Acústica (IV): acondicionamiento con absorbentes, difusores y trampas de graves

Atreverse a realizar el acondicionamiento de nuestro espacio de escucha es posiblemente una de las decisiones que más cuesta tomar. No por que no estemos convencidos de su necesidad, sino por el desconcierto que tenemos al desconocer las claves esenciales. Pero a la larga es una de las decisiones que mayor satisfacción producen. Os damos algunas orientaciones.

Si deseas revisar los conceptos esenciales sobre propagación del sonido en espacios cerrados (reflexión, absorción, difusión, modos propios, etc.) puedes encontrar una referencia sencilla en este otro tutorial.

Usamos de forma habitual combinaciones de materiales y soluciones absorbentes, difusores y trampas de graves para disminuir efectos nocivos de la propagación en los espacios cerrados a los que nos enfrentamos o bien para aportar control sobre algunas características no deseadas del entorno de escucha.

La escucha sólo del sonido directo, al estilo de lo que sucede en una cámara anecoica, no es placentera. Es un ambiente irreal en el que nos sentimos faltos de las sensaciones cotidianas y con facilidad podemos acabar incluso con un cierto dolor de cabeza. Otro entorno igualmente desagradable, pero por el extremo contrario de unas reflexiones que afean y enturbian la escucha, es el que encontramos a visitar un piso o una sala vacíos y sin amueblar, por ejemplo en un edificio recién construido. O cuando vaciamos una habitación de nuestro hogar para pintarla. Es claro el cambio en la forma de escucha que desencadena ese ‘estar vacío’ que habla de una paredes demasiado generosas a la hora de devolver el sonido.

En el terreno medio entre ambos extremos está la virtud, pero la definición de lo bueno no es única. En función del tipo de actividad prevista en una sala (una sala para conferencias, una sala de control en un estudio, una sala de grabación ‘seca’,una sala de grabación con su propio ambiente, un auditorio o espacio para la reproducción de música -y según la época de esta-,…) tendremos diferentes objetivos respecto al tratamiento más conveniente.

Para lograr esos objetivos típicamente se combinan elementos tanto arquitecturales referidos a la forma de la sala, como añadidos en forma de difusores, absorbentes y trampas que logren el doble objetivo de un sonido bien repartido (en todos los sentidos: frecuencial, temporal, espacial) y con un nivel, duración y color en las reflexiones y reverberación apropiados. Sin olvidar que el tratamiento de los graves es siempre mucho más esquivo y necesitado de elementos dedicados que suelen ser las llamadas trampas de graves.

La figura representa indica un rayo incidente (azul) sobre un material (gris) adosado a una pared (rmostaza), lo cual no es necesariamente una buena opción (puede ser mejor dejar una cámara de aire intermedia) pero sí es un ejemplo fácil de ilustrar y semejante a una pared sobre la que hayamos colocado un material absorbente como puede serlo una espuma acústica.

Cada cambio de medio (cada ‘interfaz’) es una ocasión para que parte de la energía se refleje (rayos rojos) y otra parte se propague. Además hay energía que se disipa durante el recorrido por cada medio (lo que representamos en la figura con el adelgazamiento de los rayos durante su avance). Como resultado, aparece un determinado nivel devuelto a la sala de origen y otro nivel transmitido a la sala adyacente.

En el aislamiento interesa reducir el sonido transmitido por paredes, techos y suelos desde otras dependencias contiguas, mientras la absorción habla de reducir el sonido devuelto hacia el propio espacio en que nos encontramos. La persona del lado del rayo azul está interesada en una escucha con unas reflexiones controladas y no molestas, desea contar con una suficiente y bien balanceada absorción que evite el exceso de reflexiones o una coloración poco natural en la sala. La persona del lado del rayo verde encuentra ese sonido emanado del local vecino molesto y preferiría que existiera un mayor aislamiento.

Nuestro objetivo hoy no es hablar de aislamiento sino del acondicionamiento de las salas donde realizamos la escucha o la grabación. Sólo mencionamos el aislamiento precisamente para que se distingan. El aislamiento busca evitar que el sonido externo entre a un espacio como un estudio de grabación, o a la inversa evitar contaminar con nuestro sonido los locales vecinos. Lograrlo implica una reducción de nivel que exige ‘absorber’ energía y disiparla en las paredes y otros elementos interpuestos. Pero la forma en la que se caracteriza la capacidad de aislamiento no es la de los coeficientes de absorción de los que hablaremos hoy. Se usa para el aislamiento el valor de las llamadas pérdidas por transmisión que indican la relación en dB entre el nivel SPL que hay detrás del obstáculo/pared (en la ‘otra’ habitación) y el que hay delante (allí donde está la fuente de sonido). Pero no vamos a profundizar mucho más en ello. Sencillamente las pérdidas por transmisión describen la caída de nivel en dB por atravesar una pared y se usan a efectos de valorar el aislamiento, no la absorción.

