Resumen Analítico.
Documento escrito Proyecto de grado Arturo José Saladén Orduz.
PROPUESTA PARA EL REACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO Y ELECTRO-ACÚSTICO DE UNA SALA DE CONTROL PARA MEZCLAS EN FORMATO 5.1 EN LA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, SEDE BOGOTÁ.
El sonido en formato surround (multicanal) ha sido ampliamente empleado durante varias décadas ya, no obstante hoy en día no existe una normativa que regule como deben estar conformados los espacios dedicados para la producción de este tipo de material auditivo. Empresas como Dolby Inc. y Lucas Film THX son las pioneras en cuanto a la creación de normativas ó recomendaciones en cuanto a las características que deben tener salas de mezcla para producciones en formato surround y las características que deben tener salas dedicadas para la reproducción de este material respectivamente.
Los requerimientos con los que debe cumplir una sala de mezcla en formato surround para que la misma sea certificada por la compañía Dolby Inc. abarcan desde la parte acústica hasta la parte de video y equipos de la sala. En cuanto a la parte que concierne a la acústica del recinto, solo existen requerimientos en cuanto a dos parámetros, los cuales son, ruido de fondo y tiempo de reverberación.
La sala de mezcla que se encuentra más cercana a cumplir con los requerimientos por parte de Dolby Inc. en cuanto a parámetros acústicos es la perteneciente al estudio básico. Las mediciones de tiempo de reverberación, ruido de fondo, modos de resonancia y ruido emitido por el sistema de HVAC muestran necesidades de intervenciones en cuanto a:
- Propuesta de nuevo sistema de puertas aislantes.
- Propuesta de silenciador de ruido de flujo de aire para salida de ducto de ventilación.
- Propuesta de reacondicionamiento acústico para controlar el tiempo de reverberación en la banda de 63 Hz y 200 Hz, debido a modos de resonancia. - Propuesta de reacondicionamiento acústico para controlar el tiempo de
reverberación en la banda de 8000 Hz.
Simulaciones del estado inicial realizadas en el software CATT-Acoustic se comparan con los resultados arrojados por las mediciones in-situ del tiempo de reverberación, mostrando
que el software es altamente preciso y suficiente para la validación de las propuestas de acondicionamiento a simular posteriormente.
Se proponen elementos de control de ruido y acondicionamiento acústico para resolver los inconvenientes presentados anteriormente, siendo tales elementos:
- Nuevo sistema de puertas aislantes con la siguiente composición: Láminas exteriores en acero cal. 18 + membrana acústica al interior + cámara de 50mm rellena con lana de roca 60 Kg/m3.
- Silenciador para flujo de aire del tipo de paneles paralelos con la siguiente composición: Cubierta en acero e=0.5mm, material absorbente en acustifibra de 1” y 2”, espaciamiento entre bafles de 5 cm.
- Resonador de membrana sintonizado para 63 Hz con la siguiente composición: Membrana en lámina de madera contrachapada de 3mm separada 50 cm desde el techo.
- Absortor sintonizado para 200 Hz con la siguiente composición: Paneles rígidos de fibra de vidrio de 1” separados 45 cm desde el muro.
Los cálculos que soportan los diseños de todos los elementos propuestos anteriormente se realizan en software especializados tal como lo son ZORBA e INSUL de la compañía Marshall Day Acoustics, Acoustic de la compañía CATT. En el software CATT-Acoustic se presentan las simulaciones que validan tanto los elementos propuestos como el ambiente acústico que se habrá de tener en el recinto luego de emplear tales tratamientos.
Se realizan recomendaciones en cuanto al proyecto a fin de que se pueda extender el alcance del mismo y/o profundizar en los resultados esperados. Se concluye que los elementos propuestos dentro del proyecto son suficientes para lograr el control del tiempo de reverberación así como del ruido de fondo a fin de poder cumplir con los requerimientos de Dolby Inc. y apuntar en un futuro a la certificación por parte de ellos.
Arturo J. Saladén O. Ingeniero de Sonido.
PROPUESTA PARA EL REACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO Y ELECTRO-ACÚSTICO DE UNA SALA DE CONTROL PARA MEZCLAS EN FORMATO 5.1.
EN LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, SEDE BOGOTÁ.
ARTURO JOSE SALADEN ORDUZ
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA DE SONIDO BOGOTÁ D.C.
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PROPUESTA PARA EL REACONDICIONAMIENTO ACÚSTICO Y ELECTRO-ACÚSTICO DE UNA SALA DE CONTROL PARA MEZCLAS EN FORMATO 5.1.
EN LA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA, SEDE BOGOTÁ.
ARTURO JOSE SALADEN ORDUZ
TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO DE SONIDO.
ASESOR TEMÁTICO LUIS FERNANDO HERMIDA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA DE SONIDO BOGOTÁ D.C.
- 3 - Nota de Aceptación ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ Firma del Presidente del Jurado.
______________________________ Firma del jurado.
______________________________ Firma del Jurado.
DEDICATORIA
En primera instancia he de ofrecer este primer fruto de mi labor al creador y dador de la vida, pues sin su constante ayuda y guía nada sería posible. A mi madre quien siempre ha creído en las decisiones que he tomado. A mi padre quien con su ejemplo ha hecho de mí un hombre responsable, honesto y amoroso. Pocos son afortunados de tener padres quienes han fortalecido las debilidades y han reconocido las fortalezas. A mis hermanos quienes son el combustible que impulsa mi vida. A toda mi familia y amigos, que mi vida sea el fruto de lo que todos han sembrado en mi.
- 5 - AGRADECIMIENTOS
A Luis Fernando Hermida, Darío Páez, Raúl Rincón, Luis Jorge Herrera, Francisco Ruffa, Carlos Ramírez y otros por sus contribuciones en cuanto al conocimiento y guía necesaria para el proyecto. A la compañía Acústica Técnica de Colombia ACUSTEC S.A. por proveer el software INSUL para el análisis de aislamiento de particiones. A Stefany Marrugo por su contribución en cuanto a la forma del documento. A mis compañeros, Camilo Madrigal, Ginneth Torres, Juan Mejía pues las numerosas interacciones que tuvimos ayudaron a definir el proyecto.
- 6 - CONTENIDO
Capítulo pág.
INTRODUCCIÓN 9
-1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 11
-1.1 ANTECEDENTES (ESTADO DEL ARTE) 11
-1.1.1 Laboratorios Edison. 11
-1.1.2 Every day science and Mechanics. 12
-1.1.3 Michael Todd. 14
-1.1.4 Vitaphone – Movietone. 15
-1.1.5 Dolby Inc. 16
-1.1.6 International Standards Organization (ISO). 17
-1.2 DESCRIPICIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 19
-1.3 JUSTIFICACIÓN 20
-1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 21
-1.4.1 OBJETIVO GENERAL 21
-1.4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 21
-1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 22
-1.5.1 ALCANCES 22
-1.5.2 LIMITACIONES 22
-2 METODOLOGÍA 24
-2.1 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 24 -2.1.1 Herramientas para recolección de información 26
-2.1.2 Sonómetro integrador: 26
-2.1.3 Micrófono de medición: 26
-- 7 -- 2.1.5 Software de modelado: 26 -2.1.6 Software de simulación: 27 -2.1.7 Software de predicción. 27 -2.2 HIPÓTESIS 27 -2.3 VARIABLES 28 -2.3.1 VARIABLES INDEPENDIENTES 28 -2.3.2 VARIABLES DEPENDIENTES 28
-3 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE LA UNIVERSIDAD / LÍNEA DE
INVESTIGACION DE LA FACULTAD / NÚCLEOS PROBLÉMICOS 29
-4 MARCO DE REFERENCIA. 30
-4.1 MARCO TEÓRICO – CONCEPTUAL 30
-5 DESARROLLO INGENIERIL 75
-5.1 PRIMERAS MEDICIONES DE ACONDICIONAMIENTO. 75 -5.1.1 Información general medición ISO 3382 estudio Básico. 75
-5.1.1.1 Tablas de resultados. 77
-5.1.2 Información general medición ISO 3382 estudio Hibrido. 78
-5.1.2.1 Tablas de resultados. 80
-5.1.3 Información general medición ISO 3382 estudio Digital. 81
-5.1.3.1 Tablas de resultados. 83
-5.1.4 Análisis Comparativo 84
-5.2 SEGUNDAS MEDICIONES DE ACONDICIONAMIENTO 89
-5.2.1 Análisis Comparativo 92
-5.3 MEDICIONES DE AISLAMIENTO. 95 -5.3.1 Procedimiento de medición 95 -5.3.1.1 Comparativa con curva NC 25 97 -5.4 MEDICIÓN DE MODOS DE RESONANCIA 98 -5.5 SIMULACIÓN DE ESTADO INICIAL 103 -5.5.1 Análisis comparativo de estado inicial. 109
-5.6 PROPUESTA 110
-5.6.1 Reacondicionamiento Acústico 110 -5.6.1.1 Resonador de membrana (63 Hz). 111
-- 8 -- 5.6.1.2 Absortor sintonizado (200 Hz). 113 -5.6.2 Acondicionamiento Electro-Acústico 114 -5.6.2.1 Monitoreo. 114 -5.6.2.1.1 Bass Management. 115 -5.6.2.1.2 Ubicación. 115
-5.6.2.2 Control de flujo de señal. 117 -5.6.3 Recomendaciones de Aislamiento 118 -5.6.3.1 Sistema de puertas aislantes. 118 -5.6.3.2 Silenciadores de salida de HVAC. 121
-5.6.4 PRESUPUESTO 122
-5.7 SIMULACIÓN DE DISEÑO 125
-5.7.1 Modelado de tratamientos 125
-5.7.2 Predicción de Rt 128
-5.7.3 Simulación de Reflexiones Tempranas 129
-6 PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 133
-7 ERRORES SISTEMÁTICOS 135 -8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 138 -8.1 Conclusiones 138 -8.2 Recomendaciones 141 -ANEXO 1 145 -ANEXO 2 148 -ANEXO 3 150
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INTRODUCCIÓN
El sonido surround tiene su inicio en el año 1940 cuando aparece en los teatros la película animada Fantasía de Walt Disney, la cual incorporaba, además de sus innovadores efectos especiales, un nuevo sistema de reproducción de banda sonora que constaba de cuatro canales de audio; en conjunto con la trama de la película y los efectos de la misma, complementaban la experiencia para que así los espectadores se sintieran inmersos en la producción. A esta banda sonora, reproducida en dicho sistema de sonido tan innovador se le conoció como “Fantasound”.
Luego de este primer acercamiento al sonido envolvente (Surround, en inglés) siguieron muchos otros proyectos que deseaban siempre brindar una experiencia completa mucho mejor y más sorprendente que la anterior. Michael Todd, esposo de Elizabeth Taylor, productor cinematográfico, comenzó varios experimentos los cuales tenían como fin mejorar la experiencia cinematográfica tanto en el campo visual como en el auditivo.
Entre los progresos de Michael Todd se pueden mencionar el Todd A-O, una técnica fotográfica de pantalla ancha similar a la Panavisión y al Cinerama, que duró sólo unos cuantos años. Visiones panorámicas del viejo oeste desde lo alto de una diligencia a toda velocidad, virajes a uno y otro lado en un coche de carreras en un circuito del Grand Prix, majestuosas vistas del paisaje desde un globo de aire caliente, todo ello era el toque mágico del Cinerama, no obstante hacía falta la compañía de un ambiente sonoro coherente.
Ahora bien, las tecnologías que para esta época se desarrollaban, si bien eran innovadoras asimismo eran adelantadas a su tiempo, es por esto que muchas de las producciones cinematográficas que empleaban este tipo de formato de audio, requerían, generalmente, de un equipo y un montaje nuevo, lo cual hacia que los costos de producción y el impacto deseado en los espectadores variara de una
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sala de proyección a otra. Es por lo anterior que se hacía inasequible llevar producciones como “Fantasía” a todas las salas de cine posible y esperar que en cada una de ellas se obtuvieran los mismos resultados en el público asistente. Por todo lo que se presentaba era necesario entonces establecer cierto tipo de estándares para así “hablar un idioma universal” en lo que se refiere a la reproducción de estas cintas en distintas salas, sin importar que tanto se diferenciaran la una de la otra. Dolby Estéreo es un sistema de codificación/decodificación cuatro a dos y dos a cuatro, así lo que era primeramente pensado para ser reproducido en cuatro canales, ahora podía reducirse a dos sin que se perdiera su integridad y posibilitando luego volver a reproducirse en cuatro canales.
Dolby Inc. no solo se limitó a desarrollar la tecnología necesaria para reproducir bandas sonoras pensadas para configuraciones cuadrafónicas en estereofónicas sino también se adentró en el proceso de desarrollar una suerte de parámetros (tanto en audio como imagen y demás logística) con los cuales, aquel individuo o compañía que deseaba realizar una producción en Surround debía cumplir para así asegurar que la reproducción de tal producción tuviera los mismos efectos indiferentemente del lugar donde se presentara. Como aspecto principal de lo anterior se destaca la necesidad de que la sala de mezcla cumpla con ciertas características acústicas mínimas para que el proceso no se vea entorpecido por la sala de ninguna manera.
Conseguir una sala de mezcla que sea acústicamente y electro-acústicamente óptima, la cual cumpla con los parámetros requeridos por Dolby Inc. es el objeto principal del presente proyecto.
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1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1
ANTECEDENTES (ESTADO DEL ARTE)
1.1.1 Laboratorios Edison.1
Desde la inserción de las imágenes en movimiento, varios inventores intentaron unir lo visto con lo escuchado a través de imágenes en movimiento “habladas”. La compañía Edison es bien conocida por haber experimentado con esto tan tempranamente como lo es el otoño de 1894, bajo la supervisión de W. K. L. Dickson con un filme conocido hoy en día como “filme sonoro experimental de Dickson” (En ingles: Dickson Experimental Sound film). El filme muestra a un hombre, quien posiblemente puede ser Dickson, tocando un violín ante un cuerno de fonógrafo mientras dos hombres bailan.
En la primavera de 1895, Edison ofrecía Kinetófonos – Kinetoscópios con fonógrafos dentro de sus gabinetes. El observador miraría dentro de los hoyuelos del kinetoscópio para ver la imagen en movimiento mientras escuchaba al fonógrafo acompañante a través de dos audi-tubos de goma conectados a la maquina. La imagen y el sonido eran de alguna forma sincrónicos por medio de la conexión de ambos a través de una correa. Aunque la novedad inicial de la maquina atrajo atención, el decaimiento de la industria del kinetoscópio y la salida de Dickson de los laboratorios Edison finalizo cualquier trabajo en el Kinetófono en 18 años.
En 1913, una versión distinta del Kinetófono fue presentada al público. Esta vez, el sonido se sincronizó con un filme proyectado a una pantalla. Una grabación en celuloide midiendo 5 ½” de diámetro fue usada para el fonógrafo. La
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sincronización fue lograda por medio de la conexión del proyector a un extremo del teatro y el fonógrafo al otro extremo con una larga polea.
Diecinueve filmes hablados fueron producidos en 1913 por Edison, pero para 1915 ya había abandonado los filmes sonoros. Existían varias razones para esto. Primero, reglas sindicales estipulaban que el sindicato local de proyeccionistas debían operar los Kinetófonos, incluso aunque no hubiesen sido entrenados apropiadamente en su uso. Esto guió a muchas situaciones donde la sincronización no era lograda, causando la falta de satisfacción de la audiencia. El método de sincronización usado era todavía menos que perfecto y rupturas en el filme causarían que este se saliera de la sincronía con la grabación del fonógrafo. La disolución de la Motion Pictures Patents Corp. en 1915 puede haber contribuido a la salida de Edison de los filmes sonoros, a causa que este hecho lo privo de proteger las patentes de sus invenciones en lo que respecta a las invenciones relacionados con los filmes sonoros.
1.1.2 Every day science and Mechanics.2
En su edición de Abril de 1934 la revista Estadounidense Every day Science and Mechanics publico un experimento conducido por los laboratorios Bell Tel. en el cual intentaban acercarse a la reproducción de sonidos tridimensionales usando varias bocinas ubicadas en partes estratégicas de un teatro donde se reproducía un filme.
No solo era alta la calidad de reproducción de los altavoces, los cuales ostentaban bocinas de panal de hasta 16 divisiones (imagen 1), sino la impresión de tridimensionalidad que dichas bocinas junto con su precisa locación y sincronía
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http://blog.modernmechanix.com/2006/06/04/three-dimensional-sounds-created-original-surround-sound-from-1934/ (Visitado el 11 de Mayo de 2009)
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con el filme presentado daban al sonido escuchado en el teatro (imagen 2). En este artículo de la revista Estadounidense no se presentan muchos detalles referentes al experimento, no se establece que parámetros se tomaron en cuenta para el correcto posicionamiento de los altavoces y tampoco especifican si el audio reproducido tenía algún tipo de procesamiento ó los parámetros acústicos del teatro.
Lo que si queda claro luego de estudiar dicho artículo es que desde ésta fecha (1934) se han hecho no pocos esfuerzos con la intención de dotar de un mejor audio a los filmes cinematográficos de la época, esto, ciertamente impulsando los avances tanto en creación de equipos dotados de características Surround así como en diseño de salas acústicamente óptimas para la reproducción de dichos filmes.
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Imagen 2. Presentación en teatro.
1.1.3 Michael Todd.3
En los años cincuenta hubo un productor cinematográfico de gran talento llamado Michael Todd, casado con Elizabeth Taylor, que contribuyó muy notablemente al avance del séptimo arte, tanto en el campo visual como en el campo del audio. Entre los progresos de Mike Todd podemos mencionar el Todd A-O, una técnica fotográfica de pantalla ancha similar a la Panavisión y al Cinerama, que duró sólo unos cuantos años. Todd y sus ingenieros desarrollaron una técnica para sincronizar tres cámaras y, en la reproducción, tres proyectores. Algunas películas
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en Cinerama fueron "La Vuelta al Mundo en 80 Días", La Carrera del Siglo" y "La Conquista del Oeste". Todas estas películas tuvieron versiones convencionales poco después de su aparición en Cinerama, y últimamente también todas ellas han sido convertidas a formatos de vídeo y de televisión.
Pero más que la simple proyección de imágenes, Todd utilizó sonido multi-canal, sonido surround. El sonido engrandecía las visiones envolventes con un sonido que parecía moverse con las imágenes y que no parecía provenir de las fuentes de sonido convencionales.
Con el Cinerama fue la primera vez que se escuchó algo que podía llamarse sonido Surround. Pero el Cinerama, con todos sus prodigios, era muy caro y difícil de llevar a la práctica, tanto en su producción como en su posterior proyección. Las películas de Cinerama estaban en cartel mucho tiempo, a veces incluso años. Y además, como cada película exigía un equipo y un montaje nuevo, era necesaria una gran inversión, incluso por parte del empresario de la sala.
Michael Todd fue de los pioneros en la sincronización de las pistas de audio respecto de los filmes proyectados, ya que, como se explicó anteriormente, fue de los primeros en usar el sonido en formato multicanal en el cine, más específicamente en el Cinerama, donde era necesario sincronizar el audio no con un proyector sino con hasta tres proyectores.
1.1.4 Vitaphone – Movietone.
La compañía Vitaphone fundada en 1926 por Bell Telephone Laboratories y Western Electric fue la creadora del sistema de grabación de banda sonora que lleva su mismo nombre. El sistema Vitaphone consistía en grabar la banda sonora del filme por separado en discos. El sistema era posteriormente reproducido ubicando el tocadiscos de la banda sonora en sincronía con la cámara. El sistema
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Vitaphone no tuvo mucha permanencia en el mercado debido a que la grabación de sonido era difícil, todas las cámaras tenían que grabar desde dentro de cabinas de vidrio, los estudios tenían que construir escenarios especiales acústicamente aislados y los cines debían implementar un costoso nuevo equipo entre otras. Por lo anterior, Warner Bros al momento de adquirir la compañía Vitaphone implemento este sistema solo para cortos como Looney Tunes y Merrie Melodies. The Jazz Singer (1927) fue una de las producciones cinematográficas que empleó el sistema Vitaphone rompiendo registros de taquilla.
El sistema Movietone se desarrollo en la época que lo hacia el Vitaphone y era un sistema de “sonido sobre filme” el cual buscaba la sincronía entre la imagen y el audio reproducido; se conseguía grabando el sonido como una pista óptica de densidad variable en la misma tira de filme donde estaban grabadas las imágenes.
1.1.5 Dolby Inc.4
A mediados de los setentas, laboratorios Dolby comenzó a tomar lugar importante en la escena referente a la banda sonora envolvente de películas, con bandas sonoras de películas tales como Tommy, Star Wars, y Close Encounters of the Third Kind.
Dolby vio en su época una falencia importante en lo que se refería a la creación y correcta reproducción de bandas sonoras en formato multicanal, por esto se dio a la tarea de crear estándares no solo en lo que se refiere a la creación de la banda sonora sino en lo que se refiere al proceso de mezcla y de reproducción de dicha banda sonora sin dejar de lado los equipos involucrados en el proceso. De esta
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manera Dolby ha creado diversos requerimientos mínimos para diversos tipos de sala, dependiendo de lo que dichas salas se ocupan, en este orden de ideas tenemos que existen especificaciones a cumplir para salas las cuales mezclan comerciales y producciones audiovisuales de poca relevancia, para salas las cuales mezclan cortometrajes y pequeños trailers y por ultimo Dolby ha creado la licencia para estudios los cuales mezclan filmes cinematográficos y largometrajes en formato multicanal denominando dichos estudios como Premier Studio.
Dentro de las especificaciones que Dolby ha creado para cada uno de los diferentes tipos de estudios de mezcla, se encuentran especificaciones en cuanto a la acústica de la sala, las especificaciones técnicas con la que los equipos de audio deben cumplir y las especificaciones que los equipos visuales que deben poseer.
1.1.6 International Standards Organization (ISO).
Desde el año de 1987 la International Standards Organization se ha ocupado de crear normas las cuales, de ser acatadas, propenden por la optimización de los procesos vinculados con la creación y reproducción de piezas en el ámbito cinematográfico. Dichas normas no se limitan a especificar y tecnificar los procesos en el ámbito visual sino también en el del audio y la acústica. Más específicamente las normas que se refieren a procesos vinculados con el audio y la acústica de la sala de control o los teatros son las siguientes:
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• ISO 2969 (1987). “Cinematography -- B-chain electro-acoustic response of motion-picture control rooms and indoor theatres -- Specifications and measurements”.
• ISO 9568 (1993). “Cinematography -- Background acoustic noise levels in theatres, review rooms and dubbing rooms”.
• ISO 22234 (2005). “Cinematography -- Relative and absolute sound pressure levels for motion-picture multi-channel sound systems -- Measurement methods and levels applicable to analog photographic film audio, digital photographic film audio and D-cinema audio”.
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1.2 DESCRIPICIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Debido a las diferencias en cuanto a la adecuación acústica y electro-acústica que existe entre los estudios de mezcla para formato 5.1, al momento de reproducir el producto final en una sala de proyección se presentan diferencias entre una y otra sala. A fin de evitar las situaciones anteriores Dolby Inc. se ha tomado el trabajo de establecer los parámetros mínimos requeridos, para que al ser acometidos durante el proceso de mezcla, brinden profesionalismo y alta calidad a la producción.
Ahora bien, lo que concierne a la parte de mezcla es más que nada, equipos y adecuación acústica del recinto donde se realiza la mezcla. Es por esto que en lo que se refiere a un estudio de grabación como tal, es necesario hablar de condiciones acústicas adecuadas para que el proceso de mezcla sea el correcto contemplando, claro está que los equipos usados para esto juegan también un papel importante en dicho proceso.
Con miras a la obtención de una sala de mezcla que sea “estándar” tal y como es establecido por Dolby Inc. se hace necesario plantear el siguiente interrogante:
¿Cuál es la mejor manera de adecuar acústicamente una de las tres salas de mezcla de la Universidad de San Buenaventura sede Bogotá, con miras a la implementación de un sistema de mezcla en formato 5.1?
