuart Litobarski - The Mix