miércoles, 15 de septiembre de 2010
reverb
La Reverberación
La reverberación, o reverb en inglés, es el efecto más utilizado en el estudio desde hace muchos años. Su sonido se ha hecho tan común que resulta necesario escucharlo, y cuando no se usa, llama la atención y nos da la sensación de que algo falta. Veremos qué es y cómo se utiliza, sus parámetros, las diferentes formas que existen de simularla y su historia, y también algunos de los aparatos mas famosos.
La reverberación es el efecto natural que se produce en un espacio cerrado cuando un sonido rebota en sus paredes, techo y suelo hasta formar un conglomerado de ecos, los cuales están tan cercanos entre sí que se hace imposible percibirlos por separado, por lo que percibimos un solo sonido constante parecido al sonido original que originó el efecto. Lógicamente la reverberación no es igual al sonido que la originó, sino que lo distorsiona de una forma sutil, expandiéndolo en el tiempo y el espacio, llenando la sala y haciendo que dure más, y termine más tarde que el original. Todos escuchamos reverberación natural en cualquier sitio cerrado, muchas veces no es muy potente ni muy larga por lo que no llama nuestra atención, y otras veces como en las iglesias, halls, cuevas o grandes espacios vacíos, la percibimos claramente por ser tan larga y por confundir los sonidos lejanos.
Es importante entender que la reverberación está formada por ecos, así que vamos a explicar claramente qué es el eco: Si estamos en una montaña y gritamos, oiremos nuestro grito y después de unos segundos lo escucharemos repetido, viniendo de la montaña de enfrente, eso es el eco. Es una, o varias, repeticiones de un sonido, originadas por su rebote en una superficie lejana. Es esta distancia la que determinará el tiempo que tarde en sonido en ir, rebotar y volver. Y si hemos gritado suficientemente fuerte, lo podremos escuchar repetido más de una vez al hacer todo el recorrido de nuevo. Después de una o dos reflexiones el eco desaparece, porque en cada viaje y en cada rebote pierde mucha de su energía, y como explicamos en el artículo La Distancia en la Mezcla, también pierde graves y muchos agudos (ancho de banda).
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Cuando estamos en una sala cerrada, el sonido viaja mucha menos distancia hasta chocar con las paredes, por lo tanto rebota antes que en la montaña, y por esa misma razón también pierde menos energía y menos frecuencias. Además ahora no solo hay una pared enfrente como antes había una montaña enfrente, ahora hay paredes, techo y suelo en cualquier dirección, por lo que los rebotes del sonido serán mucho más abundantes. Y como la distancia que el sonido recorre entre rebote y rebote es relativamente pequeña (comparada con los miles de metros entre una montaña y otra), la energía tarda bastante más tiempo en extinguirse. También se prolongan más las reflexiones porque las paredes tienen superficies más planas y más aún si los materiales con los que choca el sonido son duros y no porosos, como azulejos, mármol, granito o cristal. Con todos estos factores acabamos con una cantidad enorme de ecos, que recorren la habitación en todas las direcciones y sentidos, que rebotan miles de veces antes de desaparecer, y que se mezclan en una amalgama donde se hace imposible distinguir uno de otro. De esa forma se produce la reverberación, y como es lógico su duración antes de extinguirse depende de multitud de datos: el tamaño y la forma de la sala, la cantidad de paredes paralelas o los materiales de construcción. El tiempo de reverb (en inglés Decay time) es el tiempo que tarda la reverberación en desaparecer, técnicamente desaparecer es perder 60 dB comparando con el volumen del sonido original. Para hacernos una idea: una habitación normal puede tener un tiempo de reverb de 0,5 segundos o menos, mientras que en una iglesia puede ser de 3 segundos o más.
Para formar el efecto de reverberación el sonido original necesita primero alcanzar la pared más cercana, poco tiempo después alcanzará otra pared, o el suelo o el techo, al principio estas superficies producirán una serie de ecos que pronto se convertirán en miles, pero antes, en los primeros milisegundos, son tan pocos ecos que nuestro oído si puede percibirlos como sonidos independientes. Esas primeras reflexiones que todavía no son tan abundantes o densas como para ser reverb se llaman ‘early reflexions’ (reflexiones tempranas) y nuestro oído las analiza con sabiduría para deducir nuestra posición y el tamaño de la sala. Podemos deducir fácilmente que si estamos en una sala grande, estas reflexiones tempranas tardarán más tiempo en llegar a nuestros oídos que si estamos en una sala pequeña, simplemente porque si recorren más espacio, llegarán más tarde. Este tiempo que transcurre entre el sonido original y las primeras reflexiones lo utiliza nuestro oído para deducir el tamaño de la sala. En inglés se le llama ‘pre-delay’ (pre-retardo) porque es un retardo previo a la reverb. La cantidad de reflexiones tempranas se llama difusión o densidad (diffusion, density) es un dato muy importante, ya que refleja la complejidad de la sala: una habitación cuadrada con paredes paralelas producirá pocas reflexiones, mientras que una sala con paredes curvas, con columnas y ángulos producirá más cantidad de reflexiones.
El material que el sonido encuentre en las paredes hará que una sala refleje mejor los agudos que otra, y produzca una reverb con un sonido totalmente distinto. Lo que más influye en el sonido de la reverberación son los materiales con los que el sonido choca, que absorberán unas frecuencias más que otras, haciendo que en cada rebote el sonido cambie un poco. Las frecuencias agudas son las que se pierden antes, cambiando sustancialmente el carácter de la reverb. A esto se le llama damping o hi-dec (high frequency decay o caída de frecuencias altas).
Los lugares con mejor reverb son los que están específicamente diseñados para sonar bien, normalmente teatros y salas de conciertos proporcionan una buena mezcla entre la señal directa y la cantidad de reverberación, donde se puede entender y disfrutar el sonido original y la reverb le añade un refuerzo, haciendo que suene mas grande y espacioso. Lugares como las iglesias pueden tener demasiada reverberación, por lo que comprometen la inteligibilidad de la palabra, de todas formas hay tipos de música que usan esta reverb tan larga a su favor, como el canto gregoriano, la música para órgano y algunas corales religiosas.
El hecho de que se diseñen lugares para tener un buen sonido ya nos habla del uso de la reverberación, incluso antes de que la música se pudiera grabar o reproducir ya era importante escucharla en un entorno adecuado y controlar la reverb para que ayudara a la música. Las primeras grabaciones musicales intentaban capturar este sonido, y los técnicos grababan en teatros e incluso iglesias, donde la música clásica sonaba mejor. Cuando la música popular empezó a mover dinero y se inventaron las gramolas (o jukebox) cambiaron las preferencias: debido a la mala calidad de reproducción de las primeras gramolas, la reverb natural confundía los sonidos, y los propietarios pidieron a las casas de discos que grabaran la música seca. Por eso los discos grabados desde 1935 suenan tan secos como era posible, y los estudios de entonces se diseñaron para que las paredes absorbieran el sonido y no produjeran reverb.
Cuando la calidad de los equipos de música mejoró, y se empezó a usar la etiqueta HI-FI en los años 50, uno de los trucos que se usaron para ‘vender’ la calidad del sonido fue añadir reverberación, creando de nuevo la ilusión de espacio. La primera vez que se hizo esto fue alrededor de 1947, cuando Bill Putnam creó no solo la primera reverb en un estudio, sino que también inventó los envíos auxiliares y los canales de retorno para sus mesas de mezclas. Curiosamente utilizó el cuarto de baño de mujeres como cámara reverberante, colocando un altavoz (que recibía la señal desde el envío auxiliar) y un micrófono que retornaba el sonido a la mesa. En pocos años todos los estudios tenían sus propias ‘cámaras’ (les llamaron ‘echo chamber’) con distintos tamaños para crear distintos efectos. Casi al mismo tiempo se recuperó la reverb natural: primero con las grabaciones de música clásica de la discográfica Mercury en 1951, donde el técnico Bill Fine situó un único micrófono en el patio de butacas del teatro, para capturar el sonido de la sala además de la orquesta. Aunque la música se grababa en mono el impacto fue grande, y se empezaron a grabar y vender muchos discos con la etiqueta ‘Living Presence’ (podemos traducirlo como ‘presencia en vivo’). Mas tarde las grandes compañías discográficas empezaron a construir sus estudios con grandes salas brillantes, con reverb natural y un sonido equilibrado para grabar con el ambiente real de los instrumentos y voces.
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Aunque las cámaras de reverb sonaban muy bien, tenían el inconveniente del precio y el tamaño, por lo que se empezó a investigar en alternativas más asequibles. Ya desde 1948 los fabricantes de órganos Hammond estaban vendiendo sus modelos M con un sistema de reverberación bastante primitivo, que después de refinarse y reducir bastante su tamaño acabó patentándose como reverb de muelles a principios de los años 60 bajo la marca Accutronics. Su funcionamiento consiste en transmitir la vibración del sonido a una serie de muelles (normalmente por medio de un transductor, una especie de altavoz) y recoger esa vibración al otro lado del muelle, que ha añadido sus propias oscilaciones, muy parecidas a la reverberación real. Este sistema se hizo mucho mas famoso cuando Leo Fender empezó a usarlo en sus amplificadores de guitarra y piano eléctrico. Su calidad no es muy buena, pero es fácil de hacer, barata y transportable, incluso existen bastantes proyectos DIY en internet.
Donde si se alcanzó bastante calidad fue en la invención de la reverb de placas, un sistema creado por la compañía alemana Elektromesstecknik, o EMT, en 1957, que hacía uso del mismo efecto de vibración de los muelles, pero esta vez usando una gran placa metálica. El modelo más importante fue el EMT 140, que ha sido utilizado a lo largo de los años 60 y 70 en casi todos los discos famosos o comerciales. Es un ‘mueble’ de dos metros de largo por uno de alto, con unos controles mínimos y un sonido muy rico en armónicos, aunque algo metálico si se compara con una cámara.
El paso mas grande en la simulación del ambiente se dio con la invención de la reverb digital. En 1976 de nuevo EMT sacó a la venta su modelo 250, un aparato grande y pesado (aunque menor que el de placas) con una memoria de 16Kb (0,1 Megas) y sin presets, pero que para muchos sigue siendo la mejor reverb artificial de la historia. Dos años mas tarde apareció la Lexicon 224, y consiguió mucho mas éxito y expansión por ser mas barata, cómoda y tener una calidad muy grande. También abrió la posibilidad de recrear distintos tipos de ambiente gracias a sus presets y memorias. Más tarde, en 1986, apareció la Lexicon 480, que mantuvo al fabricante en la cresta de la ola gracias a su sonido mejorado y a mantener todas las ventajas de los modelos anteriores. Estas Lexicon se caracterizan por su control remoto azul y blanco, un interface con botones, faders y una pantalla LED donde se realizaba toda la programación, que llegaba por un cable al enorme rack donde realmente se procesaba el sonido. Lexicon también fabrica la serie PCM que ha tenido gran éxito a lo largo de los años 80, 90, e incluso en la actualidad.