En el caso de querer hablar de acondicionamiento y de la absorción dentro de un local se usa otra forma de caracterización: los coeficientes de absorción.

La forma en la que se caracteriza el grado de absorción que ofrece un material es a través del coeficiente de absorción. Ese coeficiente se define a veces para un determinado ángulo de incidencia, pero a menudo se caracteriza obteniéndolo en condiciones de campo reverberante, difuso por naturaleza y por tanto sin un ángulo relevante de incidencia (el sonido viene de todas direcciones). No es nuestro objetivo saber cómo se mide (hay varias técnicas). Pero si nos interesa saber qué significa y cómo usarlo.

Para indicar ese coeficiente se usa la letra alfa (a) y viene dado en tanto por uno con unidad indicada como Sabine (en honor al investigador de ese nombre). Indica el cociente entre la energía absorbida (aquella que no es reflejada) y la energía incidente. Un coeficiente cercano a 0 indica un material que casi no absorbe nada, mientras uno cercano a la unidad implica un material totalmente absorbente.

Sea como sea, el comportamiento absorbente de un material no puede caracterizarse en un único valor significativo, porque la respuesta ante diferentes frecuencias es muy dispar. Típicamente se ofrecen los valores para un juego de frecuencias. Aunque también a veces se ofrecen ‘promedios’ para resumir en un único valor agregado, que no suele ser demasiado útil porque esconde esas profundas diferencias. Cualquier tabla de coeficientes de absorción para diferentes materiales deja ver que la absorción es mayor en altas frecuencias que en bajas, y deja también ver enormes variaciones en función del material de que se trate.

Lo más habitual es indicar los sabine por cada metro cuadrado, lo que permite construir una aproximación al valor ‘conjunto’ de absorción en un espacio multiplicando la superficie expuesta con cada material por su correspondiente coeficiente.

a_promedio = (a₁* S₁ + a₂* S₂ + a₃ * S₃ + …) / (S₁ + S₂ + S₃ + …)

Pero de nuevo se trata de un valor muy agregado que aunque útil puede esconder otros problemas. Por ejemplo sería muy mala solución emplear el material absorbente sólo en dos paredes enfrentadas y dejando sin tratar las otras dos paredes, el techo y el suelo. Eso no evitaría unas coloraciones fortísimas y una distribución irregular, repleta de modos propios. Ese estudio de la absorción promedio sólo es válido si la distribución de los materiales es más o menos homogénea, algo que no siempre sucede, como claramente con el cristal ‘pecera’ entre sala de control y sala de grabación.

La absorción de una determinada barrera o acabado no es sólo función del material en sí. Está claro que para un mismo material el que sea más o menos ancho afectará. Una cortina delgada y otra más gruesa, un muro de placa de yeso de menos de 1 cm y otro de dos o más, que un mismo espesor de espuma o de lana de vidrio pero con diferentes densidades, no tendrán el mismo comportamiento absorbente. Como resultado en las tablas de coeficientes de absorción de materiales típicos, para un mismo material hay diferentes entradas representando varias anchuras/densidades. En muchos fabricantes encontraréis materiales absorbentes para cubrir paredes con distintos anchos y las especificaciones revelan con claridad la diferente eficacia que tienen, de forma que las espumas delgadas no actúan nada más en en zonasl altas del espectro audio y un tratamiento más ambicioso exige varios centímetros de fondo.

Pero además también hay valores diferentes dependiendo de cuestiones relativas al montaje y que afectan a la absorción. Así no es lo mismo una sujección rígida que elástica, no es lo mismo un muro de hormigón desnudo que pintado, o el uso de suelo de madera montado de forma directa sobre el firme o bien suspendido en listones (como el parquet antiguo). Las indicaciones de los grados de absorción vendrán por tanto también acompañadas de una o más condiciones típicas de montaje y sus correspondientes valores. Podría ser el caso de indicaciones para montaje adherido a pared rígida, a un panel de yeso, usando pequeña cámara de aire –p.ej. 2 cm.- antes de la superficie rígida o con gran cámara de aire, etc.

La presencia, separando el absorbente y la pared, de cámara de aire típicamente mejora la absorción, pero sólo es eficaz en función de la relación del tamaño de la cámara respecto a la longitud de onda (de nuevo exige más espacio gastado para graves). El hecho de que el panel tenga o no perforaciones y su espaciado y tamaño incide por supuesto también en el comportamiento final.

Queda claro que el diseño acústico-arquitectónico exige un conocimiento y formación específicos que no vamos a abordar. Lo que no quita que queramos ir un poco más allá en el conocimiento de los absorbentes a un nivel más divulgativo, que nos permita decidir y usar con un mínimo de éxito nuestras compras de material de acondicionamiento.

Típicamente encontraremos:

• Absorbentes porosos, como las espumas de diverso tipo pero también los cortinajes, alfombras,… y que suelen ser eficaces sólo en frecuencias medias-altas. El carácter poroso permite que el sonido ‘entre’ y le cueste salir. Si es demasiado ‘poroso’ puede ser casi transparente y no absorber mucha energía (que acabará rebotando en la pared posterior), y si es demasiado denso puede no ser eficaz ese efecto de ‘entrada profunda’ del sonido en el material para favorecer la absorción, actuando en su lugar como un panel reflector. Por lo mismo, pintar esos materiales porosos dificulta su acción eficaz. La solución típica para no impactar tanto estéticamente es ocultar el material poroso tras un panel delgado que lo cubre pero con un alto número de aberturas.
• Paneles resonantes, que en lugar de ‘tragarse’ el sonido y someterlo a un laberinto interno se ponen a vibrar en simpatía con el sonido y así le restan energía. Suelen ser planchas suspendidas de forma elástica capaces de absorber energía a ciertas frecuencias/bandas concretas. Por su mayor masa pueden extender su eficacia hacia zonas más graves en las que los sistemas porosos son menos eficaces.
• Volúmenes resonantes, que implican acoplar o crear algún tipo de cavidad, de nuevo con un efecto resonador que ‘engulla’ determinadas frecuencias. Es el caso de las trampas de graves.

Por ser los más económicos y habituales y los de un uso más general (sin tener que adaptarlos al caso específico de cada sala) vamos a centrarnos en los absorbentes porosos.

Este es un ejemplo de una de tantas tablas sobre materiales ordinarios y sus coeficientes de absorción a diversas frecuencias:

Por comparación esta otra muestra algunos productos de cubrimiento absorbente, lógicamente con valores muy superiores. Usar estos materiales absorbentes supone la posibilidad de amortiguar notablemente la reverberación y coloración en una sala.

En cuanto a soluciones comerciales, las de absorción son las más abundantes y económicas dentro del acondicionamiento. En sus versiones más básicas (con la espuma expuesta) exigen muy poca inversión realmente, y se encarecen más en algunos modelos por el acabado estético, con diferentes materiales y diseños. La imagen compendia algunos productos del catálogo de Vicoustic. Como veréis varios de estos productos realmente combinan acción de absorción con la de favorecer la difusión, gracias a contar con varias caras en diferentes orientaciones, frontales convexos, o discontinuidades y perforaciones sobre un material delgado más rígido que cubre una espuma (como por ejemplo una lámina de madera para embellecer).

Un último elemento importante que hay que considerar es la diferencia enorme entre una sala vacía y la misma con presencia de personas o de mobiliario. Desde las sillas de un patio de butacas (diferente si son de terciopelo o de plástico duro) a las estanterías y libros que pueden poblar algunas paredes de nuestro estudio o sala marcan una diferencia enorme.

Hablando de mobiliario, es también importante cuidar su disposición. Tomad especial cuidado con la creación de asimetrías profundas que dejen una escucha estéreo empobrecida por reflexiones en el mobiliario y objetos presentes en la sala. Si esas disposiciones inadecuadas fueran inevitables, habría que pensar en concentrar sobre ellas el acondicionamiento suficiente para disminuir su impacto.

No se trata de 'matar' la sala haciéndola demasiado semejante a una cámara anecoica. Sencillamente se trata de crear un espacio de escucha privilegiado. Que tenga equilibrio y, si se trata de un estudio, que aporte una reverberación mucho más corta de lo que es habitual en un ambiente más doméstico o de oficina para así permitir una escucha analítica. El planteamiento para una sala de control o mezcla en un estudio lleva a pensar en tiempos de reverberación inferiores al medio segundo. Ambiente muy muertos, muy secos, en los que una persona normal puede sentir algo de desasosiego, pero que ayudan a la escucha crítica de matices que un 'ambiente' algo más generoso acaba ocultando.