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1.3 JUSTIFICACIÓN
La elaboración de una propuesta para mejorar el acondicionamiento acústico de una de las salas de mezcla de la Universidad de San Buenaventura para así poder realizar mezclas en formato 5.1 es imperativa, debido a que con el estudio que se ha de realizar se permitirá la proposición de un escenario completamente dotado de las herramientas necesarias para que la comunidad estudiantil pueda extender sus conocimientos y experiencia práctica en el campo de la producción en formato 5.1. Un espacio que cuente con las prestaciones antes mencionadas es requerido por una institución de alto nivel educativo como lo es la Universidad de San Buenaventura, ya que la producción en formato 5.1 se ha trabajado a nivel mundial hace varios años y la comunidad estudiantil necesita explotar este campo.
De contar con una propuesta que analice los puntos tocantes al proceso de implementación de un sistema de mezcla 5.1, se estaría un paso más cerca de dicha implementación por parte de la universidad.
Además de lo anterior el proyecto tiene como motivo adjunto mejorar la calidad de las instalaciones de la universidad ya que si bien estas son de nivel superior a muchas de las actualmente disponibles en la ciudad de Bogotá, aun así carecen de ciertas especificaciones con las cuales debe cumplir para brindar un servicio excelente.
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1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 OBJETIVO GENERAL
Elaborar una propuesta para mejorar el acondicionamiento acústico de una de las salas de mezcla de la Universidad de San Buenaventura, sede Bogotá y cumplir con los estándares acústicos mínimos requeridos por Dolby Inc. para realizar mezclas en formato 5.1 empleando tratamientos de acondicionamiento acústico basados en simulaciones.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Establecer los parámetros acústicos a acometer para fijar sus valores ideales con base en la documentación consultada.
• Diagnosticar el estado actual del recinto, realizando mediciones de parámetros acústicos de acuerdo a los requerimientos encontrados en la documentación consultada para establecer el punto de partida del proyecto. • Especificar los tratamientos necesarios a la luz de la bibliografía consultada
para lograr los valores recomendados en los parámetros acústicos a acometer.
• Definir las especificaciones técnicas mínimas que deben poseer los elementos de refuerzo electro-acústico, específicamente los monitores. • Simular acústicamente las modificaciones propuestas a fin de validar tales
modificaciones, empleando software especializado. • Analizar resultados.
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1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1 ALCANCES
Como primer alcance de esta investigación será el de poder contar con una propuesta para el acondicionamiento de una sala de mezcla en formato multicanal (5.1), la cual estará basada en estándares internacionales y requerimientos por parte de las entidades encargadas de la normalización de tales espacios. Contar con una propuesta que propenda por la obtención de una sala con estas prestaciones permitiría a la universidad encontrarse un paso más cerca de contar con un espacio el cual, perteneciendo a una lista reducida de salas de mezcla para formato 5.1, representaría una posible vía de remuneración en tanto se puedan ofrecer estos servicios a la comunidad.
Posterior a la finalización del proyecto se contempla la viabilidad de obtener instalaciones dotadas de herramientas que representen un nuevo y más completo campo de práctica y desarrollo de conocimiento para las generaciones venideras. Los futuros ingenieros de sonido de la Universidad de San Buenaventura encontrarán en la mezcla en formato 5.1 un campo de aplicación para la televisión digital.
1.5.2 LIMITACIONES
Debido a que Dolby Inc. Y Lucas Films THX son las principales empresas quienes establecen estándares en el formato 5.1 en cuanto a mezcla y reproducción, estas establecen requerimientos tanto en el audio como en el video. El presente proyecto no persigue cumplir con los estándares más allá de los relacionados al desempeño acústico y electro-acústico del recinto.
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No contar con los coeficientes exactos de los materiales tanto estructurales como presentes dentro del estudio de grabación, a saber absorción, difusión etc. ya que en el momento del modelado y posterior simulación, no poseerlos agregara un cierto porcentaje de error sistemático, el cual limitara el desarrollo del proyecto más no lo detendrá.
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2 METODOLOGÍA
Se ha definido un enfoque Empírico-Analítico para este proyecto ya que conjuga dentro de su proceso, varios métodos de recolección y procesamiento de información los cuales muestran gran relación y afinidad con los procesos empleados para los mismos fines a nivel internacional.
En el transcurso del presente proyecto se mezclarán e integrarán varios procesos, algunos de los cuales darán lugar y cabida a otros y algunos serán independientes en sí mismos. Como ejemplo de lo anterior podemos dejar entrever, que el proceso de elección del curso a seguir para el correcto acondicionamiento del lugar en cuestión, depende intrínsecamente de las mediciones realizadas in-situ de los valores de los parámetros acústicos, así como de las simulaciones hechas del lugar. También, las mediciones de los parámetros acústicos del lugar son llevadas a cabo debido a la necesidad de conocer el estado inicial ó punto de partida del proyecto.
2.1
TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
La etapa primaria en el proceso de recolección de información es la entrevista con los docentes y encargados del área de laboratorios de sonido de la Universidad de San Buenaventura sede Bogotá, quienes evalúan los objetivos del proyecto y con los conocimientos y experiencia que poseen en el área, dan su pronóstico acerca de la viabilidad del proyecto y le orientan de manera oportuna para analizar los posibles inconvenientes y sus respectivas soluciones.
Luego de este primer acercamiento al problema a acometer, se procede a la búsqueda de información con el fin de establecer cuáles son los parámetros internacionalmente establecidos y aceptados para el proceso de mezcla en
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formato 5.1. Lo anterior se consigue investigando en fuentes bibliográficas, de ser posible realizando una visita a un estudio aprobado el cual cumpla con tales requerimientos, asimismo de ser posible comunicándose con Dolby Inc. ó THX para solicitar de primera fuente esta información.
Para la adquisición de información, el proceso a realizar consiste en la medición de los valores de los parámetros acústicos establecidos mediante la investigación anterior. Lo anterior se lleva a cabo midiendo con los instrumentos necesarios para dicho efecto tales como Sonómetro, Micrófonos de medición, Software de medición, Software de Simulación, Computador etc.
Los instrumentos empleados en la obtención de los valores de los parámetros acústicos específicos son, en primera instancia un Sonómetro integrador nivel 2 o menor el cual permita integrar el nivel de ruido equivalente por banda de octava, micrófonos de medición los cuales no presenten ninguna distorsión de la señal, software o plataforma que permita el análisis de una señal de audio y de todos los parámetros inherentes a la misma.
Los instrumentos usados en la simulación con el fin de apreciar cuales serian los cambios ocurridos en los parámetros acústicos al momento de alterar los materiales componentes de la sala son, primeramente un software el cual permita realizar un modelo en 3D de la sala a simular el cual asimismo permita asignar nombres de materiales a cada superficie, de igual manera se hace necesario un software el cual permita simular el comportamiento acústico del recinto teniendo en cuenta su geometría y las características inherentes a cada superficie.
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2.1.1 Herramientas para recolección de información
2.1.2 Sonómetro integrador:
Medidor de nivel sonoro (Tipo 2 de acuerdo a IEC 651, IEC 804 y IEC 61672-1).
Analizador de 1/1 OCTAVA y 1/3 OCTAVA (filtro digital pasa-banda de 1/1 octava & 1/3 octava, sistema en base dos, trabajo en paralelo; Tipo 1 de acuerdo a IEC 1260).
2.1.3 Micrófono de medición:
Behringer ECM8000:
Tipo condensador electret, omni-direccional Impedancia 600 Ohms Sensitivity -60 dB Respuesta en frecuencia 15 Hz to 20 kHz Conector dorado XLR Phantom power +15 V to +48 V Peso aprox. 120 g 2.1.4 Software de medición: Adobe Audition 3.0 Plug-in Aurora. 2.1.5 Software de modelado: Sketchup 7.0
- 27 - Plug-in SU2CATT.
2.1.6 Software de simulación:
CATT-Acoustics, Software de predicción acústica. Dicho software usa la teoría de rayos y ondulatoria para predecir un evento acústico probable a suceder en un recinto dado, teniendo en cuenta las características estructurales del recinto tales como sus dimensiones, su geometría, los coeficientes de absorción de sus materiales, las características de directividad de la fuente, entre otras.
2.1.7 Software de predicción.
INSUL, Marshall Day Acoustics. Software empleado en la predicción del aislamiento provisto por una partición específica teniendo en cuenta el espesor, densidad, tipo de montaje, filtraciones existentes etc. El software se emplea bajo colaboración de la compañía Acústica Técnica, ACUSTEC de Colombia S.A.
ZORBA, Marshall Day Acoustics. Software empleado en la predicción de la absorción provista por un elemento sobre muro, teniendo en cuenta la cavidad de aire, tipo de superficie, perforaciones, densidad superficial, resistencia al flujo de aire etc. El software se emplea bajo el permiso de la compañía Marshall Day Acoustics, quien provee un archivo llave para usar el software gratuitamente por espacio de una semana aproximadamente.
2.2
HIPÓTESIS
Si se modifica el acondicionamiento acústico de uno de los control rooms de la universidad de San Buenaventura, sede Bogotá, entonces es posible realizar
- 28 -
mezclas en formato 5.1 cumpliendo con los requerimientos mínimos a nivel de acústica establecidos por Dolby Inc.
2.3
VARIABLES
2.3.1 VARIABLES INDEPENDIENTES
2.3.1.1 Coeficientes de absorción especifico de los materiales presentes en la sala, modificadores del comportamiento acústico de la misma.
2.3.1.2 Tipo de señal empleada en el proceso de medición de los parámetros acústicos de la sala.
2.3.1.3 Estado de los instrumentos de medición.
2.3.1.4 Calibración del sonómetro empleado en la medición.
2.3.1.5 Disponibilidad del estudio básico de grabación de la Universidad de San Buenaventura, sede Bogotá.
2.3.2 VARIABLES DEPENDIENTES
2.3.2.1 Resultados de la simulación del recinto.
- 29 -
3 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE LA UNIVERSIDAD / LÍNEA DE
INVESTIGACION DE LA FACULTAD / NÚCLEOS
PROBLÉMICOS
La línea de investigación de la universidad sobre la cual se sustenta esta investigación es la de TECNOLOGÍAS ACTUALES Y SOCIEDAD, ya que el formato de mezcla en 5.1 y más aun los parámetros involucrados en su proceso pertenecen a una naciente y poderosa forma de dar un carácter realista a una producción musical y/o audiovisual. Este campo ha sido estudiado, pero debido a su distinta aplicación dependiendo del caso el cual es siempre cambiante, no existe un acuerdo general respecto al tema; es por esto que estos procesos merecen ser estudiados con las ayudas y sustentos investigativos necesarios. La línea de investigación de la facultad es INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS debido a que el objetivo de este proyecto es el de brindar a la universidad una propuesta la cual permita proveer de un espacio apto para mejorar el proceso de mezcla en formato 5.1, sabiendo que dicho proceso es imperativo llevarlo a cabo bajo excelentes condiciones.
El núcleo problémico es ACÚSTICA debido a que uno de los objetivos de esta investigación es la de realizar mediciones in-situ de parámetros acústicos de un estudio de grabación asimismo como realizar predicciones acústicas de este lugar, para luego diseñar una propuesta de acondicionamiento a efectos de optimizar tales parámetros.
- 30 -
4 MARCO DE REFERENCIA.
4.1
MARCO TEÓRICO – CONCEPTUAL
PSICO-ACÚSTICA
4.1.1 Efecto de difracción de borde5
El efecto de difracción de borde es un fenómeno inherente a toda onda el cual se presenta cuando esta viaja a través de un medio con una impedancia constante y repentinamente cambia dicha impedancia.
En altavoces cuyo diseño es muy cuadrado se presenta este fenómeno. Efectivamente lo que sucede es que la onda expansiva irradiada viaja a lo largo de la superficie frontal hasta que alcanza una discontinuidad, tal como lo es el borde del gabinete. Desde este punto en adelante, la onda repentinamente debe expandirse más rápidamente alrededor de la esquina, pero la misma presión no puede mantenerse en el nuevo y mayor volumen en el cual se expande. Este súbito incremento en la rata de expansión es debido al cambio en la impedancia acústica y cualquier cambio de impedancia enviará de regreso una reflexión de la onda (ver fig. 1).
.
Fig. 1. Onda reflejada en borde.
5
- 31 -
Se aprecia claramente el efecto de difracción de borde y la onda que se difracta en el borde y es reflejada. En los gabinetes cuyo diseño presenta este tipo de superficies, también se presentan estos fenómenos (ver fig. 2).
Fig. 2. Ondas reflejadas en bordes de altavoces.
Tal y como se aprecia en la figura anterior, gabinetes mal diseñados pueden presentar fenómenos de difracción de borde los cuales pueden traducirse en pequeños filtros de peine, alterando la ubicación espacial de la imagen sonora reproducida.
4.1.2 Efecto HASS.
El efecto de precedencia o también conocido como efecto Haas en honor a Helmut Haas consiste en un fenómeno psico-acústico el cual tiene lugar en el cerebro de la persona que escucha. El efecto de precedencia es la percepción espacial alterada por el cerebro de una fuente de sonido cuando el escucha percibe dos sonidos idénticos pero con retardos de llegada a los oídos de entre 5 y 50 ms. El efecto de precedencia describe las siguientes ventanas de percepción:
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- Cuando el segundo sonido tiene un retardo menor a 5 ms: El cerebro localiza la fuente sonora en la dirección del primer sonido aunque ambos sonidos fueren diametralmente opuestos en dirección.
- Cuando el segundo sonido tiene un retardo de entre 10 a 40 ms: El cerebro percibe los dos sonidos, los integra en un solo “paquete” de información y se entiende a la fuente sonora como de mayor ancho espacial y se empieza a ubicar espacialmente la fuente sonora.
- Cuando el segundo sonido tiene un retardo mayor a 50 ms: El cerebro percibe los dos sonidos como diferentes (provenientes de fuentes sonoras distintas) ó percibe el segundo como un “eco” del primero (dependiendo de la relación de nivel).
El efecto de precedencia posee relevancia dentro del estudio y diseño de salas de mezcla de música así como en salas de escucha musical ya que este efecto puede ayudar a enriquecer la experiencia auditiva en gran manera.
4.1.3 Efecto Pinnae.
Antes de comenzar a describir la incidencia e importancia que tiene el efecto pinnae al momento de elegir un buen refuerzo electro-acústico es necesario explicar la incidencia que tienen las altas frecuencias en la ubicación espacial de fuentes sonoras.
En lo que respecta a la localización de fuentes sonoras y de acuerdo a lo que enuncia la teoría clásica dúplex de la localización, la fase (ϕ) es empleada por el
- 33 -
cerebro para las frecuencias por debajo 1500 Hz y la intensidad (I) es usada aproximadamente por encima de las frecuencias 4000 Hz. En el rango de frecuencias cercano a 3000 Hz ninguna señal (ϕ ó I) provee información adecuada y por ende la localización es pobre.
Ahora bien, entendemos que para el rango de frecuencias medias-altas y altas, su intensidad y fase son las que permiten la buena percepción de la imagen auditiva. En 1980 la ingeniera acústica Carolyn Rodgers presenta un paper en la sexagésimo sexta convención de la Audio Engineering Society el cual trata los efectos en la localización espacial de fuentes que tiene la Pinna.
El paper presentado por C. Rodgers expone como tesis principal que la pinna (y sus partes constitutivas, a saber, concha, hélix, antihelix, antitragus etc.) produce pequeños filtros de peine sobre la señal que incide en ella dependiendo de el ángulo de incidencia, los cuales son “firmas acústicas” de la localización de la fuente que produce el estímulo. Entonces vemos el filtro de peine característico que posee la señal incidente, será función del angulo de incidencia sobre la pinna ya que esta producirá diferentes retardos los cuales son responsables de dichos filtros (ver fig. 3).
- 34 -
En la figura inmediatamente anterior vemos una imagen del filtro de peine creado por una fuente que se ubica a 90° desde el frente y a nivel de la oreja. En la fig. 4 se aprecia también el efecto que tiene la pinna como atenuador de intensidad para aquellas fuentes que se encuentran por detrás del oyente (nótese la caída en altas frecuencias).
Fig. 4. Atenuación en alta frecuencia debido a la sombra de la pinna.
Los efectos en la localización espacial de fuentes que tiene la pinna tienen gran relevancia. C. Rodgers expone también que existen ciertos altavoces los cuales debido a una pobre ubicación (alineación), centros acústicos desplazados ó por efectos de difracción de borde, crean filtros de peine en señales que reproducen los cuales son muy semejantes a los creados por la pinna con fines de ubicación espacial. En la fig. 5. a) se observa el filtro de peine creado por la pinna para una fuente que se encuentra ubicada a nivel del oído y a 45° desde el frente; b) Un ejemplo de las aberraciones espectrales que ocurren cuando dos drivers se encuentran mal alineados.
- 35 -
Fig. 5. Similitud de comb filters causados por efecto pinna y difracción de borde.
Como se ve, unos altavoces que se encuentren mal posicionados o que se encuentren mal diseñados (física y acústicamente) pueden producir filtros de peine similares a los que emplea la pinna con el fin de ubicar espacialmente de manera correcta las fuentes sonoras, degenerando esto inevitablemente en la imposibilidad de generar imágenes estéreo (o surround) claras y precisas o en el mejor de los casos generarán imágenes acústicas borrosas y faltas de profundidad.
Los fenómenos antes expuestos permiten tener clara la necesidad de escogencia de unos altavoces con buen desempeño acústico y de un buen diseño en cuanto a su ubicación teniendo en cuenta las condiciones acústicas (tiempo de reverberación) y físicas (geometría, mobiliario etc.) del lugar donde se han de instalar.
- 36 - ACÚSTICA
4.1.4 Absorción de los materiales6
La absorción que sufren las ondas sonoras cuando inciden sobre los distintos materiales absorbentes utilizados como revestimientos de las superficies límite del recinto, así como su dependencia en función de la frecuencia, varían considerablemente de un material a otro también en dependencia al espesor del material, su densidad, su porosidad y la distancia a la pared rígida. En consecuencia, la correcta elección de los mismos permitirá obtener, en cada caso, la absorción más adecuada en todas las bandas de frecuencias de interés.
Se ha de entender primero que la mayor absorción acústica se produce cuando el máximo de velocidad de una onda se encuentra con el material absorbente, esto sucede en λ/4. En esta parte de la onda, las partículas que transportan la onda de presión es donde tienen mayor velocidad y al interponer en este sitio un material que presente una impedancia acústica mayor a la del aire en sí, se lograran niveles de absorción considerables para la frecuencia en cuestión.
.
4.1.4.1 Variación de la absorción en función del espesor.
Teniendo en cuenta que la mayor absorción se presenta cuando un material absorbente está situado en coincidencia con la distancia λ/4 de la onda incidente, es decir cuando D= λ/4; entonces es de entenderse que a fin de controlar frecuencias bajas (longitudes de onda grandes) son necesarios espesores de material grandes.
6
- 37 -
Fig. 6. Espesor de material menor a un cuarto de lambda.
En la figura anterior vemos una onda incidente y un material cuyo espesor es D<<λ puesto sobre una pared rígida. En este caso no se presenta absorción considerable puesto que el pico de velocidad de la onda no se encuentra en coincidencia con el espesor del material.
Fig. 7. Espesor del material igual a un cuarto de lambda.
En la figura anterior se aprecia el mismo material, sin embargo ahora incide sobre él una onda cuyo λ/4=D. En este caso se presentan mayores niveles de absorción acústica.
- 38 -
4.1.4.2 Variación de la absorción en función de la porosidad.
Partiendo de la misma hipótesis anterior en cuanto a la situación del material, al aumentar su porosidad también aumenta la absorción a todas las frecuencias. En la figura siguiente (fig. 8) se aprecia la absorción de un material en función de la frecuencia con tres grados diferentes de porosidad.
Fig. 8. Absorción de diferentes materiales porosos.
4.1.4.3 Variación de la absorción en función de la densidad.
Si la densidad del material es baja, existen pocas pérdidas por fricción y, en consecuencia, la absorción es pequeña. A medida que la densidad va aumentando, se produce un incremento progresivo de absorción hasta llegar a un valor límite, a partir del cual la absorción disminuye, debido a que existe una menor penetración de la onda sonora en el material, es decir, una mayor reflexión de energía.
- 39 -
Fig. 9. Absorción de materiales con densidades diferentes.
En la figura anterior se aprecia la absorción de un material en dos situaciones de densidades diferentes.
4.1.4.4 Variación de la absorción en función de la distancia a la pared rígida.
En situaciones donde se tienen problemas de reverberación en baja frecuencia (longitudes de onda grandes) se necesitaría de materiales con espesores considerables los cuales resultarían en grandes sobre costos hablando en términos económicos. Una solución al inconveniente anterior, y teniendo en cuenta la premisa expuesta en el punto 4.1.4.1, sería la de emplear un material con espesor comercial pero situándolo dilatado desde la pared rígida.
Empleando los conceptos expuestos anteriormente, lograremos incrementar el coeficiente de absorción de un material para las bajas frecuencias situándolo a una distancia “d” desde la pared rígida sabiendo que la mayor absorción se producirá para la frecuencia en la cual λ/4=d.
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Fig. 10. Espaciamiento de material a un cuarto de lambda desde el muro rígido. En esta configuración se logra extender el coeficiente de absorción del material en baja frecuencia (ver fig. 11.).
Fig. 11. Diferentes espaciamientos de material absorbente. 4.1.5 CATT-Acoustic.
Software de predicción acústica. Dicho software usa la teoría de rayos y ondulatoria para predecir un evento acústico probable a suceder en un recinto dado, teniendo en cuenta las características estructurales del recinto tales como sus dimensiones, su geometría, los coeficientes de absorción de sus materiales, las características de directividad de la fuente, entre otras.
- 41 - 4.1.6 Criterio LEDE (Live End, Dead End)7
El criterio LEDE (lado vivo y lado muerto, por sus siglas en ingles consiste en lograr una zona con muy poca reverberación (Rt ≤ 0.4 seg.) al frente de la sala donde se ubican los monitores así como el mueble de los equipos y una zona difusa-reverberante en la parte posterior de la misma. Este criterio fue estudiado y propuesto por Don Davis y Chips Davis (sin relación) con base en estudios hechos por Carolyn Rodgers los cuales demostraban que el TEF (Energy Frequency Time, tiempo energía frecuencia) dentro de una sala en muchas ocasiones tenían incidencia sobre la capacidad del cerebro de localizar espacialmente una fuente sonora.
Tal y como se expuso anteriormente, el criterio LEDE busca proveer al ingeniero de una zona libre de las ya conocidas y perjudiciales reflexiones especulares tempranas y más bien rica en reflexiones difusas tardías. Debido a que el concepto LEDE se hizo público posterior al criterio RFZ, es muy común encontrarse con salas que emplean una suerte de híbrido entre estos dos conceptos obteniéndose así salas de control con superficies deflectoras de sonido y superficies absorbentes al frente y superficies difusoras en la parte posterior. En la imagen siguiente observamos lo mencionado.
.
7
- 42 -
Fig. 12. Esquema de configuración LEDE.
Tal y como vemos en la fig. 12 se aplican los dos conceptos a fin de proveer un espacio de escucha relativamente limpio en cuanto a interferencias nocivas con la señal directa.
El criterio LEDE así como el RFZ se emplean principalmente en salas de reproducción estéreo, no obstante es deseado que incluso en salas de reproducción surround (4 canales o más) se provean zonas con poca interferencia debido a reflexiones tempranas.
4.1.7 Criterio RFZ.
Dentro de los criterios que se emplean al momento de diseñar espacios arquitectónicos con el fin de ser salas de control y/o mezcla de sonido encontramos el criterio RFZ (zona libre de reflexiones por sus siglas en ingles). El
- 43 -
criterio RFZ consiste, tal y como el nombre lo indica, en crear una zona libre de reflexiones para el ingeniero de mezcla pues como ya hemos visto, las reflexiones tempranas indeseables pueden llegar a “colorear” la señal directa al momento de crear cancelaciones (interferencia destructiva) en el punto donde se sienta el ingeniero.
Las interferencias destructivas causantes del fenómeno de Comb filtering pueden ser debidas a reflexiones no solo en los muros laterales o techo del estudio sino también a reflexiones provenientes de mobiliario cercano tal como el mueble donde descansa la consola, computador, monitores o demás elementos.
Este criterio tiene mucha similitud con el criterio LEDE (Live End, Dead End) ya que el fin de ambos es el de librar al ingeniero de una señal interferida y coloreada.
4.1.8 Curvas NC.
“Las curvas NC son, además, utilizadas de forma generalizada para establecer los niveles de ruido máximos recomendables para diferentes tipos de recintos en función de su aplicación (oficinas, salas de conferencias, teatros, salas de conciertos, etc.)”8
8
Carrión Antoni, “Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos”, Ediciones UPC, Barcelona, 1998, 42p.
- 44 -
Fig. 13. Curvas NC.
4.1.9 Curvas RC9
Las curvas RC han sido desarrolladas para reemplazar a las curvas NC a fin de calificar el ruido producto del funcionamiento de los sistemas de aire acondicionado en espacios desocupados. Adicional a la información provista de la curva a la que pertenece el ruido de fondo de un sitio, las curvas RC proveen información acerca del tipo de ruido que se presenta dentro del lugar agregando la letra “R” cuando el sonido presenta componentes fuertes en baja frecuencia, “H”
.
9
Biesy Hansen, Engineering Noise Control: Theory and practice. Quinta edición. Spon Press. Londres, 2009.
- 45 -
cuando el sonido presenta componentes fuertes en alta frecuencia y “N” cuando no ocurre ninguna de las dos situaciones anteriores.
Fig. 14. Curvas RC.
4.1.10 Comb Filtering (Filtro de peine)10
El efecto de una señal retrasada respecto a la original sea por una reflexión o por la distancia de llegada hasta un segundo receptor es a menudo llamada “Comb
.
10
- 46 -
Filtering” (filtro de peine). El filtro de peine es un fenómeno de estado estable. Tiene poca aplicación al campo de la música o del discurso los cuales a menudo son fenómenos transitorios.
El efecto de filtro de peine consiste en la interferencia destructiva que se presenta cuando en un mismo punto convergen una señal directa (original) y una retrasada (reflexión) las cuales en dependencia de la distancia y de la frecuencia presentaran cancelaciones y sumatorias.
Las cancelaciones se presentan cuando con base en una misma frecuencia, la señal reflejada llega con una diferencia de fase de 180°. Cuando se presenta la anterior situación se aprecia una figura característica que adicionalmente le da nombre a este fenómeno.
- 47 - 4.1.11 Eco flotante11
El eco flotante (“flutter echo”) consiste en una repetición múltiple, en un breve intervalo de tiempo, de un sonido generado por una fuente sonora, y aparece cuando ésta se sitúa entre dos superficies paralelas, lisas y muy reflectantes.
En la fig. 16 se observa la curva energía-tiempo ETC ilustrativa de la existencia de eco flotante.
.
Fig. 16. Repeticiones debido a eco flotante.
4.1.12 Modos propios de una sala.
“La combinación de ondas incidentes y reflejadas en una sala da lugar a interferencias constructivas y destructivas o, lo que es lo mismo, a la aparición de las denominadas ondas estacionarias o modos propios de la sala. Cada modo propio va asociado a una frecuencia, igualmente denominada propia, y está
11
Carrión Antoni, “Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos”, Ediciones UPC, Barcelona, 1998. 56p.
- 48 -
caracterizado por un nivel de presión sonora SPL que varía en función del punto considerado”12
• Modo Axial: Relaciona dos superficies, es decir, cuando el volumen de aire en un cuarto se divide en dos partes, la parte media actua como una masa que oscila entre los extremos y es resistido por la rigidez de las partes extremas que actúan como un resorte, en las paredes no existen componentes de velocidad, por eso la energía es totalmente potencial, la energía se intercambia ahora cíclicamente entre los dos componentes de aire
.
Existen tres tipos de modos:
13
• Modo Tangencial: Relaciona cuatro superficies, la presión sonora es de -3dB con el modo axial
.
14
• Modo Oblicuo: Incluyen reflexiones secuenciales entre tres o más superficies, la presión sonora en relación con el modo axial es -6dB
.
15
La frecuencia de resonancia en cuartos rectangulares con superficies infinitamente rígidas es: 𝑓𝑓𝑓𝑓 = �𝐶𝐶𝐶𝐶2 � �(𝑓𝑓𝑛𝑛𝑙𝑙𝑛𝑛 )2+ (𝑓𝑓𝑛𝑛 𝑙𝑙𝑛𝑛 )2+ ( 𝑓𝑓𝑛𝑛 𝑙𝑙𝑛𝑛 )2 Donde: Fn: Frecuencia de resonancia [Hz] Co: Velocidad del sonido [m/s] Lx, ly, lz: Dimensiones del cuarto [m] Nx, ny, nz: modos
.
12
Carrión Antoni, “Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos”, Ediciones UPC, Barcelona, 1998. 56p.
13
GIL Gonzalez constancio. Acondicionamiento acústico; 1989. 96p.
14
Ibid. 97p.
- 49 - 4.1.13 Reflexiones tempranas16
Al analizar la evolución temporal del sonido reflejado en un punto cualquiera del recinto objeto de estudio, se observan básicamente dos zonas de características notablemente diferenciadas: una primera zona que engloba todas aquellas reflexiones que llegan inmediatamente después del sonido directo, y que reciben el nombre de primeras reflexiones o reflexiones tempranas (“early reflections”), y una segunda formada por reflexiones tardías que constituyen la denominada cola reverberante.
Si bien la llegada de reflexiones al punto en cuestión se produce de forma continua, y por tanto sin cambios bruscos, también es cierto que las primeras reflexiones llegan de forma más discretizada que las tardías, debido a que se trata de reflexiones de orden bajo (habitualmente, orden ≤ 3). Se dice que una reflexión es de orden “n” cuando el rayo sonoro asociado ha incidido “n” veces sobre las diferentes superficies del recinto antes de llegar al receptor.
Desde un punto de vista práctico, se suele establecer un límite temporal para la zona de primeras reflexiones de aproximadamente 70 ms desde la llegada del sonido directo, aunque dicho valor varía en cada caso concreto en función de la forma y del volumen del recinto.
.
16
Carrión Antoni, “Diseño Acústico de Espacios Arquitectónicos”, Ediciones UPC, Barcelona, 1998. 49p.
- 50 -
Fig. 17. Curva en el tiempo de las reflexiones tempranas y tardias.
4.1.14 Requerimientos Acústicos para aprobación de Dolby Inc.
La empresa Dolby Inc., una de las pioneras en cuanto a la normalización de este tipo de salas, posee ciertos estándares los cuales al momento de cumplirse por parte de la sala de mezcla, la misma se hace merecedora de una certificación por parte de esta empresa. Dolby Inc. tiene varios niveles de certificación de los cuales depende la rigurosidad del cumplimiento de los estándares y dependiendo de los cuales varían los parámetros a cumplir. Tales niveles de certificación son:
- Dolby Studio.
- Dolby Studio (Commercials and Trailers Only). - Dolby Premier Studio.
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Los niveles obedecen a las siguientes capacidades por parte de los estudios.
Dolby Studio: Capacidad de mezclar en formato estéreo y surround producciones
musicales principalmente y pequeños cortometrajes.
Dolby Studio (Commercials and Trailers Only): Capacidad para mezclar en
formato estéreo y surround desde producciones musicales hasta comerciales televisivos y trailers de películas.
Dolby Premier Studio:
• Requerimientos Acústicos.
Capacidad de mezclar en formato estéreo y surround todo tipo de producciones tanto de audio como de video. Es la certificación más alta e importante de Dolby Inc. y es dada a instalaciones muy selectas.
Tal y como se aprecia anteriormente, los niveles de certificación son muy explícitos en tanto a las prestaciones que se le reconocen a la sala al momento de ser certificada. El objetivo de este proyecto será el de proponer los cambios y modificaciones necesarias a fin de cumplir con los requerimientos expuestos por Dolby Inc. para el nivel de Dolby Studio (Commercials and Trailers Only), ya que para el Dolby Premier Studio no se cumple con el volumen ni el área de piso necesaria.
Luego de tener en claro el nivel de aprobación con el cual se desea cumplir, es necesario saber cuáles son los requerimientos para dicho nivel en cuanto a la parte acústica. Con este fin, se contacta vía e-mail directamente con los cuarteles generales de Dolby Inc. en Reino Unido (United Kingdom) en Mayo de 2009 y se reciben por parte de ellos archivos en formato .pdf (Portable Document Format) y Excel los requerimientos para cada una de los niveles de certificación.
Luego de revisar los requerimientos por parte de Dolby Inc. en cuanto a las características acústicas que debe poseer la sala que desee certificarse como
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Dolby Studio (Comms. And Trailers Only), de acuerdo al archivo suministrado por ellos, tenemos.
- Ruido de fondo: No debe exceder los niveles máximos establecidos por la curva NC – 25 medidos de acuerdo con la norma ISO 9568.
- Tiempo de Reverberación: El tiempo de reverberación debe estar dentro de un rango establecido por Dolby Inc. el cual se obtiene a partir del tiempo de reverberación medido para la banda de 500 Hz y es función del volumen total del recinto tal y como se aprecia en la siguiente figura.
Fig. 18. Tiempo de reverberación en función del volumen; requisito de Dolby Inc. Aparte de los dos requerimientos antes expuestos en cuanto a la acústica del lugar, no se encuentra ningún otro requerimiento.
El documento en formato Excel provisto por Dolby Inc. se tomara como herramienta dentro del proceso de diseño.
- 53 - 4.1.15 Resonadores.
Los resonadores son elementos absortores acústicos, se presentan como un sistema masa resorte. Existen dos tipos de resonadores, de membrana y Helmholtz. La principal característica es que pueden ser afinados a una frecuencia específica (f0) en la cual son más efectivos.
• Resonador de membrana.
Está formado por un panel de material no poroso y flexible, como ejemplo la madera, montado a una cierta distancia de una pared rígida con objeto de dejar una cavidad cerrada de aire entre ambas superficies.
Cuando una onda sonora incide sobre el panel, éste entra en vibración como respuesta a la excitación producida. Dicha vibración, cuya amplitud depende principalmente de la frecuencia del sonido y es máxima a la frecuencia de resonancia, provoca una cierta deformación del material y la consiguiente pérdida de una parte de la energía sonora incidente, que se disipa en forma de calor.
- 54 -
La ecuación mediante la cual se calcula el resonador es la siguiente: 𝑓𝑓0 = 2𝜋𝜋𝑐𝑐 �𝑚𝑚𝑚𝑚𝜌𝜌
Donde:
c = Velocidad del sonido. ρ = Densidad del aire.
m = Masa por unidad de superficie del panel (en Kg/m2). d = Distancia del panel a la pared rígida (en cm).
La absorción presentada por estos elementos es aproximadamente el 100% en la frecuencia de resonancia f0.
• Resonador de Helmholtz.
También llamado resonador simple de cavidad. Está formado por una cavidad cerrada de aire conectada a la sala a través de una abertura o cuello estrecho. El aire del cuello se mueve como una unidad y constituye el elemento de masa, mientras que el aire de la cavidad se comporta como un muelle, constituyendo el elemento de rigidez. De forma análoga al resonador de membrana, la masa del aire del cuello junto con la rigidez del aire de la cavidad da lugar a un sistema resonante que presenta un pico de absorción a la frecuencia de resonancia f0.
- 55 -
La ecuación mediante la cual se calcula el resonador es la siguiente:
𝑓𝑓0 =2𝜋𝜋𝑐𝑐 � 𝑆𝑆𝑙𝑙′𝑉𝑉 𝑙𝑙′ = 𝑙𝑙 +𝜋𝜋𝜋𝜋2
Donde:
f0 = Frecuencia de resonancia.
c = Velocidad del sonido.
S = Sección transversal del cuello. l’ = Longitud efectiva del cuello. l = Longitud del cuello.
V = Volumen detrás del cuello.
4.1.16 Silenciadores de flujo de aire17
Los silenciadores de flujo de aire son elementos implementados en el camino que recorre un caudal gaseoso con el fin de reducir el nivel sonoro que el mismo transporta. Están compuestos, generalmente, por ductos rectangulares cuyos acabados de superficies internas son materiales con propiedades absorbentes acústicas, apoyados sobre materiales muy rígidos. La ecuación siguiente describe la pérdida por transmisión de un ducto.
𝑇𝑇𝑇𝑇𝑙𝑙 ~ 1.5𝑃𝑃𝑆𝑆 ∝ 𝑙𝑙
Donde:
α = el coeficiente de absorci ón del material. P = el perímetro con material absorbente.
S = el área de flujo libre de la sección transversal. l = la longitud del ducto.
.
17
- 56 -
Existen diferentes tipos de silenciadores y cada uno con un método distinto de cálculo del TL que representan. El silenciador de paneles paralelos (Parallel-Baffle), es uno de los tipos de silenciadores que existen.
Fig. 21. Esquema de silenciador de flujo de aire.
En la figura anterior observamos un esquema de silenciador de paneles paralelos. La ecuación que describe el TL de este tipo de silenciadores es la siguiente.
𝑇𝑇𝑇𝑇𝑙𝑙 = 𝑇𝑇ℎ𝑙𝑙 ℎ⁄ = 𝑇𝑇𝑇𝑇ℎ𝑙𝑙 ℎ⁄
Donde:
𝑇𝑇ℎ = es la atenuación en una distancia igual a h la cual es la mitad de la dimensión
transversal del paso de flujo como se muestra en la fig. 21. l = la longitud del ducto.
- 57 - 4.1.17 Trampas B.A.S.S. (Trampa de bajos).
La mayoría de recintos pequeños son susceptibles a problemas de reverberación en bajas frecuencias resultantes de los problemas modales del mismo recinto. Debido a las longitudes de onda del sonido de baja frecuencia, materiales absorbentes efectivos requerirían de mucho espacio. Es muy recomendado emplear absorción en las esquinas de los recintos debido a que estos lugares son muy pocas veces utilizados en la práctica. Más importante, todos los modos terminan en las esquinas, por lo cual las hace candidatas ideales para emplear absorción en baja frecuencia.
Las trampas de bajos son elementos con geometría trapezoidal los cuales se ubican en las esquinas. Se conforman por un frente fonoabsorbente y fono-permeable logrando así ubicarse a una distancia “d” que sea igual a λ /4, logrando así mayor absorción en baja frecuencia. En la fig. 22 se aprecia una vista isométrica de una trampa de bajos.
- 58 - ELECTRO-ACÚSTICA
4.1.18 Codec de audio18
Es un tipo de códec específicamente diseñado para la compresión y descompresión de señales de sonido audible para el ser humano. Por ejemplo, música o conversaciones.
Los códecs de audio se caracterizan por los siguientes parámetros: .
• Número de canales: un flujo de datos codificado puede contener una o más señales de audio simultáneamente. De manera que puede tratarse de audiciones "mono" (un canal), "estéreo" (dos canales, lo más habitual) o multicanal. Los códec de audio multicanal se suelen utilizar en sistemas de entretenimiento "cine en casa" ofreciendo seis (5.1) u ocho (7.1) canales. • Frecuencia de muestreo: de acuerdo con el teorema de Nyquist,
determina la calidad percibida a través de la máxima frecuencia que es capaz de codificar, que es precisamente la mitad de la frecuencia de muestreo. Por tanto, cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, mayor será la fidelidad del sonido obtenido respecto a la señal de audio original. Por ejemplo, para codificar sonido con calidad CD nunca se usan frecuencias de muestreo superiores a 44,1 kHz, ya que el oído humano no es capaz de escuchar frecuencias superiores a 22 kHz.
• Número de bits por muestra. Determina la precisión con la que se reproduce la señal original y el rango dinámico de la misma. Se suelen utilizar 8 (para un rango dinámico de hasta 45 dB), 16 (para un rango dinámico de hasta 90 dB como el formato CD) o 24 bits por muestra (para 109 a 120 dB de rango dinámico). El más común es 16 bits.
18
