Diseño de un sistema de audio y vídeo para la simulación de conciertos al aire libre

(1)

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y

ELÉCTRICA

“DISEÑO

DE UN SISTEMA DE AUDIO Y VIDEO PARA LA SIMULACIÓN

DE CONCIERTOS AL

AIRE LIBRE”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO EN

COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

PRESENTA:

LILIANA FERRARA VILLEGAS

ASESORES: SERGIO GARCÍA BERISTAIN

JOSÉ JAVIER MUEDANO MENESES

(2)

(3)

3 recibido en la vida.

A mis padres, por siempre estar ahí para apoyarme y demostrarme su cariño durante toda mi vida, y haberme impulsado a terminar este proyecto.

A mis asesores, los profesores Beristain y Muedano, por su tiempo, su dedicación, y haberme tenido paciencia estos años.

A mi amiga Marisol, por tantos años de estar presente, de una amistad duradera.

A mis amigos de vocacional, Rosa y Erick, por esa amistad de poco más de una década y seguir estando en mi vida apoyándome.

A mis amigos de carrera, Carlos, Ángel, Edder y Arturo, por tantos momentos compartidos y esa amistad que me han brindado.

A mis compañeros que me ayudaron en ese primer intento de medición de ruido, por el tiempo que se dieron para mí.

Al Dr. Soriano por su apoyo, su tiempo y sus consejos.

A mis “tres abuelas” (mis dos abuelas y mi bisabuela), por haber sido un ejemplo de

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4 ÍNDICE

Pág. ÍNDICE DE FIGURAS __________________________________________________ 8

ÍNDICE DE FÓRMULAS _______________________________________________ 10

ÍNDICE DE TABLAS __________________________________________________ 10

OBJETIVO __________________________________________________________ 11

JUSTIFICACIÓN _____________________________________________________ 11

INTRODUCCIÓN _____________________________________________________ 12

ANTECEDENTES ____________________________________________________ 14

CAPÍTULO 1. SONIDO Y AUDICIÓN _____________________________________ 18 1.1 EL SONIDO: ELEMENTOS EN SU PROPAGACIÓN _____________________ 18

1.1.1 Reflexión ____________________________________________________ 18

1.1.2 Refracción ___________________________________________________ 18

1.1.3 Difracción ___________________________________________________ 19

1.1.4 Absorción ___________________________________________________ 20

1.1.5 Eco ________________________________________________________ 20

1.2 CONSIDERACIONES ACÚSTICAS AL AIRE LIBRE _____________________ 21

1.2.1 Variación de nivel por la ley inversa de los cuadrados _________________ 21

1.2.2 Atenuación por humeda ________________________________________ 21

(5)

5 1.3 CONCEPTOS PSICOACÚSTICOS __________________________________ 26

1.3.1 Sonoridad ___________________________________________________ 26

1.3.2 Percepción de sonoridad _______________________________________ 30

1.3.3 Percepción de la dirección de la fuente de sonido ____________________ 30

1.3.3.1 Diferencia de tiempo interaural ________________________________ 30

1.3.3.2 Diferencia de sonoridad interaural _____________________________ 30

1.3.3.3 Diferencia de fase __________________________________________ 31

1.3.4 El efecto Haas (o de precedencia) ________________________________ 31

1.3.5 Norma mexicana de exposición al ruido ____________________________ 33

CAPÍTULO 2. ASPECTOS TÉCNICOS ____________________________________ 34 2.1 SISTEMAS DE AUDIO ____________________________________________ 34

2.1.1 Sistemas de refuerzo sonoro ____________________________________ 36

2.1.1.1 Arreglos lineales ___________________________________________ 38

2.1.1.1.1 Propagación (campo cercano y campo lejano) ________________ 39

2.1.1.1.2 Distancia crítica ________________________________________ 40

2.1.1.1.3 Directividad ___________________________________________ 41

2.2.1.2 Sensitividad de un altavoz __________________________________ 42

(6)

6 2.3 TRANSMISIÓN VÍA SATÉLITE _____________________________________ 46

2.3.1 Transmisión de video __________________________________________ 49

2.4 REALIDAD VIRTUAL _____________________________________________ 50

CAPÍTULO 3. PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO _________________________ 51 3.1 PLANTEAMIENTO FÍSICO _________________________________________ 51

3.2 PLANTEAMIENTO ACÚSTICO _____________________________________ 52

3.3 PLANTEAMIENTO VISUAL ________________________________________ 53

CAPÍTULO 4. DESARROLLO DEL PROYECTO _____________________________ 55

4.1 ESPACIO PARA LA PROPUESTA ___________________________________ 55

4.1.1 Descripción __________________________________________________ 55

4.1.2 Croquis de ubicación __________________________________________ 56

4.1.3 Plano de dimensiones del lugar y de los puntos de medición de ruido

ambiente ________________________________________________________ 57

4.1.4 Fotografías del lugar ___________________________________________ 58

4.1.5 Condiciones climatológicas y acústicas ____________________________ 61

4.2 ALTAVOCES ELEGIDOS __________________________________________ 62

4.3 MEDICIONES DE RUIDO AMBIENTE ________________________________ 64

4.3.1 Tabla de medición de ruido ambiente ______________________________ 64

4.4 CÁLCULOS ____________________________________________________ 65

(7)

7 4.5.1 Plano de distribución del sistema de audio y video ___________________ 71

4.5.2 Distribución del campo sonoro ___________________________________ 72

4.6 COMPROBACIÓN DE CÁLCULOS DE DISTANCIA CRÍTICA _____________ 76

4.7 PERCEPCIÓN SONORA PARA EL DISEÑO ___________________________ 78

4.8 MODELO GRÁFICO ______________________________________________ 79

4.9 DESCRIPCION DEL SISTEMA PROPUESTO __________________________ 82

4.11 DIAGRAMA A BLOQUES DEL SISTEMA ____________________________ 83

4.12 DIAGRAMA DE CONEXIÓN DEL SISTEMA __________________________ 84

4.13 POTENCIA DE CONSUMO DEL EQUIPO PROPUESTO ________________ 85

4.14 ESTUDIO ECONÓMICO _________________________________________ 86

CONCLUSIONES ____________________________________________________ 88

BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________________ 91

ANEXO 1. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS ALTAVOCES ELEGIDOS __ 94

ANEXO 2. ORIENTACIÓN DE UNA ANTENA PARABÓLICA HACIA UN SATÉLITE

(8)

8

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Fotografía del Festival Corona Capital México D.F. ___________________ 14

Figura 2. Reflexión en una superficie plana _________________________________ 18

Figura 3. Reflexión difusa para longitudes de onda corta ______________________ 18

Figura 4. Refracción ___________________________________________________ 19

Figura 5. Difracción por abertura _________________________________________ 19

Figura 6. Absorción ___________________________________________________ 20

Figura 7. Eco ________________________________________________________ 21

Figura 8. Efecto de la temperatura en el sonido ______________________________ 22

Figura 9. Efecto del viento en dirección contraria a la fuente sonora ______________ 23

Figura 10. Niveles de presión sonora indicando límites mínimo _________________ 25

Figura 11. Curvas de igual sonoridad de Fletcher y Munson ____________________ 27

Figura 12. Curvas de igual sonoridad de Suzuki y Takeshima ___________________ 28

Figura 13. Curvas de ponderación acústica _________________________________ 29

Figura 14. Zonas de integración y eco para sonidos con retardo y diferencia de nivel 32

Figura 15. Arreglo lineal ________________________________________________ 38

Figura 16. Pérdidas de nivel de presión sonora en campo cercano y campo lejano __ 41

Figura 17. Radiación de una fuente puntual _________________________________ 41

Figura 18. Radiacion de una fuente hemisférica _____________________________ 41

(9)

9 Figura 22. Realidad virtual ______________________________________________ 50

Figura 23. Imagen de video de festival musical internacional (toma central del escenario) __________________________________________________________ 53

Figura 24. Imagen de video de festival musical internacional (toma de pantalla lateral) ___________________________________________________________________ 54

Figura 25. Imagen de video de festival musical internacional (toma de pantalla lateral 2) ___________________________________________________________________ 54

Figura 26. Campos de beisbol lado norte ___________________________________ 58

Figura 27. Campos de beisbol lado sur ____________________________________ 58

Figura 28. Campos de beisbol lado este 1 __________________________________ 59

Figura 29. Campos de beisbol lado este 2 __________________________________ 59

Figura 30. Campos de beisbol lado oeste 1 _________________________________ 60

Figura 31. Campos de beisbol lado oeste 2 _________________________________ 60

Figura 32. Altavoces elegidos ___________________________________________ 63

Figura 33. Software de simulación acústica NS-1 ____________________________ 69

Figura 34. Simulación con arreglos lineales _________________________________ 72

Figura 35. Simulación con arreglos lineales (acercamiento) ____________________ 74

Figura 36. Acercamiento a uno de los arreglos lineales propuestos ______________ 75

Figura 37. Simulación únicamente con altavoces de frecuencias medias y altas ____ 76

(10)

10 Figura 39. Ejemplo de ubicación de personas en el diseño con los arreglos lineales propuestos. _________________________________________________________ 78

Figura 40. Acercamiento descriptivo al modelo gráfico ________________________ 80

Figura 41. Acercamiento al modelo gráfico con mayor detalle ___________________ 81

ÍNDICE DE FÓRMULAS

1. Fórmula de propagación del sonido ____________________________________ 22

2. Distancia de la fuente lineal al campo lejano ______________________________ 40

3. Fórmula de sensitividad del altavoz en base a la distancia ___________________ 42

4. Fórmula de sensitividad del altavoz en base a la potencia ___________________ 43

5. Fórmula de sensitividad del altavoz en base a la potencia y la distancia _________ 43

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Condiciones de exposición al ruido de la norma NOM-011-STPS-2001 ____ 33

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11

OBJETIVO

Proponer un diseño de un sistema de audio y video en un espacio al aire libre que simule un concierto realizado en otro espacio abierto.

JUSTIFICACIÓN

En la actualidad existen diferentes formas de transmisión de conciertos a distancia, en su mayoría de conciertos masivos o festivales de música que suelen realizarse en grandes espacios al aire libre, ofreciendo a la audiencia disfrutar de conciertos en vivo o grabados, ejemplos de estas transmisiones son los conciertos por internet y proyecciones en salas de cine o auditorios, las cuales logran acercar al público a eventos musicales masivos que se realizan en otras partes del mundo, pero al ver estas transmisiones en un recinto cerrado o frente a la pantalla de una computadora, se tiene un ambiente que es diferente al que se vive en los conciertos en espacios abiertos.

Por ello con este proyecto se busca que, al hacer la transmisión también en un espacio al aire libre, es decir, con un ambiente más cercano al de un concierto masivo, el público pueda tener una experiencia más cercana a un concierto real, ofreciendo una nueva forma de espectáculo musical.

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12

INTRODUCCIÓN

En la actualidad la industria del entretenimiento ha ido creciendo y buscando nuevas formas.

Una de ellas es la transmisión de conciertos a distancia a través de las pantallas de cine. En este caso las pantallas de cine han proyectado tanto eventos pasados como en vivo. También se han hecho este tipo de transmisiones en recintos como auditorios, donde el público puede disfrutar tranquilamente de la proyección.

Otra herramienta que ha ayudado a esto es Internet, a través de este medio, cada vez más se realizan más transmisiones de conciertos en vivo, las cuales dan al público la posibilidad de ver un espectáculo al que quiera asistir, pero no pueda por motivos de tiempo, falta de recursos, o mucha lejanía con el lugar donde se llevará a cabo.

Los tipos de transmisiones mencionados anteriormente, dan la posibilidad de ver conciertos que por distancia y economía sea complicado asistir, pero la mayoría de los conciertos transmitidos son masivos, por lo que verlos dentro de una sala de cine o en casa a través de internet, da una experiencia distinta a lo que se vive estando en un concierto masivo real.

Por lo anterior, este proyecto da una propuesta para que, en el caso particular de los conciertos al aire libre, la transmisión sea realizada también al aire libre, de manera que el espectador se encuentre en un ambiente muy similar al del concierto, teniendo una experiencia más cercana a la que se vive al estar en un concierto masivo.

Esta tesis se divide en 4 capítulos:

En el capítulo 1 se encuentran los conceptos teóricos de acústica que se relacionan con el sistema que se diseñó.

El capítulo 2 contiene conceptos y descripciones de la parte técnica del proyecto, como son el equipo utilizado y conceptos tecnológicos.

En el capítulo 3 se describe el planteamiento del diseño que se hizo, en la parte física, la parte de audio y la parte visual.

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13 para hacer la propuesta del diseño.

 También se eligió el equipo necesario para la parte acústica del sistema.

 Se hicieron cálculos correspondientes de la parte de acústica para sustentar la propuesta.

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ANTECEDENTES

TIPO DE CONCIERTOS QUE SE REALIZAN EN ESPACIOS ABIERTOS

Los conciertos con más frecuencia realizados al aire libre, son generalmente masivos, festivales de música, o de artistas de mucha demanda, por ello, generalmente son llevados a cabo en áreas verdes, terrenos baldíos o en recintos grandes como estadios.

CONCIERTOS POR INTERNET

Cada vez más, conciertos de diversos géneros se transmiten en vivo por medio de internet.

A continuación se muestra parte de un artículo que hace referencia a estas transmisiones:

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15

en el sitio de Youtube, con la leyenda “One band, Onestage” (“Una banda, un

escenario”). Ellos fueron pioneros no sólo en la reproducción en vivo a través de la

web, sino que tenían cámaras que grabaron desde el escenario, dando diversas perspectivas del suceso.

El concierto del ex Beatle Paul McCartney en México fue transmitido en la web debido a la gran demanda que tuvo su presentación en el Foro Sol de esta ciudad, el 28 de mayo de 2010. Ahora es la estación de radio de Exa la que se encargará de que México cuente con su propia línea de transmisión de conciertos.

Fuente: eluniversal.mx

TRANSMISIONES DE CONCIERTOS EN RECINTOS

Otra de las formas en las que el público puede ver conciertos a distancia es a través de las transmisiones en recintos cerrados, tales como salas de cine y auditorios. En México la cadena Cinepolis y el Auditorio Nacional son donde pueden verse la mayoría de estas transmisiones.

Ahora se muestra una lista de los conciertos que se han transmitido en Estados Unidos y las ganancias que han generado dichas transmisiones. Además se muestra una lista de los conciertos transmitidos en México.

CONCIERTOS TRASMITIDOS EN EU Y MÉXICO

EN EU:

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16 A continuación los conciertos transmitidos en E.U:

1. Justin Bieber: Never Say Never

Recaudación: 73,013,910 dólares. Producción 13 mdd.

2. Hannah Montana/Miley Cyrus: Best of Both Worlds Concert Tour Recaudación 65,281,781 dólares.

3. Jonas Brothers: The 3D Concert Experience Recaudación 19,162,740 dólares.

4. Madonna: Truth or Dare

Recaudación 15,012,935 dólares Producción: 4.5 mdd.

