Sistemas de Sonido Envolvente y Acústica de Salas

Sonido Multicanal Envolvente

El sonido multicanal envolvente se crea mediante el uso de varios canales de audio de forma simultánea. Para obtener este tipo de sonido digital, se necesita un decodificador que pueda “traducir” la señal de fuentes como los DVDs y enviarla al canal correspondiente. Entre el decodificador y los altavoces se encuentra el amplificador, cuya función es amplificar la señal de cada canal y enviarla a los altavoces correspondientes.

Formatos de Sonido Envolvente

Formatos Dolby

• Dolby Surround: Sistema analógico que comenzó en 1982 con 3 canales (izquierdo, derecho y surround).
• Dolby Pro-Logic: Sistema analógico similar al Dolby Surround pero con un canal central adicional (izquierdo, derecho, central y surround).
• Dolby Pro-Logic II: Mejora del Dolby Pro-Logic lanzada en el año 2000. Su principal innovación es la capacidad de reproducir prácticamente cualquier fuente de sonido (incluso monofónica) en sonido multicanal.
• Dolby Digital: Sistema completamente digital que apareció en 1992. El formato 5.1 significa 5 canales y un subwoofer (izquierdo, derecho, central, surround izquierdo, surround derecho y subwoofer).
• Dolby Digital Surround EX: Desarrollado en 1999 por Dolby y THX, incorpora un tercer canal surround llamado surround trasero central, creando efectos de sonido envolvente de 360° (izquierdo, derecho, central, surround izquierdo, surround derecho y surround trasero central).
• Dolby Digital EX Pro Logic IIx: Procesa grabaciones estéreo normales y 5.1 en una salida de 6.1 o 7.1 canales para obtener un efecto de sonido surround más expansivo.
• Dolby TrueHD: Soporta hasta 7 canales (izquierdo, derecho, central, surround izquierdo, surround derecho, surround trasero izquierdo, surround trasero derecho) y teóricamente puede soportar más.

Formatos DTS

• DTS (Digital Theater System): Sistema digital que apareció en 1993. DTS y Dolby Digital son incompatibles y requieren decodificadores específicos. El formato estándar es 5.1 (izquierdo, derecho, central, surround izquierdo y surround derecho).
• DTS ES (DTS Extended Surround): Incorpora un nuevo canal surround trasero central (izquierdo, derecho, central, surround izquierdo, surround derecho y surround trasero central).
• DTS-HD MA (DTS-HD Master Audio): Uno de los nuevos formatos de Blu-ray, permite la reproducción bit a bit (exacta) con un máximo de 7.1 canales independientes (izquierdo, derecho, central, surround izquierdo, surround derecho, surround trasero izquierdo, surround trasero derecho) + subwoofer.

Otros Formatos

• SDDS (Sony Dynamic Digital Sound): Sistema de cine que no ha tenido el éxito de Dolby Digital o DTS. El SDDS es un formato 7.1 que añade dos canales frontales, colocando hasta 5 canales en la pantalla, dos canales surround y el subwoofer (izquierdo, central izquierdo, central, central derecho, derecho, surround izquierdo, surround derecho y subwoofer).

Acústica de Salas

Tipos de Salas y sus Características

• Música Ambiental: Se busca un nivel sonoro determinado y uniforme en diferentes puntos de audición, como oficinas, hoteles, etc. Al ser niveles bajos, la potencia necesaria no depende del tamaño del local sino del número de altavoces.
• Salas de Conferencias: La prioridad es la inteligibilidad de la palabra, por lo que el tiempo de reverberación debe estar entre 0,4 y 0,8 segundos, dependiendo del volumen de la sala. Se recomienda que el techo se cubra con paneles perforados, separados del mismo por material absorbente, formando un falso techo. El suelo debe tener moqueta gruesa y las paredes pueden cubrirse con planchas de fibra de vidrio. Las columnas sonoras, formadas por 4 o 6 altavoces iguales, se utilizan para reproducir la palabra de un orador. Al emitir el mismo sonido simultáneamente y en fase, se produce una onda plana, a diferencia de la onda esférica que emite un solo altavoz. Se colocan en la pared con una distancia entre ellas no superior a 15 metros para evitar el eco, y a 1,5 metros del suelo si el público está sentado y a 1,8 o 1,9 metros si está de pie.
• Salas de Baile: Se utilizan pantallas acústicas preparadas para altas potencias y rendimientos.
• Cámaras Anecoicas: Se utilizan para realizar mediciones de elementos acústicos donde no se desean reflexiones y solo interesa el sonido directo, ideales para escuchar equipos musicales. Deben estar montadas sobre soportes elásticos para evitar vibraciones, y las paredes, el suelo y el techo están recubiertos de materiales muy absorbentes. La puerta debe ser pesada y gruesa.

Conceptos Acústicos Clave

• Tiempo de Reverberación: Tiempo que transcurre desde que la fuente deja de emitir sonido hasta que el nivel sonoro cae 60 dB por debajo del nivel inicial.

= Pérdida dB SPL         d2 = distancia a la fuente           d1 = distancia de referencia

SRA + 10log P – = dB SPL

P = Potencia aplicada al reproductor acústico

D: Distancia del reproductor acústico al oyente

Nivel de presión sonora (SPL) SRA = Sensibilidad del reproductor acústico proporcionada por el fabricante

Materiales Absorbentes

Existen dos tipos de materiales absorbentes: porosos y resonadores.

• Porosos: A medida que aumenta la frecuencia, absorben más sonido. Transforman la energía acústica en calorífica mediante el rozamiento del aire con el material.
• Resonadores: Presentan una máxima absorción a una frecuencia determinada, propia del material. Actúan como un filtro pasa-banda.

La Central de Audio

La central de audio tiene tres funciones principales:

1. Preamplificador adaptador de las sensibilidades de entrada.
2. Amplificador de línea.
3. Fuente de alimentación.

Corrección de Salas de Escucha Mediante el Ecualizador

Un ecualizador consta de una serie de filtros que permiten ajustar la respuesta en frecuencia de un sistema de audio. Existen dos tipos principales de ecualizadores:

• Ecualizadores gráficos: Constan de potenciómetros que permiten variar la ganancia de cada filtro. Según la posición de los potenciómetros, se puede observar la curva de respuesta del ecualizador. Los equipos existentes son generalmente estéreo y tienen controles duplicados para cada canal por separado.
• Ecualizadores paramétricos: Son más caros y difíciles de utilizar, pero permiten ajustar no solo la ganancia de cada filtro, sino también la frecuencia central y el ancho de banda. Se puede actuar sobre tres parámetros: frecuencia, ancho de banda y ganancia.

Amplificación Centralizada

La amplificación centralizada utiliza un solo amplificador de potencia para sonorizar todos los puntos de sonido de un recinto. Existen dos tipos principales de conexión:

• Baja impedancia: Se utilizan altavoces de 4 a 16 Ω y la longitud de los cables entre el amplificador y los altavoces es corta. Se utiliza en coches y equipos profesionales.
• Alta impedancia: Ofrece tomas de 50, 70 y 100 V y se utiliza cuando las distancias entre el amplificador y los altavoces son grandes (más de 30 metros) para evitar la pérdida de energía en los cables. Se utiliza en escuelas, fábricas, etc.

Consideraciones para la Conexión de Altavoces

• Baja impedancia:
  • El valor de la potencia de salida del amplificador debe ser igual o ligeramente menor que la potencia total de los altavoces.
  • El valor de la impedancia de salida del amplificador debe ser igual o ligeramente menor que la impedancia resultante de los altavoces de salida.
• Alta impedancia:
  • El valor de la potencia de salida del amplificador debe ser igual o superior en un margen del 10% al 20% a la potencia total de los altavoces.
  • El valor de la impedancia de salida del amplificador debe ser igual o ligeramente menor que la impedancia resultante de los altavoces de salida.

Cálculo del Número de Altavoces

= número de altavoces   SL = superficie total del local a sonorizar  S = superficie que cubre cada altavoz

Cálculo de la Potencia Total Necesaria

= potencia eléctrica de los altavoces  WL = potencia eléctrica total necesaria para sonorizar un local

Coeficiente de Absorción Media (α_m)

El coeficiente de absorción media se calcula examinando los materiales presentes en el recinto (textiles, puertas, paredes, ventanas, etc.). La suma de los coeficientes de absorción de cada uno de ellos se denomina absorción total de la sala. Dividiendo la absorción total entre la superficie total de la sala, se obtiene la absorción media. Según Sabine:

La fórmula de Sabine no es válida en locales muy absorbentes, es decir, cuando el coeficiente de absorción media es superior a 0,2. Para estos casos, se emplea la fórmula de Eyring: