Acústica de salas de control

Os ofrecemos un extracto de la tesis Acústica de salas de control: modelos, análisis y soluciones, elaborada por Juan Martín de la Rosa el 2008 en SAE Madrid.

En los apartados siguientes se enumeran y describen los distintos tipos de diseño, y características principales, de las salas que han tenido éxito a lo largo de los últimos años, en los que el avance en esta disciplina (la Acústica) ha sido espectacular.

Rettinger presenta un diseño de sala con un volumen de 150 metros cúbicos aproximadamente. Este diseño permite obtener un retardo entre el sonido directo y las primeras reflexiones conseguido mediante la instalación de superficies reflectantes en paredes laterales y techo, con relación a la posición del ingeniero de audio, y consigue de esta forma que predominen las condiciones de buena calidad de la audición en amplias zonas de la sala (figura 1).

Fig. 1: Sala de control según Rettinger: a) alzado b) planta.

La pared trasera se acondiciona de manera que sea muy absorbente y crea una onda reflejada con mucho retraso. Rettinger sugiere para este cometido un entramado de fibra de vidrio cubierta con tela de saco en la parte superior; y en la parte inferior una chapa perforada para mejorar la absorción de las bajas frecuencias.

Tom Hidley es el responsable del diseño de este modelo en el año 1983 (figuras 2 y 3). Se caracteriza por una pared frontal y suelo muy reflectantes y las demás muy absorbentes. El principio que rige este diseño es el de proporcionar a los altavoces emplazados en la pared, a modo de bafle infinito, un entorno lo más anecoico posible. Con la introducción de material absorbente en el resto de la sala se consigue reducir las reflexiones y que el ratio de señal directa se incremente con una reducción notable en la coloración.

Fig. 2: Sala de control según Hidley, Non-Environment, planta.

Fig. 3: Sala de control según Hidley, Non-Environment:
a) absortores traseros horizontales
b) absortores traseros verticales

El conocido ingeniero George Massenbroug defiende el uso de éstas salas, especialmente cuando los músicos crean la música estando en ellas, ya que ha comprobado que la acústica les inspira especialmente; aunque esto es una opinión subjetiva.

En 1994 un informe presentado en el Instituto de Acústica de Inglaterra titulado “Control Room Reberberation is Unwanted Noise” se explica que: el concepto de sala de control non-environment provee unas condiciones de monitorización que se acercan notablemente al campo libre de audición. En éstas salas se reduce el tiempo de extinción de las reflexiones, siendo así muy fácil la percepción de los defectos de las grabaciones. Esto tiende a ser una ventaja considerable cuando se extraen conclusiones sobre el mismo programa musical mezclado en diferentes salas.

Los monitores instalados dentro de la pared proporcionan eficiencia y uniformidad en la radiación de las bajas frecuencias, y también se eliminan las irregularidades causadas por las difracciones de la caja donde están montados. Exceptuando las reflexiones del equipo, mesa de mezcla y el suelo, la instalación de estos monitores hace que la sala se aproxime al concepto de semi-anecoidad. El emplazamiento de los equipos debe estar en un lugar donde las reflexiones no actúen en el punto de escucha y así minimizar su efecto. Si esto no fuera posible se pueden proteger con material absorbente a modo de escudo. El objetivo de estas salas es proporcionar un monitoreado de la señal de los altavoces y nada más. Tom Hidley en su trabajo persigue una técnica para controlar los modos propios de la sala hasta 10 hertzios, permitiendo así realizar este diseño en salas de reducido tamaño (25-35 m). Las figuras siguientes muestran la repuesta en frecuencia de un monitor a una distancia de 2 metros en una sala de control pequeña (figura 4) y a 3 metros en una sala grande (figura 5). Los dos diagramas muestran una gran similitud considerando la diferencia de tamaño.

Fig 4: Respuesta a 2 metros de los altavoces en sala pequeña Non-Environment.

Fig. 5: Respuesta a 3 metros de los altavoces en sala grande Non-Environment.

En 1978 Don Davis introdujo un nuevo diseño de salas de control y un método en el tratamiento acústico. La parte posterior de la sala se convertía en muy reflectante y la parte anterior muy absorbente, con el fin de anular la coloración por parte de la mesa de mezclas (figura 6). Con ello también consiguió que se recibieran en el punto de escucha muchas primeras reflexiones y muy pocas de orden superior.

Fig. 6: Sala de control LEDE: Frontal relativamente seco salvo en bajas frecuencias y pared trasera muy difusora.

Este diseño da la sensación auditiva de que los monitores son la única fuente de sonido existente. Ya que a las reflexiones superiores se les reduce considerablemente el retardo en la parte frontal, se obtiene un sonido muy
limpio porque la parte frontal de la sala reduce el efecto de filtro “peine” producido por la mesa de mezclas.
En la parte posterior de la sala, el sonido percibido de las reflexiones no queda enmascarado y permite percibir el tiempo de retardo inicial de la acústica de la sala, permitiendo también que se fundan en un solo sonido la totalidad de reflexiones en el punto de escucha.

En este diseño Davis evita las superficies paralelas para que no se produzcan ondas estacionarias y consigue que, combinando las diferentes características, el ingeniero tenga una apreciación de la realidad en cuanto a lo que está ocurriendo en la sala de grabación.

Davis sugiere además que la posición del ingeniero sea de 2,5 a 3 metros desde los monitores, y éstos, separados uno del otro entre 3 y 3,5 metros.

Las salas LEDE están diseñadas según algunos aspectos psicoacústicos como es el efecto preferencia o Hass (3), que manifiesta que dos sonidos de corta duración se escuchan en una sucesión rápida, el sistema auditivo humano suprime el segundo sonido y da preferencia al primero. Entones los dos sonidos son percibidos como si fueran uno proveniente de la dirección del primero. Este efecto se percibe desde separaciones muy pequeñas como 1 milisegundo hasta los 30 o 40 milisegundos. También es originado este efecto preferencia si uno de los dos sonidos es entre 10 y 15 decibelios mayor, dependiendo de la frecuencia y condiciones.

En el diseño de éstas salas la geometría se construye para que se produzca una zona libre de primeras reflexiones en la zona de escucha. La idea principal es tener un sonido directo de los altavoces y permitir un intervalo de tiempo entre las de la sala. La pared posterior se construye de tipo reverberarte, permitiendo una escucha “viva” la cual no tenga una excesiva coloración. Para que esto ocurra los doctores Peter D’Antonio y Konnert a través de su empresa, comercializan los conocidos difusores RPG. Esta tecnología evita las fuertes reflexiones y proporciona una respuesta general de la sala plana y libre de irregularidades.

En la investigación presentada en 1982 en la convención de Anaheim, Estados Unidos, de la Audio Engineering Society se propuso un diseño (figura 7) para una sala de escucha neutra con la siguiente expresión:
Sala Anecoica + Sala Reverberarte = Un Nuevo Estándar de Sala.

Fig. 7: Sala Híbrida: a) nuevo concepto, b) construcción básica, c) respuesta en frecuencia teórica.

La idea era usar grandes áreas de absorción en toda la banda de frecuencias junto con grandes áreas de reflexión también, en toda la banda. Esto se conseguiría mediante el uso de recovecos de al menos dos metros de profundidad, rellenos de fibra de vidrio, en combinación con losas de material muy reflectivo.

El sistema mantiene una reverberación de 0,4 segundos con una desviación total de 0,1 segundos entre 20 hertzios y 20 kilohertzios. Las paredes rígidas no son paralelas para prevenir ecos “flutter”, y de gran masa para evitar las vibraciones y la coloración por resonancia.

Una idea muy bien concebida, bandas de absorción grandes en combinación de bandas de reflexión también muy anchas, espacialmente bien distribuidas proporcionando una buena difusión y algunas reflexiones para prevenir el “flutter” eco o la resonancia. Las desventajas sin embargo son numerosas: dos metros perdidos en cada una de las paredes laterales y trasera, añadido a la necesidad de suficiente distancia entre las superficies reflectantes para conseguir unas reflexiones tempranas en la posición de escucha. Todo esto significa que son necesarios unos recintos muy grandes, hecho que no se encuentra en la realidad porque los espacios disponibles para las salas no lo son. En todos los diseños los ingenieros se remiten al cálculo del tiempo de reverberación y a la longitud de onda pudiendo reescalar, si fuera necesario, pero en este diseño esta propuesta es imposible. A pesar de que en el informe presentado por los autores, el diseño esta referido a los estándares de tiempo de reverberación y se necesita realizar en condiciones críticas de diseño para conseguir un buen monitoraje.
Sin embargo, el diseño propuesto por Ishii y Mizutoni exhibe unas condiciones de neutralidad acústica donde los campos directo y reverberarte se pueden ajustar mediante la distancia entre altavoces y el punto de escucha.

En mitad de la década de los setenta, Wolfang Jensen, produjo un diseño según se muestra en la figura 8. Ésta sala usa unos absorbentes en forma de diente de sierra emplazados en las paredes laterales, que sirven para absorber las ondas incidentes de los altavoces. Tienen superficies reflectivas en el exterior para poder reflejar los sonidos producidos por el habla en la parte posterior de la sala, pero que no causan reflexiones directamente hacia la posición de escucha. No se quiere conseguir una absorción total del sonido, ya que el diseño esta dentro del estándar de tiempo de reverberación.

Éstas salas son interesantes porque hacen una distinción muy clara de las condiciones acústicas para la monitorización (relativamente secas) y la acústica percibida para una sensación de confort dentro de la sala (relativamente viva).

Las piezas triangulares absorbentes/ reflectoras, tienen una abertura enfocando a los altavoces solamente. Estas salas también se pueden usar como salas de grabación por su cualidad reflectora. Las salas Jensen también tienen los monitores de escucha montados dentro de la pared frontal a la manera estándar.

Fig. 8: Diseño según Jensen: Paneles en forma de diente de sierra
con abertura absorbente y superficie relectora, la pared trasera
se diseña de forma mixta: absorbente/reflectora para las condiciones
deseadas.

Fig. 9: Diseño Toyoshima: Estudio 2 de Abbey Road. 05/07

En 1981, Sam Toyoshima, en Tokio, que era el diseñador de estudios de muchas compañías importantes, presentó un artículo sobre el diseño de salas (6) en el que sentenciaba que: “una sala de control debe ser diseñada con una pared frontal viva y una pared trasera seca [...] para suprimir las ondas estacionarias de las bajas frecuencias, la pared trasera debe ser lo más absorbente posible [...] si la pared trasera fuera reflectiva, debe ser diseñada para proveer el máximo grado de difusión. Sin embargo, para 85 hertzios, las dimensiones de los paneles difusores debería ser al menos de 4 metros, comparable a su longitud de onda, lo cual es prácticamente imposible”. Toyoshima proclamaba que era capaz de realizar diseños que consiguieran una adecuada absorción con solamente 60 centímetros. Se comprobó con las pruebas realizadas que el tiempo de reverberación era muy inferior al encontrado en las salas LEDE.

Se creó entonces una división de opiniones, los que apoyaban a Davis con el diseño de las salas LEDE y los que apoyaban a Toyoshima. Efectivamente la opción de construir salas con una pared reflectiva frontal y absorbente trasera o a la inversa fue muy discutida. Pero los dos diseños coincidían en que para obtener los mejores resultados, las salas deben tener propiedades direccionales en la acústica dependientes de la fuente del sonido, y no tener un sonido difuso generalizado, así como una uniformidad en el tiempo de decaimiento de la sonoridad. Las diferencias entre si es mejor tener una pared frontal absorbente o reflectiva han continuado hasta el presente y cada filosofía tiene sus seguidores.

Las grandes compañías como la British Boadcasting Corporation (BBC), necesitan transferir el material de sus programas por varios estudios en lugares diferentes. El personal técnico también es requerido para moverse por diversos estudios, y para trabajar de forma eficiente, tienen la necesidad de acomodarse rápidamente en un entorno que no les es familiar. Necesitan trabajar de manera eficiente y hacer sentir la confortabilidad en gran variedad de hogares.

Existe la tendencia en el mundo audiovisual de confiar en los altavoces montados en pedestales de manera libre, con los problemas que ello conlleva al actuar la difracción del sonido, la confusión que causa la radiación posterior y la respuesta variable según se mueva el punto de escucha.

Los ingenieros de audiovisual tienen su propia manera de hacer su trabajo y no es competencia mía criticarla, además difiere de las exigencias de la industria musical. También he hallado información sobre estudios de esta disciplina que han instalado monitores dentro de las paredes igualmente que en los estudios de música. La acústica “muerta” de las salas de la industria de la música no gusta por eso a los ingenieros del audiovisual.
En 1994, Bob Walker presentó un articulo sobre un nuevo diseño para la BBC, que mostraba un tiempo de decaimiento de la sonoridad relativamente uniforme con la frecuencia. Habían especificaciones como la supresión de reflexiones hasta 15 milisegundos después de la señal directa y que esas reflexiones llegaban al oído con una atenuación de 15 decibelios. El concepto de diseño está mostrado en la figura 10. El techo, como se puede apreciar, tiene similitud con las paredes laterales, el cual sigue una lógica expansión tridimensional de las ondas sonoras. El problema del suelo estaba parcialmente resuelto situando la mesa de sonido entre los altavoces y el punto de escucha, ocultando la reflexión.

Fig. 10: Sala BBC, diseño según Bob Walker. Monitores montados en pedestales.

Este concepto de diseño confiaba en que la colocación de superficies reflectantes en cada una de las posiciones indicadas no afectaba a la energía reflejada desde los altavoces hacia el ingeniero, aunque según las investigaciones posteriores, no es tan fácil como parece. En realidad, contrariamente a las imágenes realizadas con programas informáticos de trazo de rayos , el sonido no viaja en líneas según la geometría Euclidiana como se piensa, dato que se descubre en el análisis de esta teoría de simulación. El sonido se expande en ondas circulares influenciadas por los efectos de difracción en la mayoría de frecuencias. La difracción, entonces, asegura la no especularidad (como la luz) y por ello las reflexiones viajan en direcciones de difícil predicción. El diseño de éstas salas no es algo simple, estudiada la investigación. No obstante el uso de los altavoces emplazados de forma libre son validos para este diseño.