5. Glee The 3D Concert Movie

Recaudación 11,852,258 dólares Producción: 9 mdd.

6. U2 3D

Producción 10,363,341 dólares.

EN MÉXICO:

 Thalía

Primera Fila.

 OV7

Primera Fila.

 U2

U2 3D Tour Vértigo.

 Depeche Mode

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17 Unplugged MTV.

 Alejandra Guzmán

En concierto con Moderatto.

 Pearl Jam

Documental PJ20.

 Metallica, Antrax. Slayer y Megadeth The Big 4.

 Kylie Minogue Les Folies 2011.

 Red hot chilli peppers desde Berlin.

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18

DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUDIO Y VIDEO PARA CAPÍTULO 1. SONIDO Y AUDICIÓN LA SIMULACIÓN DE CONCIERTOS AL AIRE LIBRE

CAPÍTULO 1. SONIDO Y AUDICIÓN

1.1 EL SONIDO: ELEMENTOS EN SU PROPAGACIÓN

1.1.1 Reflexión

Es un fenómeno que se produce al incidir una onda con un objeto al que no puede rodear ni traspasar, lo que produce que el ángulo de onda reflejada sea igual al ángulo de onda incidente si la superficie es plana, si la superficie no es plana se produce la llamada reflexión difusa, donde al chocar las ondas incidentes se dispersan.

1.1.2 Refracción

Es cuando una onda sufre una desviación en la dirección de propagación, esto cuando pasa de un medio a otro. En la refracción el ángulo de refracción no es igual al de reflexión, porque al haber un cambio en el medio, hay un cambio en la velocidad de propagación.

Figura 3. Reflexión difusa para longitudes de onda corta.b

(19)

19 Velocidad en el medio 1

Velocidad en el medio 2

.

1.1.3 Difracción

Es el fenómeno que se da cuando una onda rodea un obstáculo o se propaga a través de una pequeña abertura. Su magnitud depende de la relación que existe entre la longitud de onda y el tamaño del obstáculo o abertura. Si la abertura u obstáculo es grande comparado con la longitud de onda, el efecto de difracción es pequeño. De otro modo, si el tamaño de la abertura u obstáculo es comparable a la longitud de onda o menor, el efecto es grande y la onda no se propaga en la dirección de los rayos rectilíneos, si no que se dispersa como si procediera de una fuente puntual.

[image:19.612.74.495.71.352.2]

a,b,c,d_{López Feo Daniel,}_{Ingeniería del sonido sistemas de audio en directo}_{, Starbook, 2009, España.}

[image:19.612.220.359.511.623.2]

Figura 4. Refracción.c

(20)

20

1.1.4 Absorción

Al chocar una onda con un objeto, será absorbida en mayor o menor medida, dependiendo del material que componga el objetivo. El factor de absorción dependerá de la frecuencia de la onda y describe el porcentaje de energía sonora que es absorbida por la superficie. El resto será reflejado o atravesará el objeto. También se debe considerar el tamaño del objeto: un objeto absorbente de pequeño tamaño no eliminará frecuencias graves.

Sonido incidente

Sonido reflejado

1.1.5 Eco

El eco se produce cuando hay una diferencia de tiempo entre el sonido directo de la fuente y el sonido reflejado tal que lo que se percibe son repeticiones del sonido original en lugar de un sonido más duradero. Esto quiere decir que el tiempo que ha tardado la onda en llegar a un objeto y volver al oyente es superior al tiempo de persistencia. El oído puede distinguir estos sonidos si el tiempo de persistencia es mayor a 0.1 segundos para sonidos musicales y 0.07 segundos para sonidos secos.

[image:20.612.234.407.294.422.2]

Para que se produzca eco la superficie reflejante debe estar separada del foco sonora una cierta distancia: 17 metros para sonidos musicales y 11.34 metros para sonidos secos M ate rial ab sorben te

(21)

21

1.2 CONSIDERACIONES ACÚSTICAS AL AIRE LIBRE

1.2.1 Variación de nivel por la ley inversa de los cuadrados.

Cuando el sonido se propaga a través del aire, suponiendo una fuente puntual, la energía sonora se distribuye en forma esférica, por lo que al doblar la distancia, la superficie de la esfera de cuadruplica, haciendo que la energía por unidad de área se vea disminuida en la misma proporción.

Lo anterior significa que el sonido se hace más débil al alejarse de la fuente, para ser más exactos, se produce una reducción de 6dB al duplicar la distancia.

1.2.2 Atenuación por humedad.

Al calcular la pérdida de presión sonora a medida que se va alejando de un altavoz con la ley inversa de los cuadrados, llegaremos a un valor teórico que es válido a cortas distancias, pero no a grandes distancias, lo cual se debe a la absorción del aire. Esta absorción es mayor para el aire seco que para el aire húmedo. Por otra parte la absorción del aire varía en función de la frecuencia. Se sabe que las frecuencias agudas desaparecen a mayor distancia, mientras las frecuencias graves permanecen en largas distancias.

Sonido incidente Sonido reflejado

Fuente sonora

[image:21.612.72.485.71.340.2]

Superficie reflejante

(22)

22

1.2.3 Efectos provocados por la temperatura y el viento.

A una temperatura de 22°C la velocidad del sonido que más suele usarse en cálculos es de 343m/s, para calcular la velocidad del sonido a diferentes temperaturas, se utiliza la siguiente fórmula:

_{� =} _. _√ _{+ �} 1)

1

Al cambiar la velocidad de propagación con la temperatura, también hay cambio en su frecuencia y por ende en su longitud de onda, por ello no es recomendable emplear filtros de banda muy estrecha en lugares cerrados ya que en estos aumenta la frecuencia, y por lo tanto la longitud de onda.

Al existir cambios en la temperatura a diferentes alturas, también se afecta al sonido. La refracción se produce al haber cambios de medio, o en este caso, cambios de capas de aire a distintas temperaturas. Si una fuente sonora radía desde una superficie fría, pero a más altura, la temperatura aumenta, lo que provoca que el sonido se doble y vuelva dentro de nuevo a la superficie, en el caso contrario, las ondas tienden a subir.

1 _{Lopez Feo Daniel,}_{Ingeniería del sonido sistemas de audio en directo}_{, Starbook, 2009, España, Pag.}

23.

Fu

en

te sono

ra Aire frio

Aire caliente Fu en te sono ra Aire frio Aire caliente

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23 En el caso del viento, se puede ver que provoca diferentes efectos: si sopla en dirección contraria al sonido, produce gradientes de temperatura cerca del suelo, con lo que el sonido resulta inclinado hacia arriba. Si por el contrario, el viento sopla en la misma dirección que el sonido también producirá gradientes de temperatura, pero en este caso el sonido se reflejara hacia abajo.

e.f _{Lopez Feo Daniel,}_{Ingeniería del sonido sistemas de audio en directo}_{, Starbook, 2009, España.}

Dirección del viento

Fu

en

te sono

ra

(24)

24

1.2.4 Efectos del ruido ambiente.

En una actuación en un sitio al aire libre es muy probable que se tengan diversas fuentes de ruido. Se dice que cuando se produce una diferencia de 10 dB entre dos sonidos diferentes, el sonido de nivel más elevado da la sensación de tener un nivel muy superior al que realmente tiene. A

Al emitir la fuente sonora en campo abierto, a medida que el sonido se aleja, la intensidad disminuye y el ruido exterior afectará más al sonido que se quiere emitir.

Si se coloca una estructura reflejante detrás de la fuente de sonido, se consigue que las ondas que se dispersarían hacia atrás, sean reflejadas hacia adelante, con lo que se concentrará más la intensidad sonora en dicha dirección y se logra que la distancia en la que ruido de fondo afecta sea mayor.

El público también tendrá un efecto de absorción de la intensidad, que se verá acentuada al alejarnos de la fuente. Si se coloca una grada frente a la fuente donde cada fila está más arriba que la anterior, se conseguirá una mejora de la intensidad sonora en la zona del público y también el ruido que genera el público sobre el suelo se verá disminuido.

(25)

25

1.2.5 Niveles de presión sonora de distintos ambientes

Como se puede apreciar, la música puede ir desde niveles de presión sonora muy bajos hasta niveles muy altos, acercándose al umbral del dolor de 120 dB.

g_{Recuero López Manuel,}_{Ingeniería Acústica}_{, Paraninfo, 2000, España., Pág. 298.}

RANGO AUDIBLE

MÚSICA

[image:25.612.169.471.232.474.2]

PALABRA

Figura 10. Niveles de presión sonora indicando límites mínimo

(26)

26

1.3 CONCEPTOS PSICOACÚSTICOS

1.3.1 Sonoridad

La sonoridad es una medida subjetiva de la intensidad con la que un sonido es percibido por el oído humano, es decir, es el atributo que permite ordenar sonidos en una escala del más fuerte al más débil, siendo su unidad el decibel.

La sensación sonora de intensidad (sonoridad) se agudiza para sonidos débiles y disminuye para sonidos fuertes, lo que se debe a que la audición humana no es lineal, sino logarítmica. La banda de frecuencias que escucha el ser humano es 20-20000 Hz, siendo el umbral de dolor 130 dB mientras que el umbral de audición es 0 dB.

La sonoridad es la capacidad de un sonido para producir una sensación sonora en nuestro cerebro. Esta depende de la intensidad de un sonido, pero también de su frecuencia, amplitud y otras variables, como la sensibilidad del oído de quien escucha y la duración del sonido.

Como la sonoridad no es una magnitud absoluta, lo que se hace es medir el nivel de sonoridad, es decir, determinar cómo es de fuerte un sonido respecto a otro. Para medir el nivel de sonoridad hay dos unidades, el fon y el son.

El fon está definido como la sonoridad de un sonido sinusoidal de 1 kHz con un nivel de presión sonora (intensidad) de 0 dB. Así, 0 dB es igual a 0 fon y 120 dB es igual a 120 fon. Eso siempre para sonidos sinusoidales con frecuencias de 1 kHz. Es la medida en dB de la intensidad sonora.

El fon es una unidad que no sirve para comparar la sonoridad de dos sonidos diferentes, sino que hace referencia a la sonoridad de un determinado sonido, y se debe a que se trata de una escala logarítmica

(27)

27 Dos tonos de frecuencia diferente y con igual intensidad sonora, se dice que cualitativamente son diferentes, pero son de la misma "línea isofónica", es decir, tienen igual sonoridad. Todos los puntos de una curva determinada representan los niveles de presión sonora que fueron tomados como igualmente sonoros.

[image:27.612.130.476.342.631.2]

Las primeras curvas de igual sonoridad fueron establecidas por Munson y Fletcher en 1930 y fueron recalculadas, más tarde, por Robinson y Dadson. Estas curvas sólo son válidas para un campo sonoro directo, dado que no tienen en cuenta que no percibimos por igual los sonidos si provienen de diferentes direcciones (campo sonoro difuso). También existen las curvas de igual sonoridad más actualizadas recalculadas por Yoiti Susuki y Hisashi Takeshima, que datan de 2004.

Figura 11. Curvas de igual sonoridad de Fletcher y Munson.h

h _{Acustica:Psicoacústica Capítulo 2,}

(28)

28

[image:28.612.122.487.160.476.2]

Figura 12. Curvas de igual sonoridad de Suzuki y Takeshima.i

Las curvas de Fletcher y Munson también fueron utilizadas para diseñar medidores de nivel de presión sonora que respondan a las características de nuestro sistema auditivo, a partir de la introducción de filtros similares a la curva de respuesta de nuestro sistema auditivo. Se usan los filtros de ponderación con curvas A, B y C (que dan lugar a las escalas de decibeles dB()A, dB(B) y dB(C)), donde las curvas A y luego la C son las más usadas. Comparando las curvas de Fletcher y Munson con las curvas de Suzuki y Takeshima, se puede notar estas últimas alcanzan una sonoridad máxima de 100fon, que es menor a lo mostrado en las curvas de Fletcher y Munson.

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29 Las curvas de ponderación alteran las características de la respuesta en frecuencia de acuerdo con una norma nacional o internacional, de modo que la indicación de un instrumento para medir un nivel de presión sonora de entrada, depende de la frecuencia que llega al micrófono y de la ponderación seleccionada.

En la siguiente figura se muestran las curvas de ponderación:

Las curvas se describen de la siguiente manera:

Curva A: Es la más utilizada, se aplica para simular la manera en que el oído humano percibe el sonido. Es la referencia que usan las leyes y reglamentos contra el ruido producido a cualquier nivel.

Curva B: Fue creada para modelar la respuesta del oído humano a amplitudes medias. En la actualidad es muy poco utilizada.

Curva C: Es utilizada para modelar la respuesta del oído a sonidos de gran amplitud. Ha ganado prominencia en la evaluación de ruidos en la comunidad, así como en la evaluación de sonidos de baja frecuencia en la banda de frecuencias audibles.

j _{Sonido y vibración en campo}_,

[image:29.612.137.480.241.453.2]

http://www.mundohvacr.com.mx/mundo/2011/11/sonido-y-vibracion-en-campo/

(30)

30

1.3.2 Percepción de sonoridad

A pesar de que la percepción de la magnitud de un sonido acústico está relacionada a su amplitud, no hay una simple relación directa. Como un efecto psicoacústico el sonido es afectado por ambos contextos de naturaleza y sonido. Es también difícil de medir porque es dependiente en la interpretación de lo que escuchan los oyentes. A este concepto se le denomina sonoridad.

1.3.3 Percepción de la dirección de la fuente de sonido

Al estar los oídos separados por la cabeza, esto produce un efecto de percepción acústica que está en función de la dirección del sonido.

Hay tres efectos de la separación de los oídos sobre las ondas sonoras: primero, los sonidos llegan en diferentes tiempos, segundo, tienen diferentes sonoridades, en tercer lugar, existe la diferencia de fase. Estos efectos son muy diferentes, así que se pueden considerar por separado.

1.3.3.1 Diferencia de tiempo interaural

Al estar la fuente de sonido en cierta dirección, va a afectar la forma en que se escucha. Si la fuente se encuentra a la izquierda, el oído izquierdo escuchará primero. En caso de que este a la derecha, el oído derecho percibirá primero al sonido. Si el sonido esta directamente enfrente, detrás, o en cualquier lugar en un plano medio, ambos oídos escucharan simultáneamente. La diferencia de tiempo entre los dos oídos dependerá de las longitudes que el sonido tenga con respecto a los oídos al viajar.

1.3.3.2 Diferencia de sonoridad interaural

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31 El efecto sombra de la cabeza es difícil de calcular, pero los experimentos parecen indicar que la relación de nivel entre los dos oídos varia de forma gradual de 0 a 20 dB, dependiendo de la frecuencia y del ángulo de dirección del sonido.

1.3.3.3 Diferencia de fase

Cuando una fuente sonora no está en un plano medio a los oídos, el ángulo (fase) y el tiempo con el que el sonido llega a cada uno de los oídos será diferente, el oído más cercano recibirá un sonido de mayor nivel que el oído más lejano, ya que el cráneo

proyecta una “sombra” y el oído más lejano recibirá el sonido con un pequeño retardo con respecto al oído más cercano.