Al mismo tiempo que la Lexicon 224, apareció la SST-282 Space Station de Ursa Major, un aparato de calidad media y precio bajo que tuvo bastante éxito, supongo que también por la falta de competidores. Como casi todos estos equipos digitales primitivos, tiene un sonido característico que ahora vuelve a ponerse de moda, por lo que su creador ha vuelto a producir un aparato que promete el mismo sonido, el SST-206 de Seven Woods Audio. En 1981 la compañía AMS lanzó la RMX-16, una reverb digital de 15 bits y con un sonido muy perfeccionado, es otra de las mas famosas por su calidad, aunque existen muy pocas en la actualidad y son bastante delicadas.
En el año 2000 TC Electronics puso a la venta su System 6000, una unidad multiefectos con capacidad para procesar señales 5.1 (tanto en mastering como en mezcla) y con algoritmos de reverberación de grandísima calidad. Es un aparato que ha tenido una gran aceptación y se puede encontrar prácticamente en el 80% de los estudios profesionales del mundo. En 2010 se ha puesto a la venta la segunda versión, con el apellido mk2.
También en el año 2000 llegó al mercado la última innovación en el mundo de la reverb: la reverb de convolución. Yamaha introdujo su SREV1, y un año después apareció la carísima SONY DRE-S777, aunque ninguna ha tenido mucho éxito por haber venido al mundo en la era de los plug-ins. Los primeros en traer la reverb de convolución al mundo DAW (Digital Audio Workstation: Estación de trabajo de sonido digital, o un ordenador donde se graba y mezcla sonido) fueron los holandeses Audioease con su Altiverb. La reverb de convolución o muestreada (sampling reverb) utiliza el análisis de la reverb natural de un lugar específico, para recrearla digitalmente, con lo que se puede simular tanto el sonido de la ópera de Sydney como el de una lata de refresco. El proceso es relativamente sencillo: existen unos procedimientos estándar para muestrear una sala, se debe colocar un altavoz y una serie de micrófonos (dos para un efecto estéreo, cinco para surround), y reproducir unas señales por el altavoz mientras se graba la señal de los micros. El procesador de reverb será capaz de analizar éstos sonidos para extraer el comportamiento de la sala, y poder aplicarlo a cualquier otro sonido que nosotros le demos.
Casi todos estos aparatos simuladores de reverb han ido creando una serie de efectos ‘estándar’ que nos ayudarán a comprender las memorias predeterminadas (presets) de cualquier reverb actual. Los mas importantes y comunes son:
- Hall: simula un espacio grande diseñado para tener un sonido controlado y equilibrado, como un teatro o una sala de conciertos. Suelen tener tiempos ‘medios’ y no demasiados agudos. Es el efecto que se usa cuando se quiere ‘oír’ la reverb.
- Room: el ambiente que pueda haber en una habitación o espacio pequeño no va a ser muy musical, sin embargo utilizado con control hará que un sonido demasiado seco gane en realismo y espacio. Suelen tener tiempos cortos y algunas resonancias en medios-agudos que simulan paredes paralelas y salas sin control acústico.
- Plate: la nostalgia de las reverbs de placas ha hecho que desde hace tiempo se intente recrear su sonido en los aparatos digitales. Suelen tener un toque agudo o metálico, pero son muy usadas con guitarras y sonidos armónicamente pobres.
- Gate: una reverb pasada por una puerta de ruido, es un efecto muy usado en los 80s en las baterías (sobre todo en la caja). Añade una cola artificial al sonido, que parece alargar su caída.
- Ambience: para simular un ambiente realista algunas veces no se utiliza reverberación, sino solamente reflexiones tempranas.
viernes, 27 de agosto de 2010
miércoles, 11 de agosto de 2010
para sumar fracciones mentalmente
Utilizando un algoritmo sencillo podemos aprender a sumar fracciones mentalmente.
Veamos: Sean a /b y c/d dos fracciones cualesquiera. Si las deseamos sumar podemos seguir la siguiente regla:
a + c = ad + bc (se multiplica cruzado y los productos de suman) b d bd (se multiplican los denominadores) ejemplo
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cálculos de impedancia
Impedancias en serie o en paralelo
Las impedancias se tratan como las resistencias con la ley de Ohm. La impedancia es igual a su suma:
La impedancia de varias impedancias en paralelo es igual al inverso de la suma de los inversos:
Las impedancias se tratan como las resistencias con la ley de Ohm. La impedancia es igual a su suma:
Serie
Paralelo
algo sobre amplificadores
Etapas de potencia
Juan Antonio Cuevas
A este eslabón de la cadena de audio es al que menos atención le prestamos pero, sin embargo, no deja de ser de los más importantes.
La etapa de potencia es la que transmite la energía necesaria a los altavoces para producir un sonido audible.
Se encuentra situada, en la cadena de audio, entre las fuentes (micros), los previos (mesa de mezcla) y los altavoces.
La señal proveniente de las distintas fuentes de audio es del orden de unos milivoltios, e irán pasando por los distintos eslabones hasta llegar a la decenas de voltios que son necesarios para mover las membranas de los altavoces.
Hasta hace poco, las etapas de potencia eran físicamente enormes y pesadas, con dos entradas y dos salidas. Hoy día esto ha evolucionado mucho, integrando multitud de opciones y conexiones en tamaños reducidos y ligeros.
ESCALAS EN DECIBELIOS
Recordemos las relaciones logarítmicas entre unidades:
Cuando hablamos de intensidad, el logaritmo de la relación entre la intensidad de salida y la de entrada se multiplica por diez:
I= 10log I/Io
Lo mismo ocurre con la potencia:
P= 10logP/Po
En cuanto a los niveles de presión sonora, ésta se multiplica por 20:
SPL=20logD/Do
Y ahora pasamos a recordar los valores de referencia en cada relación expresada en decibelios, según la unidad correspondiente.
0 dBm = 0.001 watt (1 miliwatt)
dBm = 10 x log(potencia / 0.001)
0 dBW = 1 watt
dBW = 10 x log(potencia / 1)
0 dBu = 0.775 volts
dBu= 20 x log(voltaje / 0.775)
0 dBv = 1 volt
dBv = 20 x log(voltaje / 1)
0 dBSPL = 0.000,2 Dynas / cm2
dBSPL = 20 x log(Presión / 0.000,2)dBSPL
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LAS ETAPAS DE POTENCIA
SENSIBILIDAD DE ENTRADA
Ésta es la tensión necesaria en la entrada para que la etapa pueda dar su potencia nominal. Generalmente, esta sensibilidad está entre 3 y 6 dB, es decir, entre 1 y 1,5V, lo que corresponde a la mayoría de mesas de mezclas profesionales, 0dB = 4dBu.
Tenemos que estar muy atentos, ya que en algunas ocasiones estos valores se pueden dar en dBV o en dBu. Ya sabemos, según las tablas que hemos visto más arriba, que 0dBu son 0,775V y que 0dBV es 1V, luego 3dBu=1,09V, mientras que en el caso de 3dBV será 1,41V.
Los sistemas procesados, es decir aquellos que cuentan con el eslabón de procesamiento de la señal (limitadores, filtros, ecualización…), suelen funcionar con una ganancia más elevada, alrededor de 3,5V, por lo que la ganancia de amplificación es de 26dB.
Las etapas de potencia de nuestros equipos hi-fi de casa suelen tener una sensibilidad de -10dBu, o sea 0,25V o de 0dBu, 0,775V. Esto quiere decir que estas etapas alcanzarán su potencia nominal mucho antes, pero también que van a saturar mucho antes (por ejemplo conectando una mesa de mezclas profesional) y, por lo tanto, tendremos bastantes posibilidades de que nuestros altavoces no aguanten mucho tiempo esas distorsiones ocasionadas.
Amplificadores profesionales, como los de la marca norteamericana CROWN, por ejemplo, suelen disponer de las tres posibilidades para poder adaptar así la etapa de potencia al sistema. Casi la totalidad de las etapas tienen una sensibilidad de 4dBu.
GANANCIA DE AMPLIFICACIÓN
Otro elemento que no todo el mundo entiende de la misma manera es el control de volumen y que, además, suelen tener indicaciones de lo más confusas; nos hemos encontrado desde indicaciones que van de 0 a 10, 0 a 100 o de -60 a +4, ¡incluso de +18 a 0!
Como suele ocurrir, los fabricantes no se ponen de acuerdo a la hora de rotular los valores adecuados en los equipos.
Este potenciómetro, que nos podemos encontrar en la parte delantera o trasera de una etapa de potencia, no es un simple control de volumen, sino un control de ganancia de entrada, por lo que la posición adecuada de éste es al máximo.
La mayoría de amplificadores tienen una ganancia de amplificación de 32dB, lo que significa que si le entregamos 4dBu en su entrada, tendremos 36dBu en la salida. Si esto lo hablamos en términos de tensión, al introducir 1V en la entrada tendremos 40V en la salida; pero cuidado, no quiere decir que si le metemos 21V, o sea 28dBu, en la entrada obtendremos 60dBu, lo que sí obtendremos es la activación de los elementos de seguridad de la etapa o su destrozo. Está claro que los componentes electrónicos no soportarían trabajar a estos valores.
Por lo tanto, cualquier etapa de potencia es capaz de entregar algo más que su potencia nominal al aumentar la tensión de entrada.
De esta forma, si la salida nominal de nuestra mesa de mezclas y la entrada de nuestra etapa de potencia son equivalentes, al posicionar nuestra salida master al máximo todo estará correcto, siempre y cuando la potencia de nuestra etapa corresponda a la potencia que nuestras cajas acústicas sean capaces de soportar y que el nivel en mesa sea de 0dB.
IMPEDANCIA
Hoy día las etapas de potencia aceptan una carga nominal de 4 ohmios, aunque algunas marcas son capaces de bajar hasta 2 ohmios ¡y menos! O sea, niveles altos de tensión.
Siempre tendremos que respetar estas indicaciones del fabricante, ya que si conectamos dos altavoces de 4 ohmios en paralelo la etapa de potencia nos entregará 2 ohmios, esforzándose así en suministrar esa gran demanda de energía, calentándose y saltando las protecciones.
Recordemos que la impedancia de las cajas acústicas deberá ser siempre superior o igual a la impedancia mínima de la etapa.
Recordemos que la fórmula exacta para calcular la impedancia es la siguiente:
-Altavoces en paralelo: Impedancia total es la resultante de dividir la impedancia de cada caja entre el número total de ellas.
-Altavoces en serie: Impedancia total es la resultante de sumar las impedancias de cada caja.
RELACIÓN SEÑAL RUIDO
Este dato indica el ruido residual producido por los componentes electrónicos, este debe tener al menos 100dB.
DISTORSIÓN ARMÓNICA
THD (Total Harmonic Distortion): Indica la distorsión existente en la salida con respecto a la entrada y se obtiene dividiendo la suma de frecuencias que aparecen en la señal de salida entre la señal de entrada: THD = f1+f2+...fn / fo
FACTOR DAMPING
La etapa de potencia envía una tensión a los altavoces, pero estos, por inducción, producen también una contra-corriente que es reenviada a la etapa.
El factor DAMPING indica la tasa de barrera frente a esta contra-corriente, lo que nos dará, cuanto mayor sea este factor, una mayor dinámica.
En etapas de gama baja suele estar alrededor de 100 ó 200. ¡En otros de gama alta suele sobrepasar 1.000!
SLEW RATE
Llamado también tiempo de subida, es la capacidad de la etapa de potencia en reaccionar para señales complejas, este tiempo no debería de sobrepasar los diez µsec.
Este valor suele venir indicado en V/µsec, lo que nos da una idea de cómo reacciona la etapa, generalmente entre 20 y 60 µsec.
MODOS DE FUNCIONAMIENTO
Las etapas de potencia pueden funcionar de diferentes maneras:
Estéreo: Este es el modo de funcionamiento normal, donde tenemos dos entradas y dos salidas, controles y, a veces, dos alimentaciones, todos ellos independientes.
Paralelo: Donde la señal llegará por una sola de las entradas, pero saldrá por las dos salidas con controles de niveles separados. Generalmente, se suele conectar la entrada de la izquierda; con lo que una señal mono saldrá por las dos salidas.
Puente-Mono: Este modo de funcionamiento es algo más complicado, es decir, que utiliza los dos módulos de amplificación para conseguir una sola etapa mono.
Digamos que los dos módulos de entrada funcionan a la vez amplificando la totalidad de la señal, aunque la señal en la entrada 2 tendrá la polaridad invertida; así, en cuanto a la conexión de las cajas acústicas, tendremos que realizarla en las bornas rojas (+) ignorando las negras (-); es muy importante saber que la borna roja del canal 1 es el positivo, mientras que la borna roja del canal 2 es el negativo, así que ni las bornas negras ni el control de volumen del canal 2 nos servirán.
De esta forma, la carga mínima de impedancia es el doble con respecto al modo estéreo. Así, una etapa de potencia de 2 x 400W en 4 ohmios nos entregará ¡800w en 8 ohmios!
NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS A LAS ETAPAS DE POTENCIA
PROCESADO DE SEÑAL
Siempre es conveniente separar señales antes de atacar las etapas de potencia, pero no sólo eso, sino también tratar estas señales.
Para ello, hasta hace poco, se empleaban crossovers analógicos; pero estos son insuficientes para procesar la señal de los equipos de sonido actuales y controlar la gestión y distribución del sonido en instalaciones cada vez más complejas.
Por ello, en el último año hemos visto aparecer numerosos procesadores digitales de altavoces, hasta tal punto que antes sólo hacían estos procesadores los fabricantes de cajas acústicas y alguno de procesadores de dinámica; pero en la actualidad prácticamente la totalidad de las marcas nacionales e internacionales de cualquier gama tienen sus propios procesadores.
Los fabricantes de etapas de potencia se han unido al procesado de la señal, integrando este dentro de las etapas y permitiendo su acceso vía cables RJ, USB…
Además de poder conectarnos con un ordenador y escoger el tipo de filtro, realizar una corrección de ecualización de la señal con los ecualizadores paramétricos, proteger las cajas acústicas configurando limitadores, invertir polaridad, aumentar o atenuar señales… también, en algunos modelos, como en el caso de YAMAHA, podemos conectar las etapas de potencia en red COBRANET con un simple conector RJ45; en el caso de otros modelos lo haremos en Ethersound…
ETAPAS DIGITALES
Otro gran avance en las etapas de potencia es la sustitución, por muchos fabricantes, de los enormes y pesados transformadores por fuentes de alimentación de fuente conmutada.
Algunos de los pioneros han sido marcas como CHEVIN o LAB GRUPPEN. Por ejemplo este último, en sus etapas de potencia, ha conseguido llegar a 13.000W en modo puente a 4 ohmios con el modelo FP13000. ¡Y todo esto con un peso total de sólo 12Kg!
En este tipo de alimentación la corriente es recortada en secciones pequeñas, muestreo y, posteriormente, digitalizado. Así todo el procesado se hace en el ámbito digital para, finalmente, restituir la corriente secundaria en analógico.
Este procedimiento entrega una corriente muy exacta y estable, independiente de las variaciones de la corriente de la fuente y disminuyendo el peso y tamaño de la etapa, como hemos comentado anteriormente.
CONCLUSIÓN
Aunque cada vez estén más de moda las cajas acústicas autoamplificadas, la experiencia y profesionalidad de fabricantes de etapas de potencia como CROWN, LAB GRUPPEN o QSC es muy a tener en cuenta a la hora de configurar o adquirir etapas para nuestro sistema de sonido.
En cuanto a la potencia, una etapa sólo multiplica la ganancia de entrada por un factor de multiplicación determinado, para obtener una ganancia de salida amplificada, siempre dentro de los límites de los componentes electrónicos.
O sea que si una etapa está diseñada para entregar 200W, será capaz de entregar el doble sin problemas, e incluso varias veces la potencia nominal.
Esto es posible ya que la potencia de la etapa está definida por tres valores: Sensibilidad de entrada, ganancia de amplificación e impedancia.
En nuestro caso, si la etapa entrega 200w a 8 ohmios, entonces con 3dBV en su entrada y una carga de 8 ohmios en su salida, la etapa entregará su potencia nominal de 200W; si ahora aumentamos la ganancia de entrada de 3dB, la etapa de potencia entregará casi el doble, o sea 400W, ésta será la potencia de pico. Imaginen qué ocurriría si la carga en la salida baja a 4 ohmios; por lo tanto debemos estar atentos a los leds de limitación o clipping de nuestra señal.
Mantener una buena estructura de ganancia, como explicamos en un artículo anterior, es el secreto de tener una buena relación señal ruido, reserva dinámica y protección, o sea un funcionamiento correcto de nuestro sistema.
Siempre es aconsejable que la potencia de una etapa sea ligeramente superior a la de nuestras cajas acústicas, un 20% está bien, pero no sobrepasar 1,5 veces el valor de etapa con respecto al altavoz.
Por ultimo, debemos tener en cuenta la temperatura de las etapas de potencia, ya que sus componentes electrónicos no funcionan de la misma forma; así un transistor que se calienta entregará menos temperatura que cuando esté a temperatura ambiente.
Por ello, y debido a ese sobrecalentamiento, algunas etapas funcionan muy bien al principio de un concierto pero, al llegar a temperaturas altas, el sonido nos parece menos potente, las bajas frecuencias con menos pegada y algunos agudos muy saturados.
Así que tenemos que tomar siempre las precauciones para que estén en lugar bien ventilado y no cubrir nunca sus conductos de aire.
03/04/2007
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La etapa de potencia es la que transmite la energía necesaria a los altavoces para producir un sonido audible.
Se encuentra situada, en la cadena de audio, entre las fuentes (micros), los previos (mesa de mezcla) y los altavoces.
La señal proveniente de las distintas fuentes de audio es del orden de unos milivoltios, e irán pasando por los distintos eslabones hasta llegar a la decenas de voltios que son necesarios para mover las membranas de los altavoces.
Hasta hace poco, las etapas de potencia eran físicamente enormes y pesadas, con dos entradas y dos salidas. Hoy día esto ha evolucionado mucho, integrando multitud de opciones y conexiones en tamaños reducidos y ligeros.
ESCALAS EN DECIBELIOS
Recordemos las relaciones logarítmicas entre unidades:
Cuando hablamos de intensidad, el logaritmo de la relación entre la intensidad de salida y la de entrada se multiplica por diez:
I= 10log I/Io
Lo mismo ocurre con la potencia:
P= 10logP/Po
En cuanto a los niveles de presión sonora, ésta se multiplica por 20:
SPL=20logD/Do
Y ahora pasamos a recordar los valores de referencia en cada relación expresada en decibelios, según la unidad correspondiente.
0 dBm = 0.001 watt (1 miliwatt)
dBm = 10 x log(potencia / 0.001)
0 dBW = 1 watt
dBW = 10 x log(potencia / 1)
0 dBu = 0.775 volts
dBu= 20 x log(voltaje / 0.775)
0 dBv = 1 volt
dBv = 20 x log(voltaje / 1)
0 dBSPL = 0.000,2 Dynas / cm2
dBSPL = 20 x log(Presión / 0.000,2)dBSPL
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LAS ETAPAS DE POTENCIA
SENSIBILIDAD DE ENTRADA
Ésta es la tensión necesaria en la entrada para que la etapa pueda dar su potencia nominal. Generalmente, esta sensibilidad está entre 3 y 6 dB, es decir, entre 1 y 1,5V, lo que corresponde a la mayoría de mesas de mezclas profesionales, 0dB = 4dBu.
Tenemos que estar muy atentos, ya que en algunas ocasiones estos valores se pueden dar en dBV o en dBu. Ya sabemos, según las tablas que hemos visto más arriba, que 0dBu son 0,775V y que 0dBV es 1V, luego 3dBu=1,09V, mientras que en el caso de 3dBV será 1,41V.
Los sistemas procesados, es decir aquellos que cuentan con el eslabón de procesamiento de la señal (limitadores, filtros, ecualización…), suelen funcionar con una ganancia más elevada, alrededor de 3,5V, por lo que la ganancia de amplificación es de 26dB.
Las etapas de potencia de nuestros equipos hi-fi de casa suelen tener una sensibilidad de -10dBu, o sea 0,25V o de 0dBu, 0,775V. Esto quiere decir que estas etapas alcanzarán su potencia nominal mucho antes, pero también que van a saturar mucho antes (por ejemplo conectando una mesa de mezclas profesional) y, por lo tanto, tendremos bastantes posibilidades de que nuestros altavoces no aguanten mucho tiempo esas distorsiones ocasionadas.
Amplificadores profesionales, como los de la marca norteamericana CROWN, por ejemplo, suelen disponer de las tres posibilidades para poder adaptar así la etapa de potencia al sistema. Casi la totalidad de las etapas tienen una sensibilidad de 4dBu.
GANANCIA DE AMPLIFICACIÓN
Otro elemento que no todo el mundo entiende de la misma manera es el control de volumen y que, además, suelen tener indicaciones de lo más confusas; nos hemos encontrado desde indicaciones que van de 0 a 10, 0 a 100 o de -60 a +4, ¡incluso de +18 a 0!
Como suele ocurrir, los fabricantes no se ponen de acuerdo a la hora de rotular los valores adecuados en los equipos.
Este potenciómetro, que nos podemos encontrar en la parte delantera o trasera de una etapa de potencia, no es un simple control de volumen, sino un control de ganancia de entrada, por lo que la posición adecuada de éste es al máximo.
La mayoría de amplificadores tienen una ganancia de amplificación de 32dB, lo que significa que si le entregamos 4dBu en su entrada, tendremos 36dBu en la salida. Si esto lo hablamos en términos de tensión, al introducir 1V en la entrada tendremos 40V en la salida; pero cuidado, no quiere decir que si le metemos 21V, o sea 28dBu, en la entrada obtendremos 60dBu, lo que sí obtendremos es la activación de los elementos de seguridad de la etapa o su destrozo. Está claro que los componentes electrónicos no soportarían trabajar a estos valores.
Por lo tanto, cualquier etapa de potencia es capaz de entregar algo más que su potencia nominal al aumentar la tensión de entrada.
De esta forma, si la salida nominal de nuestra mesa de mezclas y la entrada de nuestra etapa de potencia son equivalentes, al posicionar nuestra salida master al máximo todo estará correcto, siempre y cuando la potencia de nuestra etapa corresponda a la potencia que nuestras cajas acústicas sean capaces de soportar y que el nivel en mesa sea de 0dB.
IMPEDANCIA
Hoy día las etapas de potencia aceptan una carga nominal de 4 ohmios, aunque algunas marcas son capaces de bajar hasta 2 ohmios ¡y menos! O sea, niveles altos de tensión.
Siempre tendremos que respetar estas indicaciones del fabricante, ya que si conectamos dos altavoces de 4 ohmios en paralelo la etapa de potencia nos entregará 2 ohmios, esforzándose así en suministrar esa gran demanda de energía, calentándose y saltando las protecciones.
Recordemos que la impedancia de las cajas acústicas deberá ser siempre superior o igual a la impedancia mínima de la etapa.
Recordemos que la fórmula exacta para calcular la impedancia es la siguiente:
-Altavoces en paralelo: Impedancia total es la resultante de dividir la impedancia de cada caja entre el número total de ellas.
-Altavoces en serie: Impedancia total es la resultante de sumar las impedancias de cada caja.
RELACIÓN SEÑAL RUIDO
Este dato indica el ruido residual producido por los componentes electrónicos, este debe tener al menos 100dB.
DISTORSIÓN ARMÓNICA
THD (Total Harmonic Distortion): Indica la distorsión existente en la salida con respecto a la entrada y se obtiene dividiendo la suma de frecuencias que aparecen en la señal de salida entre la señal de entrada: THD = f1+f2+...fn / fo
FACTOR DAMPING
La etapa de potencia envía una tensión a los altavoces, pero estos, por inducción, producen también una contra-corriente que es reenviada a la etapa.
El factor DAMPING indica la tasa de barrera frente a esta contra-corriente, lo que nos dará, cuanto mayor sea este factor, una mayor dinámica.
En etapas de gama baja suele estar alrededor de 100 ó 200. ¡En otros de gama alta suele sobrepasar 1.000!
SLEW RATE
Llamado también tiempo de subida, es la capacidad de la etapa de potencia en reaccionar para señales complejas, este tiempo no debería de sobrepasar los diez µsec.
Este valor suele venir indicado en V/µsec, lo que nos da una idea de cómo reacciona la etapa, generalmente entre 20 y 60 µsec.
MODOS DE FUNCIONAMIENTO
Las etapas de potencia pueden funcionar de diferentes maneras:
Estéreo: Este es el modo de funcionamiento normal, donde tenemos dos entradas y dos salidas, controles y, a veces, dos alimentaciones, todos ellos independientes.
Paralelo: Donde la señal llegará por una sola de las entradas, pero saldrá por las dos salidas con controles de niveles separados. Generalmente, se suele conectar la entrada de la izquierda; con lo que una señal mono saldrá por las dos salidas.
Puente-Mono: Este modo de funcionamiento es algo más complicado, es decir, que utiliza los dos módulos de amplificación para conseguir una sola etapa mono.
Digamos que los dos módulos de entrada funcionan a la vez amplificando la totalidad de la señal, aunque la señal en la entrada 2 tendrá la polaridad invertida; así, en cuanto a la conexión de las cajas acústicas, tendremos que realizarla en las bornas rojas (+) ignorando las negras (-); es muy importante saber que la borna roja del canal 1 es el positivo, mientras que la borna roja del canal 2 es el negativo, así que ni las bornas negras ni el control de volumen del canal 2 nos servirán.
De esta forma, la carga mínima de impedancia es el doble con respecto al modo estéreo. Así, una etapa de potencia de 2 x 400W en 4 ohmios nos entregará ¡800w en 8 ohmios!
NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS A LAS ETAPAS DE POTENCIA
PROCESADO DE SEÑAL
Siempre es conveniente separar señales antes de atacar las etapas de potencia, pero no sólo eso, sino también tratar estas señales.
Para ello, hasta hace poco, se empleaban crossovers analógicos; pero estos son insuficientes para procesar la señal de los equipos de sonido actuales y controlar la gestión y distribución del sonido en instalaciones cada vez más complejas.
Por ello, en el último año hemos visto aparecer numerosos procesadores digitales de altavoces, hasta tal punto que antes sólo hacían estos procesadores los fabricantes de cajas acústicas y alguno de procesadores de dinámica; pero en la actualidad prácticamente la totalidad de las marcas nacionales e internacionales de cualquier gama tienen sus propios procesadores.
Los fabricantes de etapas de potencia se han unido al procesado de la señal, integrando este dentro de las etapas y permitiendo su acceso vía cables RJ, USB…
Además de poder conectarnos con un ordenador y escoger el tipo de filtro, realizar una corrección de ecualización de la señal con los ecualizadores paramétricos, proteger las cajas acústicas configurando limitadores, invertir polaridad, aumentar o atenuar señales… también, en algunos modelos, como en el caso de YAMAHA, podemos conectar las etapas de potencia en red COBRANET con un simple conector RJ45; en el caso de otros modelos lo haremos en Ethersound…
ETAPAS DIGITALES
Otro gran avance en las etapas de potencia es la sustitución, por muchos fabricantes, de los enormes y pesados transformadores por fuentes de alimentación de fuente conmutada.
Algunos de los pioneros han sido marcas como CHEVIN o LAB GRUPPEN. Por ejemplo este último, en sus etapas de potencia, ha conseguido llegar a 13.000W en modo puente a 4 ohmios con el modelo FP13000. ¡Y todo esto con un peso total de sólo 12Kg!
En este tipo de alimentación la corriente es recortada en secciones pequeñas, muestreo y, posteriormente, digitalizado. Así todo el procesado se hace en el ámbito digital para, finalmente, restituir la corriente secundaria en analógico.
Este procedimiento entrega una corriente muy exacta y estable, independiente de las variaciones de la corriente de la fuente y disminuyendo el peso y tamaño de la etapa, como hemos comentado anteriormente.
CONCLUSIÓN
Aunque cada vez estén más de moda las cajas acústicas autoamplificadas, la experiencia y profesionalidad de fabricantes de etapas de potencia como CROWN, LAB GRUPPEN o QSC es muy a tener en cuenta a la hora de configurar o adquirir etapas para nuestro sistema de sonido.
En cuanto a la potencia, una etapa sólo multiplica la ganancia de entrada por un factor de multiplicación determinado, para obtener una ganancia de salida amplificada, siempre dentro de los límites de los componentes electrónicos.
O sea que si una etapa está diseñada para entregar 200W, será capaz de entregar el doble sin problemas, e incluso varias veces la potencia nominal.
Esto es posible ya que la potencia de la etapa está definida por tres valores: Sensibilidad de entrada, ganancia de amplificación e impedancia.
En nuestro caso, si la etapa entrega 200w a 8 ohmios, entonces con 3dBV en su entrada y una carga de 8 ohmios en su salida, la etapa entregará su potencia nominal de 200W; si ahora aumentamos la ganancia de entrada de 3dB, la etapa de potencia entregará casi el doble, o sea 400W, ésta será la potencia de pico. Imaginen qué ocurriría si la carga en la salida baja a 4 ohmios; por lo tanto debemos estar atentos a los leds de limitación o clipping de nuestra señal.
Mantener una buena estructura de ganancia, como explicamos en un artículo anterior, es el secreto de tener una buena relación señal ruido, reserva dinámica y protección, o sea un funcionamiento correcto de nuestro sistema.
Siempre es aconsejable que la potencia de una etapa sea ligeramente superior a la de nuestras cajas acústicas, un 20% está bien, pero no sobrepasar 1,5 veces el valor de etapa con respecto al altavoz.
Por ultimo, debemos tener en cuenta la temperatura de las etapas de potencia, ya que sus componentes electrónicos no funcionan de la misma forma; así un transistor que se calienta entregará menos temperatura que cuando esté a temperatura ambiente.
Por ello, y debido a ese sobrecalentamiento, algunas etapas funcionan muy bien al principio de un concierto pero, al llegar a temperaturas altas, el sonido nos parece menos potente, las bajas frecuencias con menos pegada y algunos agudos muy saturados.
Así que tenemos que tomar siempre las precauciones para que estén en lugar bien ventilado y no cubrir nunca sus conductos de aire.
03/04/2007
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lunes, 2 de agosto de 2010
conectores para señales balanceadas y desbalanceadas
Cableado de conectores XLR y JACK
El cableado de los conectores para señales balanceadas y no balanceadas, es muy importante en los sistemas de audio, para evitar ruidos indeseados y pérdidas innecesarias de nivel.
SEÑAL BALANCEADA
Es recomendable usar cable apantallado de calidad para realizar cualquier tipo de conexionado. Para los conectores XLR, el conexionado es:
Es recomendable usar cable apantallado de calidad para realizar cualquier tipo de conexionado. Para los conectores XLR, el conexionado es:
MASA de la señal al pin nº 1 del conector XLR.
HOT de la señal al pin nº 2 del conector XLR.
COLD de la señal al pin nº 3 del conector XLR.
Con referencia a los JACK balanceados, el conexionado es el siguiente:
MASA de la señal al "cuerpo" (sleeve) del jack.
HOT de la señal a la "punta" (tip) del jack.
COLD de la señal al "anillo" (ring) del jack.
HOT de la señal a la "punta" (tip) del jack.
COLD de la señal al "anillo" (ring) del jack.
SEÑAL NO BALANCEADA
En el caso de usar conexiones no balanceadas, es necesario cruzar los pines nº 1 (MASA) y el nº 3 (COLD), y dejarlos como MASA. El pin nº 2 seguirá siendo el envío de señal o HOT.
En el caso de usar conexiones no balanceadas, es necesario cruzar los pines nº 1 (MASA) y el nº 3 (COLD), y dejarlos como MASA. El pin nº 2 seguirá siendo el envío de señal o HOT.
En el caso de un jack no balanceado, cruzar el "anillo" (ring), señal COLD, con el "cuerpo"(sleeve)(MASA), y conectar la señal HOT a la "punta" (tip).
video de como enrollar cables correctamente
Está en inglés muchachos, pero es el mejor que se encuentra por youtube
microfonos
Los Micrófonos, Criterios esenciales
Luís Muñoz Martín
Una de transductores
Del mismo modo que la señal de cada instrumento electrónico, que ingresamos en una mesa o consola de mezclas (preamplificador/mezclador/procesador/distribuidor), ha de ser lo más precisa e impoluta posible, lo mismo hemos de tener como norma en la captación de instrumentos acústicos; con la añadidura, de que en la toma de estos, se ha de tener presente, además, el entorno imperante, y esto es algo de suma importancia, ya que por ende obtendremos una toma microfónica, que será una mezcla de la señal que nos interese, adicionada a la del ambiente, que nos puede interesar mas o menos.
Como ya saben, la única manera de recoger el sonido de un instrumento acústico -incluyendo las voces humanas como un instrumento más, ya que definitivamente lo son-, bien sea para sonorización en directo o registro sonoro (aplicación de estudio), es obligatorio el uso de micrófonos.
Quiero hacer notar el hecho, antes de proseguir, de que es en manos de un cantante profesional cuando realmente se revela el uso del micro como un verdadero instrumento más; acercándolo o alejándolo según lo que pretenda expresar, aprovechando según le convenga en cada momento, el efecto de proximidad, etc. y ello, claro está. acompañado de su propia modulación vocal. Sirva como ejemplo de esto, el hecho de que no hace mucho que he visto, en una de las emisiones que en la TV se hizo del Festival de Jazz de Vitoria, al gran Solomon Burke haciendo gala de lo que acabo de comentar y aún más.
Explícitamente hablando, un micrófono es un transductor acusticoeléctrico. Su cometido no es otro mas que el de convertir cualquier variación de presión acústica que se presente en su membrana, en una variación de tensión eléctrica, equivalente al desplazamiento de dicha membrana. Esto, que así expuesto resulta relativamente sencillo de obtener; no lo es tanto cuando exijamos de un micro cosas tales como: máxima linealidad en su respuesta en frecuencia (respuesta plana), bajo ruido propio, buena dinámica, etc.
Ahora bien, no todos los micrófonos son iguales, quiero decir con esto, que no todos presentan el mismo comportamiento; ojalá que así fuese, la de problemas que solventaríamos de un "plumazo".
Existen varios tipos de micrófonos, que se pueden clasificar en dos categorías básicas, bien diferenciadas:
1- Por su diseño constructivo.
2- Por su patrón polar de captación.
El diseño constructivo
Existen varios tipos diferentes de micrófonos según su construcción. Aunque básicamente, sobre todo en sonorización, suelen utilizarse de forma casi exclusiva solamente dos, el dinámico o de bobina móvil (electromagnético) y el de condensador o capacitivo (electrostático).
El micrófono de bobina móvil
Este tipo de micros, es el más utilizado sobre todo en sonorización, debido entre otras cosas a su robustez, fiabilidad, precio, etc. Está constituido por un diafragma solidario a una bobina móvil (de ahí su denominación), que se encuentra inmersa en el campo magnético de un imán permanente. Por naturaleza, son de baja impedancia (entre 150 Ω y 600 Ω) debida ésta a la reactancia inductiva de la mencionada bobina, aunque se pueden convertir en micros de alta impedancia (de 10 KΩ a 50 KΩ) utilizando un transformador adecuado, pero esto no es muy recomendable, sobre todo si se tienen largas tiradas de cable para conectarlo, cosa por otro lado muy habitual.
Comentar asimismo que en la actualidad, la vida útil de uno de estos micros dinámicos, tratado adecuadamente, puede tranquilamente sobrepasar la vida profesional de su usuario, sin apenas merma de sus cualidades intrínsecas. La longevidad de estos micros, estriba principalmente en la intensidad del campo magnético de su imán, (generalmente constituidos por tierras raras), que resulta reducido con el paso del tiempo, aumentando a su vez algo el ruido propio del micrófono; claro que para llegar a notar esto, han de transcurrir unas cuantas decenas de años, de ahí lo que antes decía, de la perdurabilidad de toda una vida artística.
Aunque no soy muy partidario de citar explícitamente a ninguna firma comercial. En este caso (por considerarlo imprescindible), lo haré con unos cuantos micros dinámicos, por ser estos todo un standard por derecho propio, sobre todo en aplicaciones de directo. Uno de ellos es el SM-58 para voces (todo un clásico), y el otro; el SM-75 para la caja en una batería (este prácticamente indiscutible), ambos de la firma Shure Incorporated. Los Sennheiser 441-U (supercardiode muy bueno y ampliamente conocido; de calidad próxima a un micro de condensador, soporta alto SPL), y el cardioide 421-II (bueno tanto en estudio como en directo, especialmente en locuciones). Otros dos especialmente indicados para bombo y bajo son el Electro Voice RE-20 (también para captura de ambiente), y el célebre AKG-D112 dueño absoluto, en la captura de los instrumentos más graves, con una respuesta frecuencial a partir de 20 Hz, y una tolerancia a grandes niveles de presión acústica (SPL) de hasta 160 dB).
El micrófono de condensador
El principio de funcionamiento de un micrófono a condensador, se basa en el efecto de la capacidad variable (y como consecuencia de ello una variación de la tensión en sus bornes), en presencia de vibraciones sonoras. Este tipo de micrófonos precisan de una alimentación externa (comprendida entre 9 y 48 V), que se encarga de polarizar su elemento capacitor; es por ello que a estos micrófonos también se les conoce como capacitivos. La tensión necesaria para su funcionamiento, es suministrada habitualmente, por el mismo cable que transporta sus señales; esta peculiar manera de suministrar tensión remota a los micrófonos capacitivos, se denomina alimentación fantasma (Phanton Power).
Son de uso tanto en directo como en estudio. Su calidad de sonido, es muy buena, y por ello son más apreciados que los dinámicos, en aplicaciones de grabación. Al tener un diafragma de baja masa, estos micrófonos, además de responder óptimamente a transitorios de nivel (impulsos sonoros súbitos de gran amplitud y con una velocidad de ataque muy rápida) poseen buena respuesta en altas frecuencias (agudos), y bajo ruido mecánico (de manipulación y transmisión a través de su cuerpo); ¿adivinas con qué se recogen platos y charles? Por otro lado, su respuesta en bajos también resulta excelente; no en vano todos los micrófonos calibrados que se utilizan en mediciones acústicas son capacitivos; eso sí, para estas aplicaciones es obligado el uso de micros cuyo patrón polar sea omnidireccional.
Sus principales inconvenientes. son por un lado, el de resultar sensibles a la humedad, cosa que perturba a su dieléctrico (aire entre sus placas), y por otro, el hecho de precisar de una tensión de alimentación tanto para la polarización de sus placas, como para su preamplificador interno. Puesto que estos micros son de alta impedancia y bajo nivel, se hace preciso el uso del mencionado preamplificador, que además cumple con la doble función de adaptación a baja impedancia.
La alimentación fantasma (Phanton Power)
Resulta ineludible conocer esta cuestión de la alimentación fantasma cuando se usan micrófonos de condensador. Mediante esta técnica, se suministra un voltaje en corriente continua a los micros capacitivos, utilizando como soporte el mismo cable que transporta las señales de audio. Teniendo bien presente, que el cable de conexión entre micro y previo/mesa, a de ser obligatoriamente balanceado, o lo que viene a ser lo mismo, simétrico; ya que la fuente phanton, proporciona una tensión CC (DC) positiva, del mismo valor, a través de los dos hilos de señal, utilizando para el negativo o retorno, el conductor de apantallamiento del cable.
La Phanton, normalmente se obtiene de la misma mesa de mezclas, o de un alimentador separado e intercalado entre la entrada del preamplificador y el micro; aunque también hay algunos micros a condensador que la obtienen de una batería interna; es decir, una pila.
Micrófonos de cinta
El principio de funcionamiento de este tipo de micrófonos es bastante similar al de los micros dinámicos, con la salvedad de que en estos el elemento que corta las líneas de campo magnético del imán no es una bobina, sino un diafragma en forma de cinta metálica corrugada; con lo que se consigue mayor superficie en menos espacio, a la vez que facilita su movimiento, al poseer mejor efecto diafragmático.
Los micrófonos de cinta siguen el principio de velocidad de onda o gradiente de presión, (diferencia de presión entre dos puntos cercanos separados por el diafragma). Si la presión de sonido alcanza sus caras al unísono no se obtendrá ninguna señal en sus terminales de salida; por lo que se le encapsula para que esto no ocurra, y procurarle a la vez el patrón direccional que sea requerido, ya que por naturaleza son bidireccionales. Son además muy sensibles a las bajas frecuencias y poseen bastante efecto de proximidad (ensalzamiento de graves a corta distancia del micro), por lo que suelen utilizarse a cierta distancia del foco de emisión sonora (1 metro mínimo).
Son de los más apreciados en aplicaciones de estudio debido a su alta calidad y sensibilidad. Sin embargo son muy delicados; una ráfaga de aire fuerte o un soplido en el mismo pueden fácilmente dañar la cinta y, en consecuencia, inutilizar el micro; por lo que resulta rara su aplicación en directo.
Otros tipos de micrófonos
He comentado hasta aquí estos tres tipos de micro por ser los más utilizados y, en consecuencia, los de mayor interés práctico. Hay muchos otros tipos de micrófonos, que ya no voy a comentar por la consabida cuestión de espacio, pero que sí enunciaré para hacer notar su existencia. Uno de ellos, bastante apreciado en los estudios de grabación, es el valvular, donde como su mismo nombre indica, contiene una circuitería de preamplificación a válvulas. El de carbón, probablemente el primero que se construyó, muy utilizado en su día, sobre todo en las cápsulas de los teléfonos y hoy prácticamente en desuso. El piezoeléctrico, cerámico, o de cristal. El de hierro móvil, o de reluctancia variable. El micrófono óptico. Micrófonos digitales (que incluyen su propio conversor A/D) El electreto, de principio parecido al condensador, pero con las placas polarizadas permanentemente durante su fabricación, y entre los que hay modelos muy buenos, entiéndase de aplicación en estudio. El Lavalier (de chaqueta o corbata), de amplia difusión como se puede apreciar en TV, normalmente ecualizado para compensar la absorción de la ropa (realce entre 2 Khz y 3 Khz), así como la resonancia añadida por la caja torácica (atenuación sobre 700 Hz), etc.
Diagramas polares
A lo largo de este artículo sale a relucir en varias ocasiones el concepto de patrón polar; algo que es de suma importancia en la utilización de los micrófonos y que comento a continuación.
El diagrama polar, o patrón direccional de un micrófono, muestra la habilidad para la captación de sonido del mismo, según el ángulo desde el que dicho sonido alcance su cápsula (ángulo de captación), tanto horizontal, como verticalmente; o sea que hablamos de un patrón esférico.
Patrón Omnidireccional
Los micrófonos con este patrón direccional poseen la misma eficiencia para la captación sonora sea cual sea el ángulo desde el que provenga el sonido.
Cualquier micrófono con otro tipo de patrón, que no sea omnidireccional, entra ya en el campo de los micros o patrones direccionales.
Como ya he mencionado con anterioridad, este tipo de patrón es el utilizado obligatoriamente en calibración, debido a que cuando tratamos, por ejemplo, de acoplar un sistema de sonido a un determinado ambiente acústico (fase de ecualización) es imprescindible que al RTA (analizador de espectro sonoro) le llegue una mezcla de información del equipo de sonido + sala o ambiente.
Patrón cardiode
Denominado así por la forma de corazón de su diagrama polar. Este tipo de micro recoge el sonido principalmente en su eje frontal (0º), con unos ángulos de captación más o menos estrechos en sus inmediaciones. Mientras que por su parte posterior (180º), no captan prácticamente ningún sonido.
Son de los más utilizados, en conciertos o actos en directo, debido al rechazo que presentan en su eje trasero, lo que hace que la realimentación (efecto Larsen) se mantenga alejada de la señal útil, así como reverberaciones y ecos, o sonidos del público.
Patrón Supercardiode e Hipercardioide
Al igual que en el caso anterior, estos patrones también son direccionales, aunque sus ángulos de captación son más estrechos, especialmente en el caso de los micrófonos hipercardiodes (hipredireccionales). Los supercardioides son de aplicación general, mientras que los hipercardioides tienen mejor campo de aplicación en la captación de instrumentos. Ambos presentan un lóbulo de captación en su zona posterior.
Patrón Bidireccional
En el patrón de captación bidireccional el micrófono recoge las señales que provienen tanto de su eje frontal como posterior (0º y 180º), en tanto que por sus lados (90º y 270º) no captan sonido.
Luís Muñoz Martín
Una de transductores
Del mismo modo que la señal de cada instrumento electrónico, que ingresamos en una mesa o consola de mezclas (preamplificador/mezclador/procesador/distribuidor), ha de ser lo más precisa e impoluta posible, lo mismo hemos de tener como norma en la captación de instrumentos acústicos; con la añadidura, de que en la toma de estos, se ha de tener presente, además, el entorno imperante, y esto es algo de suma importancia, ya que por ende obtendremos una toma microfónica, que será una mezcla de la señal que nos interese, adicionada a la del ambiente, que nos puede interesar mas o menos.
Como ya saben, la única manera de recoger el sonido de un instrumento acústico -incluyendo las voces humanas como un instrumento más, ya que definitivamente lo son-, bien sea para sonorización en directo o registro sonoro (aplicación de estudio), es obligatorio el uso de micrófonos.
Quiero hacer notar el hecho, antes de proseguir, de que es en manos de un cantante profesional cuando realmente se revela el uso del micro como un verdadero instrumento más; acercándolo o alejándolo según lo que pretenda expresar, aprovechando según le convenga en cada momento, el efecto de proximidad, etc. y ello, claro está. acompañado de su propia modulación vocal. Sirva como ejemplo de esto, el hecho de que no hace mucho que he visto, en una de las emisiones que en la TV se hizo del Festival de Jazz de Vitoria, al gran Solomon Burke haciendo gala de lo que acabo de comentar y aún más.
Explícitamente hablando, un micrófono es un transductor acusticoeléctrico. Su cometido no es otro mas que el de convertir cualquier variación de presión acústica que se presente en su membrana, en una variación de tensión eléctrica, equivalente al desplazamiento de dicha membrana. Esto, que así expuesto resulta relativamente sencillo de obtener; no lo es tanto cuando exijamos de un micro cosas tales como: máxima linealidad en su respuesta en frecuencia (respuesta plana), bajo ruido propio, buena dinámica, etc.
Ahora bien, no todos los micrófonos son iguales, quiero decir con esto, que no todos presentan el mismo comportamiento; ojalá que así fuese, la de problemas que solventaríamos de un "plumazo".
Existen varios tipos de micrófonos, que se pueden clasificar en dos categorías básicas, bien diferenciadas:
1- Por su diseño constructivo.
2- Por su patrón polar de captación.
El diseño constructivo
Existen varios tipos diferentes de micrófonos según su construcción. Aunque básicamente, sobre todo en sonorización, suelen utilizarse de forma casi exclusiva solamente dos, el dinámico o de bobina móvil (electromagnético) y el de condensador o capacitivo (electrostático).
El micrófono de bobina móvil
Este tipo de micros, es el más utilizado sobre todo en sonorización, debido entre otras cosas a su robustez, fiabilidad, precio, etc. Está constituido por un diafragma solidario a una bobina móvil (de ahí su denominación), que se encuentra inmersa en el campo magnético de un imán permanente. Por naturaleza, son de baja impedancia (entre 150 Ω y 600 Ω) debida ésta a la reactancia inductiva de la mencionada bobina, aunque se pueden convertir en micros de alta impedancia (de 10 KΩ a 50 KΩ) utilizando un transformador adecuado, pero esto no es muy recomendable, sobre todo si se tienen largas tiradas de cable para conectarlo, cosa por otro lado muy habitual.
Comentar asimismo que en la actualidad, la vida útil de uno de estos micros dinámicos, tratado adecuadamente, puede tranquilamente sobrepasar la vida profesional de su usuario, sin apenas merma de sus cualidades intrínsecas. La longevidad de estos micros, estriba principalmente en la intensidad del campo magnético de su imán, (generalmente constituidos por tierras raras), que resulta reducido con el paso del tiempo, aumentando a su vez algo el ruido propio del micrófono; claro que para llegar a notar esto, han de transcurrir unas cuantas decenas de años, de ahí lo que antes decía, de la perdurabilidad de toda una vida artística.
Aunque no soy muy partidario de citar explícitamente a ninguna firma comercial. En este caso (por considerarlo imprescindible), lo haré con unos cuantos micros dinámicos, por ser estos todo un standard por derecho propio, sobre todo en aplicaciones de directo. Uno de ellos es el SM-58 para voces (todo un clásico), y el otro; el SM-75 para la caja en una batería (este prácticamente indiscutible), ambos de la firma Shure Incorporated. Los Sennheiser 441-U (supercardiode muy bueno y ampliamente conocido; de calidad próxima a un micro de condensador, soporta alto SPL), y el cardioide 421-II (bueno tanto en estudio como en directo, especialmente en locuciones). Otros dos especialmente indicados para bombo y bajo son el Electro Voice RE-20 (también para captura de ambiente), y el célebre AKG-D112 dueño absoluto, en la captura de los instrumentos más graves, con una respuesta frecuencial a partir de 20 Hz, y una tolerancia a grandes niveles de presión acústica (SPL) de hasta 160 dB).
El micrófono de condensador
El principio de funcionamiento de un micrófono a condensador, se basa en el efecto de la capacidad variable (y como consecuencia de ello una variación de la tensión en sus bornes), en presencia de vibraciones sonoras. Este tipo de micrófonos precisan de una alimentación externa (comprendida entre 9 y 48 V), que se encarga de polarizar su elemento capacitor; es por ello que a estos micrófonos también se les conoce como capacitivos. La tensión necesaria para su funcionamiento, es suministrada habitualmente, por el mismo cable que transporta sus señales; esta peculiar manera de suministrar tensión remota a los micrófonos capacitivos, se denomina alimentación fantasma (Phanton Power).
Son de uso tanto en directo como en estudio. Su calidad de sonido, es muy buena, y por ello son más apreciados que los dinámicos, en aplicaciones de grabación. Al tener un diafragma de baja masa, estos micrófonos, además de responder óptimamente a transitorios de nivel (impulsos sonoros súbitos de gran amplitud y con una velocidad de ataque muy rápida) poseen buena respuesta en altas frecuencias (agudos), y bajo ruido mecánico (de manipulación y transmisión a través de su cuerpo); ¿adivinas con qué se recogen platos y charles? Por otro lado, su respuesta en bajos también resulta excelente; no en vano todos los micrófonos calibrados que se utilizan en mediciones acústicas son capacitivos; eso sí, para estas aplicaciones es obligado el uso de micros cuyo patrón polar sea omnidireccional.
Sus principales inconvenientes. son por un lado, el de resultar sensibles a la humedad, cosa que perturba a su dieléctrico (aire entre sus placas), y por otro, el hecho de precisar de una tensión de alimentación tanto para la polarización de sus placas, como para su preamplificador interno. Puesto que estos micros son de alta impedancia y bajo nivel, se hace preciso el uso del mencionado preamplificador, que además cumple con la doble función de adaptación a baja impedancia.
La alimentación fantasma (Phanton Power)
Resulta ineludible conocer esta cuestión de la alimentación fantasma cuando se usan micrófonos de condensador. Mediante esta técnica, se suministra un voltaje en corriente continua a los micros capacitivos, utilizando como soporte el mismo cable que transporta las señales de audio. Teniendo bien presente, que el cable de conexión entre micro y previo/mesa, a de ser obligatoriamente balanceado, o lo que viene a ser lo mismo, simétrico; ya que la fuente phanton, proporciona una tensión CC (DC) positiva, del mismo valor, a través de los dos hilos de señal, utilizando para el negativo o retorno, el conductor de apantallamiento del cable.
La Phanton, normalmente se obtiene de la misma mesa de mezclas, o de un alimentador separado e intercalado entre la entrada del preamplificador y el micro; aunque también hay algunos micros a condensador que la obtienen de una batería interna; es decir, una pila.
Micrófonos de cinta
El principio de funcionamiento de este tipo de micrófonos es bastante similar al de los micros dinámicos, con la salvedad de que en estos el elemento que corta las líneas de campo magnético del imán no es una bobina, sino un diafragma en forma de cinta metálica corrugada; con lo que se consigue mayor superficie en menos espacio, a la vez que facilita su movimiento, al poseer mejor efecto diafragmático.
Los micrófonos de cinta siguen el principio de velocidad de onda o gradiente de presión, (diferencia de presión entre dos puntos cercanos separados por el diafragma). Si la presión de sonido alcanza sus caras al unísono no se obtendrá ninguna señal en sus terminales de salida; por lo que se le encapsula para que esto no ocurra, y procurarle a la vez el patrón direccional que sea requerido, ya que por naturaleza son bidireccionales. Son además muy sensibles a las bajas frecuencias y poseen bastante efecto de proximidad (ensalzamiento de graves a corta distancia del micro), por lo que suelen utilizarse a cierta distancia del foco de emisión sonora (1 metro mínimo).
Son de los más apreciados en aplicaciones de estudio debido a su alta calidad y sensibilidad. Sin embargo son muy delicados; una ráfaga de aire fuerte o un soplido en el mismo pueden fácilmente dañar la cinta y, en consecuencia, inutilizar el micro; por lo que resulta rara su aplicación en directo.
Otros tipos de micrófonos
He comentado hasta aquí estos tres tipos de micro por ser los más utilizados y, en consecuencia, los de mayor interés práctico. Hay muchos otros tipos de micrófonos, que ya no voy a comentar por la consabida cuestión de espacio, pero que sí enunciaré para hacer notar su existencia. Uno de ellos, bastante apreciado en los estudios de grabación, es el valvular, donde como su mismo nombre indica, contiene una circuitería de preamplificación a válvulas. El de carbón, probablemente el primero que se construyó, muy utilizado en su día, sobre todo en las cápsulas de los teléfonos y hoy prácticamente en desuso. El piezoeléctrico, cerámico, o de cristal. El de hierro móvil, o de reluctancia variable. El micrófono óptico. Micrófonos digitales (que incluyen su propio conversor A/D) El electreto, de principio parecido al condensador, pero con las placas polarizadas permanentemente durante su fabricación, y entre los que hay modelos muy buenos, entiéndase de aplicación en estudio. El Lavalier (de chaqueta o corbata), de amplia difusión como se puede apreciar en TV, normalmente ecualizado para compensar la absorción de la ropa (realce entre 2 Khz y 3 Khz), así como la resonancia añadida por la caja torácica (atenuación sobre 700 Hz), etc.
Diagramas polares
A lo largo de este artículo sale a relucir en varias ocasiones el concepto de patrón polar; algo que es de suma importancia en la utilización de los micrófonos y que comento a continuación.
El diagrama polar, o patrón direccional de un micrófono, muestra la habilidad para la captación de sonido del mismo, según el ángulo desde el que dicho sonido alcance su cápsula (ángulo de captación), tanto horizontal, como verticalmente; o sea que hablamos de un patrón esférico.
Patrón Omnidireccional
Los micrófonos con este patrón direccional poseen la misma eficiencia para la captación sonora sea cual sea el ángulo desde el que provenga el sonido.
Cualquier micrófono con otro tipo de patrón, que no sea omnidireccional, entra ya en el campo de los micros o patrones direccionales.
Como ya he mencionado con anterioridad, este tipo de patrón es el utilizado obligatoriamente en calibración, debido a que cuando tratamos, por ejemplo, de acoplar un sistema de sonido a un determinado ambiente acústico (fase de ecualización) es imprescindible que al RTA (analizador de espectro sonoro) le llegue una mezcla de información del equipo de sonido + sala o ambiente.
Patrón cardiode
Denominado así por la forma de corazón de su diagrama polar. Este tipo de micro recoge el sonido principalmente en su eje frontal (0º), con unos ángulos de captación más o menos estrechos en sus inmediaciones. Mientras que por su parte posterior (180º), no captan prácticamente ningún sonido.
Son de los más utilizados, en conciertos o actos en directo, debido al rechazo que presentan en su eje trasero, lo que hace que la realimentación (efecto Larsen) se mantenga alejada de la señal útil, así como reverberaciones y ecos, o sonidos del público.
Patrón Supercardiode e Hipercardioide
Al igual que en el caso anterior, estos patrones también son direccionales, aunque sus ángulos de captación son más estrechos, especialmente en el caso de los micrófonos hipercardiodes (hipredireccionales). Los supercardioides son de aplicación general, mientras que los hipercardioides tienen mejor campo de aplicación en la captación de instrumentos. Ambos presentan un lóbulo de captación en su zona posterior.
Patrón Bidireccional
En el patrón de captación bidireccional el micrófono recoge las señales que provienen tanto de su eje frontal como posterior (0º y 180º), en tanto que por sus lados (90º y 270º) no captan sonido.
ondas
SONIDO
Fenómeno físico que estimula el sentido del oído. En los seres humanos, esto ocurre siempre que una vibración con frecuencia comprendida entre unos 15 y 20.000 hercios llega al oído interno. El hercio (Hz) es una unidad de frecuencia que corresponde a un ciclo por segundo. Estas vibraciones llegan al oído interno transmitidas a través del aire, y a veces se restringe el término sonido a la transmisión en este medio. Sin embargo, los físicos modernos suelen extender el término a vibraciones similares en medios líquidos o sólidos. Los sonidos con frecuencias superiores a unos 20.000 Hz se denominan ultrasonidos.
| Ondas sónicas | Infrasónicas Audibles Ultrasónicas | f < 16 Hz 16 Hz < f < 20 kHz f > 20 kHz |
f = 1/t [f] = 1/[t] = s-1 = Hz
Este artículo se ocupa de este campo de la física en líneas generales. Para lo relativo a la ciencia arquitectónica del diseño de estancias y edificios con propiedades adecuadas de propagación y recepción del sonido. Para lo relativo a la naturaleza del proceso fisiológico de la audición de sonidos y la anatomía del mecanismo de audición en personas y animales. En cuanto a las propiedades generales de la producción y propagación de ondas vibracionales,entre ellas las ondas de sonido.
En general, las ondas pueden propagarse de forma transversal o longitudinal. En ambos casos, sólo la energía y la cantidad de movimiento del movimiento ondulatorio se propagan en el medio; ninguna parte del propio medio se mueve físicamente a una gran distancia. Por ejemplo, imaginemos que atamos firmemente una cuerda a un poste por un extremo, la estiramos sin tensarla del todo y sacudimos el otro extremo. Una onda se desplazará por la cuerda hacia el poste, donde se reflejará y volverá hacia la mano. En realidad, ninguna parte de la cuerda se mueve longitudinalmente hacia el poste,pero todas las partes de la cuerda se mueven transversalmente. Este tipo de movimiento ondulatorio se denomina onda transversal. Del mismo modo, si tiramos una piedra a un estanque, una serie de ondas transversales se propaga desde el punto de impacto. Un corcho que flote cerca de dicho punto se moverá hacia arriba y hacia abajo, es decir, de forma transversal a la dirección del movimiento ondulatorio, pero apenas mostrará movimiento longitudinal. En cambio, una onda de sonido es una onda longitudinal. A medida que la energía del movimiento ondulatorio se propaga alejándose del centro de la perturbación, las moléculas de aire individuales que transmiten el sonido se mueven hacia delante y hacia atrás, de forma paralela a la dirección del movimiento ondulatorio. Por tanto, una onda de sonido es una serie de compresiones y enrarecimientos sucesivos del aire. Cada molécula individual transmite la energía a las moléculas vecinas, pero una vez que pasa la onda de sonido, las moléculas permanecen más o menos en la misma posición.
CARACTERISTICAS FISICAS
Cualquier sonido sencillo, como una nota musical, puede describirse en su totalidad especificando tres características de su percepción: el tono, la intensidad y el timbre. Estas características corresponden exactamente a tres características físicas: la frecuencia, la amplitud y la composición armónica o forma de onda. El ruido es un sonido complejo, una mezcla de diferentes frecuencias o notas sin relación armónica.
Frecuencia
Existen distintos métodos para producir sonido de una frecuencia deseada. Por ejemplo, un sonido de 440 Hz puede crearse alimentando un altavoz con un oscilador sintonizado a esa frecuencia. También puede interrumpirse un chorro de aire mediante una rueda dentada con 44 dientes que gire a 10 revoluciones por segundo; este método se emplea en las sirenas. Los sonidos de un altavoz y una sirena de la misma frecuencia tendrán un timbre muy diferente, pero su tono será el mismo, equivalente al la situado sobre el do central en un piano. El siguiente la del piano, la nota situada una octava por encima, tiene una frecuencia de 880 Hz. Las notas situadas una y dos octavas por debajo tienen frecuencias de 220 y 110 Hz respectivamente. Por definición, una octava es el intervalo entre dos notas cuyas frecuencias tienen una relación de uno a dos.
Una ley fundamental de la armonía afirma que dos notas separadas por una octava producen una combinación eufónica cuando suenan simultáneamente. Cuando el intervalo es de una quinta o de una tercera mayor, la combinación es progresivamente menos eufónica. En física, un intervalo de una quinta implica que la relación de las frecuencias de ambas notas es de tres a dos; en una tercera mayor, la relación es de cinco a cuatro. La ley de la armonía afirma que dos o más notas producen un sonido eufónico al sonar de forma simultánea si la relación entre sus frecuencias corresponde a números enteros pequeños; si las frecuencias no presentan dichas relaciones, se produce una disonancia. En un instrumento de tonos fijos, como un piano, no es posible establecer las notas de forma que todas estas relaciones sean exactas, por lo que al afinarlo es necesario un cierto compromiso de acuerdo con el sistema de tonos medios o escala temperada.
Amplitud
La amplitud de una onda de sonido es el grado de movimiento de las moléculas de aire en la onda, que corresponde a la intensidad del enrarecimiento y compresión que la acompañan. Cuanto mayor es la amplitud de la onda, más intensamente golpean las moléculas el tímpano y más fuerte es el sonido percibido. La amplitud de una onda de sonido puede expresarse en unidades absolutas midiendo la distancia de desplazamiento de las moléculas del aire, o la diferencia de presiones entre la compresión y el enrarecimiento, o la energía transportada. Por ejemplo, la voz normal presenta una potencia de sonido de aproximadamente una cienmilésima de vatio. Sin embargo, todas esas medidas son muy difíciles de realizar, y la intensidad de los sonidos suele expresarse comparándolos con un sonido patrón; en ese caso, la intensidad se expresa en decibelios.
Intensidad
La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad, que es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación. En el caso de ondas esféricas que se propagan desde una fuente puntual, la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, suponiendo que no se produzca ninguna pérdida de energía debido a la viscosidad, la conducción térmica u otros efectos de absorción. Por ejemplo,en un medio perfectamente homogéneo, un sonido será nueve veces más intenso a una distancia de 100 metros que a una distancia de 300 metros. En la propagación real del sonido en la atmósfera, los cambios de propiedades físicas del aire como la temperatura, presión o humedad producen la amortiguación y dispersión de las ondas sonoras, por lo que generalmente la ley del inverso del cuadrado no se puede aplicar a las medidas directas de la intensidad del sonido.
Timbre
Si se toca el la situado sobre el do central en un violín, un piano y un diapasón, con la misma intensidad en los tres casos, los sonidos son idénticos en frecuencia y amplitud, pero muy diferentes en timbre. De las tres fuentes, el diapasón es el que produce el tono más sencillo, que en este caso está formado casi exclusivamente por vibraciones con frecuencias de 440 Hz. Debido a las propiedades acústicas del oído y las propiedades de resonancia de su membrana vibrante, es dudoso que un tono puro llegue al mecanismo interno del oído sin sufrir cambios. La componente principal de la nota producida por el piano o el violín también tiene una frecuencia de 440 Hz. Sin embargo, esas notas también contienen componentes con frecuencias que son múltiplos exactos de 440 Hz, los llamados tonos secundarios, como 880, 1.320 o 1.760 Hz. Las intensidades concretas de esas otras componentes, los llamados armónicos, determinan el timbre de la nota.
VELOCIDAD DEL SONIDO
La frecuencia de una onda de sonido es una medida del número de vibraciones por segundo de un punto determinado. La distancia entre dos crestas sucesivas de la onda se denomina longitud de onda. El producto de la longitud de onda y la frecuencia es igual a la velocidad de propagación de la onda, que es la misma para sonidos de cualquier frecuencia (cuando el sonido se propaga por el mismo medio a la misma temperatura). Por ejemplo, la longitud de onda del la situado sobre el docentral es de unos 78,2 cm, y la del la situado por debajo del do central es de unos 156,4 centímetros.
La velocidad de propagación del sonido en aire seco a una temperatura de 0 °C es de 331,6 m/s. Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad del sonido; por ejemplo, a 20 °C, la velocidad es de 344 m/s. Los cambios de presión a densidad constante no tienen prácticamente ningún efecto sobre la velocidad del sonido. En muchos otros gases, la velocidad sólo depende de su densidad. Si las moléculas son pesadas, se mueven con más dificultad, y el sonido avanza más despacio por el medio. Por ejemplo, el sonido avanza ligeramente más deprisa en aire húmedo que en aire seco, porque el primero contiene un número mayor de moléculas más ligeras. En la mayoría de los gases, la velocidad del sonido también depende de otro factor, el calor específico, que afecta a la propagación de las ondas de sonido.
Generalmente, el sonido se mueve a mayor velocidad en líquidos y sólidos que en gases. Tanto en los líquidos como en los sólidos, la densidad tiene el mismo efecto que en los gases; la velocidad del sonido varía de forma inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad. La velocidad también varía de forma proporcional a la raíz cuadrada de la elasticidad. Por ejemplo, la velocidad del sonido en agua es de unos 1.500 m/s a temperaturas ordinarias,pero aumenta mucho cuando sube la temperatura. La velocidad del sonido en el cobre es de unos 3.500 m/s a temperaturas normales y decrece a medida que aumenta la temperatura (debido a la disminución de la elasticidad). En el acero, más elástico, el sonido se desplaza a unos 5.000 m/s; su propagación es muy eficiente.
REFRACCION, REFLEXION E INTERFERENCIAS
El sonido avanza en línea recta cuando se desplaza en un medio de densidad uniforme. Sin embargo, igual que la luz, el sonido está sometido a la refracción, es decir, la desviación de las ondas de sonido de su trayectoria original. En las regiones polares, por ejemplo, donde el aire situado cerca del suelo es más frío que el de las capas más altas, una onda de sonido ascendente que entra en la región más caliente, donde el sonido avanza a más velocidad, se desvía hacia abajo por la refracción. La excelente recepción del sonido a favor del viento y la mala recepción en contra del viento también se deben a la refracción. La velocidad del aire suele ser mayor en las alturas que cerca del suelo; una onda de sonido ascendente que avanza a favor del viento se desvía hacia el suelo, mientras que una onda similar que se mueve en contra del viento se desvía hacia arriba, por encima de la persona que escucha.
El sonido también se ve afectado por la reflexión, y cumple la ley fundamental de que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Un eco es el resultado de la reflexión del sonido. El sonar se basa en la reflexión de los sonidos propagados en agua. Una bocina es un tubo cónico que forma un haz de ondas de sonido reflejando algunos de los rayos divergentes en los lados del tubo. Un tubo similar puede recoger ondas de sonido si se dirige el extremo ancho hacia la fuente de sonido.
El sonido también experimenta difracción e interferencia. Si el sonido de una única fuente llega a un oyente por dos trayectorias diferentes (por ejemplo, una directa y otra reflejada), los dos sonidos pueden reforzarse; sin embargo, si están fuera de fase pueden interferir de forma que el sonido resultante sea menos intenso que el sonido directo sin reflexión. Las trayectorias de interferencia son distintas para sonidos de diferentes frecuencias, con lo que la interferencia produce distorsión en sonidos complejos. Dos sonidos de distintas frecuencias pueden combinarse para producir un tercer sonido cuya frecuencia es igual a la suma o diferencia de las dos frecuencias originales.
Sensaciones de tono
Si se practica una audimetría a una persona joven normal, se comprueba que su oído es sensible a todos los sonidos entre 15-20 hercios y 15.000-20.000 hercios. El oído de las personas mayores es menos agudo, sobre todo en las frecuencias más elevadas. El oído es especialmente sensible en la gama que va desde el la situado por encima del do central hasta el laque está cuatro octavas por encima; en esa zona, una persona puede percibir un sonido cientos de veces más débil que una octava por encima o dos octavas por debajo. El grado en que un oído sensible puede distinguir entre dos notas puras que difieran ligeramente en intensidad o frecuencia varía en los diferentes rangos de intensidad y frecuencia de los tonos. En sonidos de intensidad moderada situados en el rango de frecuencia para el que el oído es más sensible (1 y 2 kHz aproximadamente), es posible distinguir una diferencia de intensidad de un 20% (1 decibelio, o dB) y una diferencia en frecuencia de un 0,33% (alrededor de una vigésima de nota). En este mismo rango, la diferencia entre el sonido más tenue que puede oírse y el sonido más fuerte que puede distinguirse como tal sonido (los sonidos más fuertes se ´sienten´, o perciben, como estímulos dolorosos) es de unos 120 decibelios: una diferencia de intensidad de aproximadamente un billón de veces.
Todas estas pruebas de sensibilidad se refieren a tonos puros, como los producidos por un oscilador electrónico. Incluso para esos tonos puros, el oído es imperfecto. Dos notas con frecuencia idéntica pero una gran diferencia de intensidad pueden aparentar una ligera diferencia de tono. Más importante resulta la diferencia en las intensidades relativas aparentes en las distintas frecuencias. A intensidades altas, el oído es aproximadamente igual de sensible a la mayoría de las frecuencias, pero a bajas intensidades el oído es mucho más sensible a las frecuencias medias que a las extremas. Por tanto, un equipo de reproducción de sonido que funciona perfectamente parecerá no reproducir las notas más graves y agudas si se reduce mucho la intensidad.
ULTRASONIDO
Rama de la física que se ocupa de las ondas de sonido de alta frecuencia, generalmente por encima de 20.000 hercios (Hz), es decir, más allá de las frecuencias audibles. No hay que confundirla con la supersónica, que trata de los fenómenos asociados al movimiento de un objeto sólido a velocidades superiores a la del sonido. Los generadores ultrasónicos modernos pueden producir frecuencias de varios gigahercios (1 gigahercio, abreviado GHz, equivale a 1.000 millones de hercios) convirtiendo corrientes eléctricas alternas en oscilaciones mecánicas. La detección y medida de ondas ultrasónicas se lleva a cabo fundamentalmente mediante receptores piezoeléctricos o por medios ópticos, ya que estas ondas pueden hacerse visibles a través de la difracción de la luz.
La ultrasónica tiene muchas aplicaciones en diferentes campos de la física, la química, la tecnología y la medicina. Las ondas ultrasónicas se emplean desde hace tiempo en dispositivos de detección y comunicación llamados sonares, de gran importancia en la navegación actual y en la guerra submarina. Entre las aplicaciones de la ultrasónica están la determinación de propiedades de la materia como la compresibilidad o la elasticidad. Los ultrasonidos también se emplean para producir emulsiones, como la leche homogeneizada o las de las películas fotográficas, y para detectar fallos en materiales industriales. Los ultrasonidos con frecuencias de gigahercios pueden utilizarse en "microscopios acústicos" que pueden visualizar detalles de sólo 1 micrómetro (una millonésima de metro). Las ondas acústicas de superficie con frecuencias ultrasónicas son un componente importante de los dispositivos electrónicos de control.
En medicina, los ultrasonidos se emplean como herramienta de diagnóstico, para destruir tejido enfermo y para reparar tejidos dañados. Las ondas ultrasónicas se han empleado para tratar afecciones como bursitis, diferentes tipos de artritis reumática, gota o lesiones musculares, y también para destruir cálculos renales. Como herramienta de diagnóstico, los ultrasonidos son frecuentemente más reveladores que los rayos X, que no son tan útiles para detectar las sutiles diferencias de densidad que aparecen en ciertas formas de cáncer; también se emplean con mucha frecuencia para producir imágenes del feto durante el embarazo. Cuando las ondas ultrasónicas atraviesan un tejido, se ven más o menos reflejadas según la densidad y elasticidad del tejido. Con un bisturí ultrasónico, un cirujano puede realizar una incisión más fina que con un escalpelo convencional. Este tipo de técnicas se ha empleado para operaciones delicadas en el cerebro y el oído. En fisioterapia se han utilizado con éxito dispositivos diatérmicos en los que se emplean ondas ultrasónicas para producir calor interno como resultado de la resistencia de los tejidos a las ondas.
Tres tipos de sonido importantes
En la voz, la música y el ruido, es raro escuchar un tono puro. Una nota musical contiene, además de la frecuencia fundamental, tonos más agudos que son armónicos de la misma. La voz contiene una mezcla compleja de sonidos, de los que algunos (pero no todos) guardan una relación armónica entre sí. El ruido está formado por una mezcla de muchas frecuencias diferentes dentro de un determinado rango; por tanto, puede compararse con la luz blanca,que se compone de una mezcla de luces de los distintos colores. Los distintos ruidos se distinguen por sus diferentes distribuciones de energía en los distintos rangos de frecuencias.
Cuando se transmite al oído un tono musical que contiene determinados armónicos del tono fundamental, pero carece de otros armónicos o del propio tono fundamental, el oído forma diferentes ´batidos´ o pulsaciones cuya frecuencia es la suma o la diferencia de los sonidos originales, con lo que producen los armónicos que faltan o el tono fundamental que no figura en el sonido original. Estas notas también son armónicos de la nota fundamental original. Esta respuesta incorrecta del oído puede ser útil. Por ejemplo, un equipo reproductor de sonido sin un altavoz grande no puede producir sonidos de tono más grave que el do situado dos octavas por debajo del do central; sin embargo, el oído de una persona que escuche ese equipo puede proporcionar la nota fundamental a partir de las frecuencias de batido de sus armónicos. Otra imperfección del oído ante los sonidos ordinarios es la incapacidad de oír notas de alta frecuencia cuando existen sonidos de baja frecuencia de intensidad considerable. Este fenómeno se denomina enmascaramiento.
En general, para que se entienda el habla y se comprenda satisfactoriamente un tema musical basta reproducir las frecuencias entre 250 y 3.000 Hz, el rango de frecuencias de un teléfono normal. Sin embargo, algunos sonidos (como lazeta) requieren frecuencias de hasta 6.000 Hz. Sin embargo, para que el efecto sea natural hay que reproducir el rango que va aproximadamente de 100 a 10.000 Hz. Los sonidos generados por unos pocos instrumentos musicales sólo pueden reproducirse con naturalidad con frecuencias algo más bajas, y algunos ruidos necesitan frecuencias más altas.
Autor: Ricardo Santiago Netto.
artículo extraído de http://www.fisicanet.com.ar
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