Es necesario además tener en cuenta un resultado balanceado final. Una alta absorción de medios y agudos que puede parecer en cuanto a las cifras adecuada, puede trastocarse por el hecho de que al dejar más expuestos los graves pobremente amortiguados acabe resultando peor que haber usado un poco menos de absorción en medios / agudos pero que recupere una mayor naturalidad y equilibrio sonoro. Si no vamos a actuar controlando los graves por falta de presupuesto o de espacio puede ser mejor limitar la acción sobre medios/agudos.

La solución a estos dilemas es específico a cada caso y ajustada a las posibilidades de cada ambiente, y lo relevante acaba siendo, una vez tomadas unas medidas razonables de control sin excesos, no empeñarse en extraer petróleo de donde no lo hay. Como casi todo en la vida, conseguir los primeros frutos es fácil y agradecido, pero ir más allá a intentar el máximo de mejora exige mucha más inversión y no siempre es factible/razonable.

En una sala sin acondicionar cualquier medida, incluso sin reclamar la ayuda de expertos, se dejará notar, pero una vez conseguido ese primer salto cada nuevo plus de mejora que deseemos será más caro y más complejo que el anterior, o a veces directamente inalcanzable. Del problema de los graves hablamos más adelante, puesto que requiere sistemas específicos.

Junto con la absorción otro gran aspecto que interesa cuidar en el acondicionamiento es la difusión, que actuará contra la formación de caminos principales disminuyendo la presencia de frecuencias y modos propios, y que ayude a establecer pronto un campo reverberante bien distribuido. Además de la duración de la reverberación (que controlamos con la absorción) el otro gran problema es que las primeras reflexiones tengan patrones demasiado regulares, como sucede típicamente en el caso de paredes paralelas o en la interacción techo-suelo. Con caminos regulares que conllevan a aparición de fenómenos de resonancias espectrales marcadas , y de una distribución desigual del sonido de determinadas frecuencias/bandas a lo largo de la sala. Es el conocido fenómeno de los modos propios y el filtrado peine del que ya hemos hablado en la anterior entrega.

Luchar contra esos fenómenos implica 'romper' esos caminos principales a base de favorecer que el sonido se distribuya en todas direcciones, no adquiera direcciones dominantes en las que se ponga a rebotar insistentemente.

Los productos para favorecer la difusión varían mucho en precios y características en función de su material (poliuretano, maderas,…), y la complejidad de su forma. Son menos costosos de fabricar los paneles con regularidades y con cortes más rectos y planos, resultando más complejos los que ofrecen variedad de ángulos y orientaciones, y eso afecta al precio. Como ya hemos mencionado, algunos productos combinan acción difusora y absorbente. Con todo, de nuevo, cualquier actuación, incluso con los elementos más simples, se deja notar y se agradece.

Los paneles multisegmento son una posibilidad (ya sea con cortes planos u oblicuos), pero también se ofrecen grandes paneles curvos que realizan el ideal convexo para la dispersión de la onda en un abanico de direcciones bien abierto, basados en el concepto de ‘policilindros’ o en aproximaciones al mismo de tipo poliédrico.

Ya sabemos que los graves tienen longitudes de ondas de varios metros. Nada menos que 17m para señal de 20Hz, pero todavía unos significativos 1,7 m para señal de 200Hz. Eso hace que en muchos espacios reales de trabajo, como ‘home studios’ y muchas salas de control, no exista capacidad de albergar en buenas condiciones una propagación del extremo grave. Sencillamente no caben (literalmente) ese tipo de señales en espacios reducidos y se forman unas interacciones extrañas que abundan en desequilibrios de nivel con formación de 'bolas de graves', zonas donde se concentra un exceso de sonido grave y otras donde está ausente. Serán esas señales graves incapaces de establecer un campo difuso dentro de las salas pequeñas/medias y abundarán los problemas de modos propios, focalización en determinados puntos con picos y valles del nivel a lo largo de la sala, etc.

Es por eso habitual la recomendación en espacios tan reducidos de evitar la reproducción del extremo grave, que da sentido a la preferencia en esas salas reducidas por los monitores ‘pequeños’ en el entorno de las 5 pulgadas, sin acudir a otros mayores (8 y más pulgadas) que puedan llegar más abajo en frecuencia.

Pero en el recorrido hasta los 200 Hz. y sus 1,7 metros de longitud de onda, aún tenemos mucha señal que no podemos sin más eliminar porque es esencial a cualquier escucha (basta pensar en el fundamental del habla, que queda en esa región).

Sabemos además que los graves tienden a reforzarse más por la reflexión en paredes, aristas y vértices, y es por tanto ese tipo de lugar en el que hay que atajarlos primordialmente, usando allí una mayor capacidad de absorción o colocando ‘trampas de graves’: unas cavidades capaces de engullir la energía de la señal a esas frecuencias y hacer que rebote en su espacio interior y pierda mucha de su energía.

Por su complejidad y por sus mayores dimensiones y cantidades de material exigido, los medios para el tratamiento de esos graves tan difíciles suelen ser de mayor precio. Los absorbentes por resonancia son siempre más voluminosos que los porosos, pero son la vía por la que intentar una cierta mayor absorción de los graves.

La propagación de los graves en salas pequeñas está sometida a todas las singularidades propias del campo cercano y por tanto más que soluciones ‘genéricas’ lo que se requiere es ‘sintonizar’ esas trampas adecuadamente a cada sala, y por tanto recomendando un estudio de la sala y una construcción/adaptación de las trampas. Pese a todo no faltan productos ‘generalistas’. Algunas trampas de graves son de hecho sintonizables, a base de cambiar su longitud o algún otro truco semejante. De izquierda a derecha estos 4 ejemplos muestran sistemas basados en usar un mayor volumen de material poroso, ese mismo material poroso combinado con un perfil irregular, un 'cajón' para encuentros de paredes que cuenta con una doble cámara interna y que ofrece absorción en un recorrido amplio del registro grave (aprox. 60 a 150 Hz), y finalmente un cilindro de altura ajustable para poder ser sintonizado a las concretas frecuencias que sean más molestas en nuestra sala.

Actuar en ese entorno que va desde los 150Hz hacia abajo suele ser suficiente (corresponde a poco más de 2 metros de longitud de onda). El límite inferior al que lleguen nuestros sistemas de control determinará hasta dónde podemos extender la reproducción de sonido, como ya decíamos casi siempre debiendo recortar muy por encima del extremo ultragrave, y quedándonos en ese ancho de banda que nace a partir del entorno de los 40 o 50 Hz que ofrecen tantísimos monitores 'pequeños'.

Os recomiendo que dediquéis un tiempo a visitar alguna página de productos de acondicionamiento. Ya sea en fabricantes especializados o en tiendas generalistas que ofrezcan un catálogo variado y bien documentado en Internet. Podréis ver varios productos de las distintas categorías y sus características, así como a menudo guías didácticas con recomendaciones para diferentes usos y tipos de sala.

Como simple ejemplo de la presentación de especificaciones, este es un producto dentro del catálogo de vicoustic.com: el panel wavewood que se ofrece en distintos acabados de color /tipo de acabado madera que dan lugar a pequeñas diferencias también en las características de absorción.

La imagen representa un acondicionamiento ambicioso y completo sobre una habitación y está tomada de nuevo de vicoustic.com para que podáis reconocer en ella algunos de los productos que han aparecido en las otras imágenes de este tutorial. En las paredes que no están a la vista hay que asumir un tratamiento equivalente/simétrico.

Claramente el tratamiento no exige cubrir todas y cada una de las paredes, sino seleccionar dónde y cómo actuar con un cierto sentido común a la hora de aplicar prioridades.

Destaca la presencia de trampas de graves tanto de amplio espectro como sintonizables, aplicadas allí donde los modos propios graves van a presentar un mayor nivel: las esquinas y encuentros de paredes. Lateralmente al punto de escucha principal se han ubicado paneles absorbentes de un tipo que combina la absorción en medios con una cierta acción difusora de los agudos (los paneles blancos con agujeros irregulares y los paneles negros de tipo convexo). La pared trasera en lugar de absorción favorece la difusión, dado que la escucha de lo que viene por detrás de la cabeza ya es más baja de forma natural y por tanto es un lugar ideal para cambiar de estrategia y concentrar una acción difusora. Por semejante motivo el techo sobre la posición de escucha está sobre todo ocupado con difusores más apoyo de algunos absorbentes, principalmente hacia delante y no hacia atrás respecto a la vertical del punto de escucha.