Esta diferencia no sólo se da en función de la distancia entre los oídos y la orientación de la cabeza, sino también de la longitud de onda del sonido. Para tonos puros de muy baja frecuencia y por tanto de gran longitud de onda, la diferencia de fase entre el sonido recibido por los dos oídos es una fracción de la longitud de onda, aunque un oído se gire hacia la fuente, ya que la cabeza no es un obstáculo para las frecuencias bajas.

Por tanto la localización auditiva por diferencia de fase es definitiva en frecuencias medias y para frecuencias altas dominará el efecto de la sonoridad (amplitud).

1.3.4 El efecto Haas (o de precedencia)

Este efecto describe la habilidad del oído humano para integrar sonidos idénticos que provienen de diferentes fuentes como si se tratara de un solo sonido. Esto fue descubierto por el médico Helmut Haas.

(32)

32

Si se agregan retardos a uno de los altavoces y ambos tienen la misma intensidad, los oídos integrarán los sonidos y se escucharán como si la fuente proviniera sólo del lado sin retardo, esto hasta que el retardo sea de 50ms, si el retardo es mayor se comenzará a percibir como un eco. En otras palabras el primer sonido que llegue al oyente será tomado como la fuente de sonido.

Este efecto también se puede dar combinando los retardos de tiempo con diferencias en el nivel de intensidad entre las fuentes, en la siguiente figura se muestra una gráfica donde se observa hasta que retardo con cierta diferencia de intensidad se hará una integración de los sonidos, y en qué casos se tendrá la percepción de un eco.

.

[image:32.612.166.452.362.608.2]

i_{Howard David,}_{Acoustics and psychoacoustics}_{, Series Editor Francis Rumsey.}

(33)

33

1.3.5 Norma mexicana de exposición al ruido

La norma mexicana NOM-011-STPS-2001 establece como condiciones de seguridad e higiene límites en el tiempo de exposición a ruido en centros de trabajo en donde los trabajadores se vean expuestos a ruido que pueda causar alteraciones en su salud. A continuación se muestran estos límites de tiempo para diversos niveles de presión sonora.

Horas al dia (hr) Nivel de presión sonora permisible (dB)

8 90

4 93

2 96

1 99

½ 102

¼ 105

(34)

34

DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUDIO Y VIDEO PARA CAPÍTULO 2. ASPECTOS TÉCNICOS LA SIMULACIÓN DE CONCIERTOS AL AIRE LIBRE

CAPÍTULO 2. ASPECTOS TÉCNICOS

2.1 SISTEMAS DE AUDIO

Generalmente los sistemas de audio son pequeños sistemas locales. Si se les diseña de forma adecuada se pueden combinar, integrar o separar en forma de otros sistemas o redes locales. Hay varios tipos de estos sistemas como:

Sistemas de reforzamiento de sonido

Estos sistemas se caracterizan por proporcionar una ampliación en tiempo real entre oradores y oyentes que suelen estar en el mismo ambiente acústico. Los sistemas de reforzamiento deben tener un nivel sonoro suficientemente elevado, poseer claridad y cubrir de forma uniforme al auditorio, evitando las zonas sin oyentes.

Sistemas de reproducción de sonido

Amplifican el sonido a partir de un medio de almacenamiento en el tiempo de un origen distante. Se requieren prácticas de diseño muy cuidadosas para proporcionar una energía eléctrica de entrada adecuada a los transductores de estos sistemas y también poder controlar las necesidades de cobertura y articulación. Estos sistemas se diferencian a los de reforzamiento en que están libres de realimentación.

Sistemas sintetizadores

Son sistemas que no son humanos y con los que se logran grabaciones alteradas, esto a través de diversos equipos.

Sistemas de almacenamiento en el tiempo

(35)

35 Sistemas de medida de audio

Con estos se hace un análisis en tiempo real de los sonidos que se requieran.

Sistemas de control que emplean dispositivos de audio

Se emplean para controlar a otros sistemas de audio, brindando muchas oportunidades creativas.

Sistemas de comunicación

Utilizados para comunicar lugares lejanos, por ejemplo, un grupo de salas de conferencia que se encuentran en lugares lejanos.

ELEMENTOS DE SISTEMAS

Estos son algunos de los elementos básicos que requiere cualquier sistema de audio:

 Transductores

Dispositivos que convierten energías no eléctricas (acústica, mecánica, etc.) en una señal eléctrica o viceversa. Ejemplo de ello son los altavoces, micrófonos y sensores, etc.

 Dispositivos eléctricos

Entre estos se incluyen amplificadores, atenuadores, acondicionadores de señal (ecualizadores, filtros, etc.), generadores y analizadores.

 Ambiente acústico

(36)

36

2.1.1 Sistemas de refuerzo sonoro

Su historia se remonta a principios del siglo XX, aparecieron las primeras empresas de audio como Western Electric o Bell Telephone con inventos como los micrófonos dinámicos y de condensador, además de que estas empresas fueron creando nuevas tecnologías para el audio en directo, los grupos de música hicieron que las empresas se movilizaran en busca de más tecnología para satisfacer sus necesidades.

Se dice que los sistemas de refuerzo sonoro fueron impulsados por la música de rock, que provino del blues, considerado como la música de la calle. Al ser pobre la gente de la calle no había mucho presupuesto para sistemas para el público y amplificadores.

A principio de los años sesenta aparecieron los primeros grandes festivales de música, como el de Monterrey en 1967 o Woodstock en 1969, los cuales requerían una gran cantidad de decibeles para poder llegar a una gran cantidad de público y donde se usaron, los primeros sistemas de refuerzo sonoro a gran escala. La mayoría de los sistemas para grandes audiencias en esos años (sistemas conocidos como Public Address, que radían la música hacia el público) eran columnas de altavoces de 12 pulgadas, pero en muchas ocasiones el transporte de estos sistemas se veía limitado, y los sistemas muy grandes económicamente quedaban fuera del alcance de muchas agrupaciones.

Para su definición se entiende que es un conjunto de dispositivos y elementos acústicos y electroacústicos que se conectan entre sí para que los sonidos emitidos en un escenario sean con un mayor nivel de presión sonora y de la manera más fiel posible.

Dentro de estos sistemas se puede encontrar una división de 3 subsistemas:

Sistema de PA (Public Address, Dirigido al público)

(37)

37 Control FOH (Front of House, Frente al escenario)

Es el subsistema donde se recogen, procesan, mezclan y encaminan las señales de audio emitidas en el escenario. Está compuesta por una mesa de mezclas y por diferentes dispositivos de procesamiento de señal como puertas de sonido, ecualizadores o procesadores de efectos.

Sistema de monitoreo

(38)

38

2.1.1.1 Arreglos lineales

Un arreglo lineal es un grupo de altavoces colocados en línea recta de forma vertical y muy cercanos entre sí, operando en fase y con igual amplitud.

Estos arreglos son útiles en casos donde se requiere que el sonido llegue a largas distancias, y tienen ventajas sobre otros sistemas de reforzamiento sonoro tradicionales como son:

 Menor pérdida de presión sonora al aumentar la distancia, lo que permite utilizar menos potencia que en otros sistemas.

 Mejor cobertura hacia el público debido a su directividad, que da como resultado que todos los elementos del arreglo se comporten como una sola fuente sonora.  Reducción del tiempo de montaje del sistema completo.

[image:38.612.263.352.220.448.2]



Niveles superiores del nivel de presión sonora con un menor número de elementos.

(39)

39 Estos arreglos son útiles en casos donde se requiere que el sonido llegue a largas distancias, y tienen ventajas sobre otros sistemas de reforzamiento sonoro tradicionales como son:

 Menor pérdida de presión sonora al aumentar la distancia, lo que permite utilizar menos potencia que en otros sistemas.

 Mejor cobertura hacia el público debido a su directividad, que da como resultado que todos los elementos del arreglo se comporten como una sola fuente sonora.  Reducción del tiempo de montaje del sistema completo.



Niveles superiores del nivel de presión sonora con un menor número de elementos.

Estas ventajas surgen debido a que los sistemas convencionales tipo cluster o fuentes puntuales de sonido, generan un frente de onda esférico que se expande tanto vertical como horizontalmente, lo que ocasiona mayor pérdida de energía al aumentar la distancia y el sonido es enviado hacia todas direcciones, lo que en ocasiones no es necesario. Un arreglo lineal, a cierta distancia, genera un frente de ondas similar a uno cilíndrico, es decir, que la onda no se dispersa hacia los ejes verticales, concentrando la energía en el plano horizontal, donde se encuentra la audiencia, y las interferencias entre cada una de las fuentes hacen que se comporten como una sola fuente de sonido.

2.1.1.1.1 Propagación (campo cercano y campo lejano)

(40)

40

2.1.1.1.2 Distancia crítica

La distancia que separa a la fuente lineal del campo lejano se le conoce como distancia crítica que puede ser calculada con la siguiente fórmula:

₌

�

(2) 2

Donde: D = Distancia critica

H = Altura del arreglo lineal (m) f = Frecuencia (Hz)

c = Velocidad del sonido (m/s2₎

La región que va desde la fuente hasta la distancia crítica (campo cercano) también se le llama región de Fresnel y la región que se encuentra después de la distancia crítica (campo lejano) se le conoce como región de Fraunhofer.

Como se observa en la formula anterior, la distancia crítica depende de la frecuencia de la señal que se emita. En frecuencias bajas la distancia crítica será más grande, contrariamente a las frecuencias altas, que tendrán una distancia crítica más pequeña.

2 _{Lopez Feo Daniel,}_{Ingeniería del sonido sistemas de audio en directo}_{, Starbook, 2009, España, pág.}

(41)

41

Figura 16. Pérdidas de nivel de presión sonora en campo cercano y campo lejano.

2.1.1.1.3 Directividad

Una fuente puntual radía en un campo libre de forma esférica. En el caso de un arreglo lineal, dentro del campo cercano, esta radiación será la mitad del área que la producida en una fuente puntual, es decir, que la radiación se dará en un solo sentido, lo que aproximadamente es el comportamiento de una fuente hemisférica.

j_,k_{Lopez Feo Daniel,}_{Ingeniería del sonido sistemas de audio en directo}_{, Starbook, 2009, España.}

[image:41.612.200.429.120.349.2]

Figura 17. Radiación de una fuente puntual.j

(42)

42

Los arreglos lineales logran su directividad mediante interferencia constructiva y destructiva. La directividad del altavoz varia con la frecuencia, a frecuencias bajas es omnidireccional y al aumentar la frecuencia, la directividad se estrecha. Al apilar dos altavoces, uno sobre otro, operando con la misma señal da como resultado un patrón de radiación diferente al que tenía cada uno por separado. En puntos sobre el eje, entre ambos altavoces habrá interferencia constructiva y la presión sonora aumentará 6dB relativos a la presión sonora de un solo altavoz. En otros puntos fuera del eje, la diferencia entre las trayectorias de las ondas producirá cancelaciones, dando un nivel de presión sonora menor, es decir, se da una interferencia destructiva.

2.2.1.2 Sensitividad de un altavoz

La sensitividad es el nivel de presión sonora medido a cierta distancia con una potencia específica. Típicamente para calcular la sensitividad, la potencia eléctrica de referencia es de 1W y la distancia de medición es de 1m.

Calculada en la base a la distancia

� � = � �+ log��_�� (3) 3

Donde: Lps = Nivel de presión sonora a una distancia específica (dB)

Lpm = Nivel de presión sonora a una distancia medida (dB)

Dm = Distancia medida (m) Ds = Distancia específica (m)

(43)

43 Calculada en base en la potencia eléctrica

_� _�_{= �} _�_{+ log}��

�� (4)

4

Donde: Lps = Nivel de presión sonora a una distancia específica (dB)

Lpm = Nivel de presión sonora a una distancia medida (dB)

Wm = Potencia eléctrica medida (W) We = Potencia eléctrica específica (W)

Combinando ambas ecuaciones

_� _{= �} _�_{+ log}��

� + log �

�� (5)

4

Donde: Lpde = Nivel de presión sonora a una distancia específica (dB)

Lpdm = Nivel de presión sonora a una distancia medida (dB)

Dm = Distancia medida (m) De = Distancia específica (m)

Wm = Potencia eléctrica medida (W) We = Potencia eléctrica específica (W)

(44)

44

2.2 SONÓMETRO

El sonómetro es un equipo que cuantifica el nivel de presión sonora. A finales de la década de los 30, los ingenieros de la Bell Telephone Company en New Jersey crearon este sistema de medición gracias a las curvas de Fletcher y Munson, que calculan la relación existente entre la frecuencia y la amplitud en decibeles. El sonómetro mide el nivel de ruido en un determinado lugar y en un momento dado. En esencia se compone de un elemento sensor (micrófono), circuitos de conversión, manipulación y transmisión de variables, y un elemento de presentación o unidad de lectura.

La siguiente figura muestra las partes de las que se compone un sonómetro.

Figura 19. Diagrama a bloques con los componentes principales de los sonómetros.j

La aplicación más frecuente de un sonómetro es la de determinar los niveles de presión sonora que soporta el ser humano, por lo que sus características deben parecerse lo más posible a las del oído del hombre. Para ello, los sonómetros disponen de determinadas redes de ponderación o ecualización que hacen que la respuesta en frecuencia sea equivalente o igual a la del oído humano.

(45)

45 Por normalización la más extendida es la denominada curva de ponderación A, que produce una atenuación en bajas frecuencias, equivalente a la sensación sonora en el hombre.

Existen varias clases de sonómetros:

Clase 0: Se utiliza en laboratorios. Sirve como referencia. Tiene un error de + 0.4 dB(A)

Clase 1: Se emplea en mediciones de precisión en terreno. Tiene un error de + 0.7 dB(A)

Clase 2: Se utiliza en mediciones generales de campo. Tiene un error de + 1.0 dB(A)

[image:45.612.184.374.238.430.2]

Clase 3: Se usa para realizar reconocimientos. Tiene un error de + 1.5 dB(A)

(46)

46

2.3 TRANSMISIÓN VÍA SATÉLITE

Los enlaces satelitales funcionan de una manera similar a las microondas. Un satélite recibe en una banda de señales de una estación terrena, que amplifica y transmite en otra banda de frecuencias. El principio de operación de los satélites es sencillo, aunque se ha hecho más complejo con el tiempo: se envían señales desde una antena hacia un satélite estacionado en punto fijo alrededor de la tierra (llamado geoestacionario). Los satélites tienen un reflector orientado hacia los puntos donde se quiere hacer llegar la señal reflejada. En esos puntos también se tienen antenas para captar la señal reflejada por el satélite, de donde la señal puede ser procesada y ser entregada a su destino.

Las comunicaciones vía satélite tienen sus ventajas: Se pueden salvar grandes distancias sin importar la topografía o la orografía del terreno, se pueden usar antenas con amplias coberturas geográficas, de manera que muchas estaciones receptoras puedan recibir y distribuir simultáneamente la misma señal que fue transmitida una vez.

(47)

47

Figura 20. Transmisión vía satélite.

Para entender la operación de los sistemas basados en transmisiones vía satélite y su asociación con las antenas parabólicas, a continuación se presenta el principio en que se basan estas antenas. La geometría de una parábola es tal, que una emisión que llega a la parábola paralela a su eje es reflejada pasando por su foco, y una emisión que sale de su foco, al incidir sobre la superficie parabólica, es reflejada paralela a su eje.

(48)

48

Satélites que dan servicio a México (EUTELSAT)

EUTELSAT 117 West A

Ubicado en 116.8°w , con su tecnología de vanguardia ofrece cobertura continental en banda c y ku para América.

Ubicado en 114.9°w, ofrece cobertura continental en banda c y ku para las América. EUTELSAT 115 West A se encuentra operando en órbita inclinada.

[image:48.612.73.541.408.645.2]

Ubicado en 113°w ofrece cobertura y potencia en banda c y ku para América.

(49)

49

2.3.1 Transmisión de video

Es el servicio para vincular sitios de producción, post producción, agregado o procesamiento de contenidos de video. La calidad puede ser contribución o distribución, de acuerdo con el uso que se le dé al contenido transportado.

(50)

50

2.4 REALIDAD VIRTUAL

La realidad virtual se puede definir como un sistema informático que genera en tiempo real representaciones de la realidad.

La simulación que se hace con la realidad virtual crea un mundo que existe en la computadora de lugares u objetos que existen en la realidad. También permite capturar movimientos naturales del usuario, proyectándolos en el mundo virtual generado. La simulación lograda con la realidad virtual permite hundirse en otro mundo, dando la sensación a la persona que se encuentra en otra realidad.

La realidad virtual tiene varias aplicaciones, como son: reconstrucción de la herencia cultural, la medicina, simulación de multitudes, y sensación de presencia.

La reconstrucción de la herencia cultural consiste en la recuperación a través de la simulación de piezas de la antigüedad que han sido destruidas o están degradadas, pudiendo simular piezas enteras.

En la medicina encontramos la aplicación en la simulación del cuerpo humano, con imágenes del cuerpo, se pueden hacer recreaciones 3D del cuerpo, o la simulación de operaciones.

La simulación de multitudes consiste en recrear el comportamiento de grandes cantidades de personas, por ejemplo, en una evacuación. También se tiene la aplicación para simular el comportamiento de personas individualmente.

También en el entretenimiento se usa la realidad virtual, como en el caso de los videojuegos donde las personas simulan otra vida en un mundo virtual.

(51)

51

CAPÍTULO 3. PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO

3.1 PLANTEAMIENTO FÍSICO

Se desea realizar una propuesta para la simulación de conciertos, esto es, transmitir conciertos realizados al aire libre desde otra parte del mundo a un recinto abierto local.

Los conciertos masivos suelen realizarse en áreas al aire libre como campos de césped o grandes recintos como estadios y llegan a reunir a decenas de miles de personas, generalmente de pie, por lo que el espacio para la propuesta debe de ser un área amplia, que pueda albergar a 10,000 personas, para recrear más la experiencia de un concierto. Por la cantidad de personas se requiere que el espacio para el evento tenga 5000 metros cuadrados solamente para el público, si se toma en cuenta que en el área estén dos personas por metro cuadrado.

Para dar más realismo se propuso el montaje de un escenario, para tener un ambiente cercano al de un concierto real y que dentro y a los costados del mismo se tengan pantallas, simulando el montaje de un concierto masivo. Para tener el ambiente de este tipo de evento, se propuso también el montaje de arreglos lineales a los costados del escenario.

Complementando el proyecto, se realizó un modelo gráfico en el que se tiene un diseño que mostrará el montaje del escenario, de las pantallas, de los arreglos lineales y donde se observe la zona donde se encontrará el público dentro del área elegida.

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52

DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUDIO Y VIDEO PARA CAPÍTULO 3. PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO LA SIMULACIÓN DE CONCIERTOS AL AIRE LIBRE

3.2 PLANTEAMIENTO ACÚSTICO

En los conciertos masivos lo que más se observa en equipo de audio son los arreglos lineales, por lo que para el proyecto se desea sonorizar con arreglos lineales el área a seleccionar. Estos arreglos brindan una buena calidad de audio además de tener buena cobertura en grandes áreas.

Los niveles de presión sonora en los conciertos suelen ser muy altos (de más de 100 dB), cercanos al umbral del dolor, niveles a los que se recomienda menor tiempo de exposición al sonido (de media hora o menor), para que esto no ocurra se desea hacer el diseño de tal manera que los niveles de presión sonora generados por los arreglos lineales tengan un margen con respecto al umbral del dolor y dando un buen sonido al público, con lo que el público pueda escuchar la música sin causar daños en la audición, para ello se tomó en cuenta la norma mexicana de exposición al ruido NOM-011-STPS-2001, donde para escuchar un concierto (dos horas aproximadamente) no se debe de exponer a las personas a más de 96 dB de presión sonora. Se hizo la simulación en el software de predicción acústica de modo que el equipo propuesto cumpla con la norma antes mencionada.

En los conciertos masivos, los arreglos lineales suelen ser más de dos, dos de ellos colocados a los costados del escenario y otros más alejados del mismo, por ello, para tener un ambiente similar al de un evento musical masivo se planteó ubicar dos arreglos lineales a los costados del escenario propuesto y para cubrir acústicamente al área, en la simulación en software se realizará la propuesta con más arreglos lineales que puedan requerirse.

(53)

53 Para complementar y comprobar los cálculos se utilizó un software de predicción acústica, en el que se hizo una simulación con arreglos lineales, para obtener una respuesta gráfica de cómo se comporta el sonido en el área elegida.

3.3 PLANTEAMIENTO VISUAL

Para la propuesta visual se desea que dentro del escenario haya una pantalla central que será la principal, y a los costados del escenario dos pantallas más pequeñas.

[image:53.612.86.529.383.603.2]

El uso de la pantalla principal es para tener una toma central y única de lo que suceda en el escenario donde se lleva a cabo el evento, proporcionando con esto una toma de los músicos que recree a una banda sobre un escenario.

(54)

54

DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUDIO Y VIDEO PARA CAPÍTULO 3. PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO LA SIMULACIÓN DE CONCIERTOS AL AIRE LIBRE

Para recrear un ambiente como el de un concierto masivo se tienen en la propuesta dos pantallas laterales al escenario para diversas tomas que suelen verse generalmente en un concierto, como tomas de cada uno de los músicos, del público, del lugar, etc.

En este tipo de eventos suele verse que las pantallas laterales se ubican al lado de los arreglos lineales principales, por lo que en el diseño grafico, se propuso que la ubicación de las pantallas a un lado de los arreglos lineales principales.

[image:54.612.108.279.402.530.2]

Se eligió para esta propuesta la transmisión vía satélite, ya que ofrece mayor calidad de video y es más seguro para transmisiones a larga distancia, además que se puede trasmitir sin importar topografía u orografía del lugar. Como respaldo por cualquier contratiempo que pudiera ocurrir durante la presentación, se tendrá la transmisión vía internet.

Figura 24. Imagen de video de festival musical internacional (toma de pantalla lateral).

[image:54.612.358.511.406.531.2]

Figura 25. Imagen de video de festival musical internacional (toma de pantalla lateral 2).

(55)

55

CAPÍTULO 4. DESARROLLO DEL PROYECTO

4.1 ESPACIO PARA LA PROPUESTA 4.1.1 Descripción

Se eligió el espacio conformado por los campos de beisbol de la Unidad Profesional

“Adolfo López Mateos” del IPN en Zacatenco, en la Cuidad de México, debido a la facilidad de su ubicación y tamaño del área.

Este espacio colinda al este con la alberca y la fosa de clavados de dicha unidad, al oeste con la Avenida Luis Enrique Erro Soler y al norte y el sur con estacionamientos.

Se realizaron mediciones del perímetro de los campos, resultando:

 Lado norte: 143m  Lado sur: 141m  Lado este: 208m  Lado oeste: 214m

Con ello se tiene un área total de 29,965m2

(56)

56

DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUDIO Y VIDEO PARA CAPÍTULO 4. DESARROLLO DEL PROYECTO LA SIMULACIÓN DE CONCIERTOS AL AIRE LIBRE

4.1.2 Croquis de ubicación

En este croquis se muestra las colindancias antes mencionadas y más espacios que se encuentran cercanos.

CHEYENNES

CASILLEROS

ALBERCA

CLÍNICA

GIMNASIO

CAMPOS DE BEISBOL

(57)

57

(58)

58

4.1.4 Fotografías del lugar

Las siguientes fotografías muestran los campos de beisbol elegidos para el proyecto, desde diferentes ángulos correspondientes cada uno de los lados del dicho lugar.

Estacionamiento

Estadio Wilfrido Massieu

Alberca olímpica IPN Figura 26. Campos de beisbol lado norte.

(59)

[image:59.612.96.517.136.348.2]

59

Figura 29. Campos de beisbol lado este 2.

Estacionamiento

[image:59.612.96.524.404.625.2]

Av. Luis Enrique Erro

(60)

60

Campos deportivos

[image:60.612.77.525.147.351.2]

Estacionamiento

[image:60.612.79.524.408.624.2]

Figura 31. Campos de beisbol lado oeste 2. Figura 30. Campos de beisbol lado oeste 1.

(61)

61

4.1.5 Condiciones climatológicas y acústicas

En este punto, se muestran las condiciones climatológicas y acústicas de la Cd. de México donde se encuentra el área elegida, para saber cómo afecta la temperatura al sonido.

La Ciudad de México se encuentra dentro de la llamada cuenca del valle de México, que cuenta con un clima templado con lluvias en verano y donde de acuerdo la Secretaria de Turismo de esta ciudad, las mañanas y las noches pueden ser frías, especialmente en el invierno, y se tiene una temperatura promedio de 16°C.Aunque durante el año las temperaturas oscilan entre los -4.4°C hasta los 33.9°C y la humedad promedio es de 62%.

Acústicamente, de acuerdo con esta condición de temperatura, si se toma en cuenta la temperatura promedio, se tiene que la velocidad del sonido es:

� � � = . √ + � = . √ + = . √ = . �/�

Ahora tomando en cuenta que a menor temperatura menor velocidad del sonido y tomando las temperaturas más extremas en la cuidad, se tiene:

Cminima = . √ + T = . √ + − . = . �/�

Cmaxima = . √ + T = . √ + . = . �/�

(62)

62

4.2 ALTAVOCES ELEGIDOS

A continuación se mencionan las características de los altavoces que se eligieron y como se dió esta elección.

Se eligieron altavoces de frecuencias medias y altas, y subwoofers para arreglos lineales:

 Los de frecuencias medias y altas con una sensitividad de 105dB con 1W a 1m de distancia. Con un respuesta en frecuencia de 60Hz a 19KHz.

 Los subwoofers con sensitividad de 103dB con 1W a 1m de distancia. Con una respuesta en frecuencia de 38Hz a 300Hz.

Esta elección se dio al comparar, en los comienzos de este proyecto (finales de 2011), dos modelos de altavoces para arreglos lineales que eran lo más actual.

Los altavoces elegidos con la sensitividad mencionada, tienen un buen control de dispersión con sólo 4 elementos de frecuencias medias y altas.

El otro modelo tiene una sensitividad mayor (107 dB para los altavoces de frecuencias medias y altas y 105 dB para los subwoofers), lo que no resulta práctico para el uso de la norma NOM-011-STPS-2001, y además que necesita mas altavoces para no perder su control de dispersión (6 altavoces de frecuencias medias y altas).

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[image:63.612.227.391.242.458.2]

63 Enseguida se muestra una imagen de un arreglo lineal con los altavoces elegidos.

(64)

64

4.3 MEDICIONES DE RUIDO AMBIENTE

Para determinar cuánto ruido ambiente hay en el espacio seleccionado y por lo tanto si dicho lugar puede considerarse apto para poder escuchar música en un evento masivo, se realizaron mediciones del ruido que cubre a este lugar.

En el área se seleccionaron 6 puntos, para con ello obtener una idea en general de cuanto ruido llega a todo el campo. Se eligieron dos puntos en el norte, dos puntos en el sur, y dos en el centro. Se pueden observar los puntos en el plano de dimensiones del lugar (pág 54).

Estas mediciones se realizaron el 5 de septiembre de 2014, en un horario de 10 de la mañana a 1 de la tarde, con un sonómetro Norsonic, modelo Nor132, serie 1322744, con el que se tomaron los datos de ruido en dB(A).

4.3.1 Tabla de medición de ruido ambiente

Punto _completaBanda 31.5 _Hz _Hz63 125 _Hz 250 _Hz 500 _Hz _KHz1 _KHZ2 _KHz4 _KHz8 KHz 16

P1 54.6 57.5 59.2 53.4 51.5 45.1 46.5 37.6 39.5 42.4 35.0 P2 64.4 65.4 60.2 52.9 45.1 39.4 46.4 34.5 45.6 33.2 24.5 P3 67.3 60.5 58.9 52.9 46.5 38.3 39.9 39.1 46.0 34.2 31.1 P4 66.8 60.9 58.0 51.7 48.8 45.9 40.6 45.5 37.0 33.1 35.1 P5 43.3 61.0 65.1 57.8 50.2 40.6 40.9 43.1 33.1 35.0 24.7 P6 66.1 60.2 59.4 62.8 49.1 39.6 45.9 43.3 45.2 36.8 24.9

(65)

65 Para el nivel más alto de ruido, 67.3 dB(A) en banda completa, y tomando en cuenta que la música se escuchará a 96 dB, la relación señal a ruido es de:

96dB – 67.3dB = 28.7 dB dB(A)

Para el nivel más bajo de ruido, 43.3 dB(A) en banda completa, la relación señal a ruido es de:

96dB – 43.3dB = 52.7 dB(A)

Los niveles más altos se dieron con el ruido vehicular que se da en la Avenida Luis Enrique Erro que está a un costado de los campos de beisbol.

Como se puede observar, todas las mediciones dieron como resultado un nivel de ruido menor al nivel que se escuchará la música (96 dB(A)). Con lo anterior podemos determinar que el lugar elegido es apto para poder transmitir el audio de un concierto, ya que el nivel de la música cubre al ruido ambiente que se da en el área.

4.4 CÁLCULOS

4.4.1 Distancia crítica (Distancia al campo lejano)

Con este dato, se obtiene la distancia, a la que el frente de onda deja de ser esférico, es decir, donde la energía deja de concentrarse en eje horizontal, por lo tanto, donde se comienza a dispersarse y a atenuarse más el sonido.

(66)

66

De la fórmula 2 (pág. 31):

 Para los subwoofers:

Cada subwoofer mide .518 metros, al ser dos en cada arreglo la altura total seria de 1.036 metros, calculando la distancia crítica para 125Hz: