Acústica en exteriores 101 ¡Mira, mamá, sin paredes!

Cada integrador ha experimentado las pruebas y tribulaciones de los problemas acústicos en interiores causados por las dimensiones de las habitaciones y las propiedades acústicas de los materiales de paredes y techos. El problema acústico más común en interiores es el de las “ondas estacionarias” que pueden causar grandes caídas y picos de presión sonora de los graves en varios puntos de la sala. Es un verdadero desafío tratar los temas de acústica de interiores, pero eso no es lo que vamos a tratar aquí. Movamos la conversación al aire libre.

Escrito por Bill Kieltyka director general de NEAR Speakers y publicado en inglés en:

http://www.nearspeakers.com/bills-blog/outdoorsystem-design-tips-outdoor-acoustics.

¿Qué sucede cuando no hay paredes y techos?

¿Debería esperar menos problemas acústicos o más?

Los temas serán diferentes, pero no necesariamente menos.

En este artículo nos centraremos en cómo influyen en el sonido el entorno acústico típico del exterior, la potencia del amplificador y la ubicación de los altavoces. Exploraremos cómo conseguir un mejor equilibrio tonal y claridad, así como un gran impacto de graves.   

¿Puedes oírme ahora?

Sin superficies que contengan el sonido y con el alto ruido ambiental que se encuentra típicamente al aire libre (pájaros, tráfico, niños y otras molestias), el primer problema al que se enfrenta al aire libre es la cantidad de sonido.

Primero, vamos a establecer cuánto sonido es suficiente. El ruido de fondo exterior se encuentra normalmente en el rango de 55 dB a 60 dB (con ponderación A). Un nivel de música de fondo en el que el oyente es consciente de la música pero la conversación es posible es de 60dB – 65dB, justo por encima del nivel de ruido ambiental. “La escucha de música en primer plano está en el rango de 66dB – 75dB; a este nivel la música comienza a interferir con la conversación. Un sonido de “Fiesta” es de 80dB y más. Para referencia, un concierto de rock en vivo es típicamente de 90dB – 95dB.

El sonido en exteriores sigue la Ley del Cuadrado Inverso, donde cada vez que se duplica la distancia se reduce la salida en 6dB (eso es mucho). Si un altavoz se está reproduciendo a 70 dB a 1 metro (~3 pies), a 2 metros (~6 pies) la presión del sonido será de 64 dB, y así sucesivamente. No es raro que los oyentes estén a 8 metros (unos 25 pies) de los altavoces; en este escenario el nivel de presión sonora sería de sólo 52 dB, no lo suficientemente alto como para superar el típico ruido ambiental exterior de 55 dB a 60 dB. Sí, se puede subir el volumen para que los oyentes a 8 metros puedan escuchar la música, pero los oyentes a 2 metros serán golpeados con un sonido demasiado fuerte.

Si sólo está haciendo una simple configuración de cubierta y dos altavoces donde los oyentes siempre están cerca de los altavoces, la Ley del Cuadrado Inverso no es un gran problema. Pero para escenarios de áreas múltiples más grandes, hay que tenerlo en cuenta. El uso de varios altavoces estratégicamente colocados contribuirá en gran medida a resolver el problema.

Poder para el pueblo

Otra consideración importante es la potencia del amplificador. Nunca se puede tener demasiado poder. Superar la rápida caída de la presión sonora (SPL) debida a la Regla del Cuadrado Inverso requiere mucha potencia. La potencia del amplificador tiene que duplicarse por cada 3dB de presión sonora adicional. Para compensar la pérdida de 6dB SPL con el doble de la distancia entre el altavoz y el oyente, el amplificador necesita apagar el cuádruple de la energía.

Hemos visto instalaciones en las que los integradores utilizan las salidas de la Zona 2 de un regulador para controlar los altavoces de exteriores. Esto puede estar bien para un sistema de “una terracita”, pero es totalmente inadecuado para instalaciones de gran superficie. Siempre es mejor tener un amplificador carnoso dedicado sólo a los altavoces exteriores. Es necesario tener una reserva de energía muy por encima de los niveles medios previstos para evitar recortes en el amplificador y daños en los altavoces.

Todo sobre el Bajo

¿A quién no le gusta los graves? Pero lograr bajos de alto impacto al aire libre puede ser un desafío. Por un lado, el bajo es mejor en exteriores que en interiores; la falta de paredes significa que no va a tener problemas de ondas estacionarias – la respuesta de baja frecuencia será “plana” sin picos ni bajadas inducidas acústicamente (Figura 2). En el lado no tan bueno, la falta de paredes significa que perderá la “ganancia de espacio” o “efecto límite”, un fenómeno acústico que aumenta la salida de graves en varios dB. También está en su contra el hecho de que la audición humana es menos sensible a las bajas frecuencias que a las medias y altas frecuencias. Obtener buenos bajos al aire libre requiere esfuerzo.

¿Qué debe hacer un diseñador de sistemas? Puede empezar usando altavoces grandes. No hay nada como la superficie para mover el aire.  Un woofer de 8 pulgadas tiene una superficie de 50 pulgadas cuadradas, mientras que un woofer de 6-1/2 pulgadas tiene sólo 33 pulgadas cuadradas y uno de 5-1/4 sólo 22. El tamaño sí importa.

Colocar los altavoces cerca de grandes superficies, como debajo de las cornisas, ayuda, pero a muchos propietarios no les gusta tener altavoces colgados en sus casas. El suelo es una superficie enorme y proporciona un par de dB de ganancia de graves, una de las muchas razones por las que los altavoces enterrados han ganado popularidad en los últimos años.

Otra opción es añadir uno o más subwoofers al sistema. Una vez más, el gran tamaño del driver es el amigo del integrador, al igual que el montaje en el suelo. Hay que tener cuidado con la colocación de los subwoofers. Si los altavoces de graves y medios/altos no están equidistantes del área de audición, los diferentes tiempos de llegada de los graves y medios/altos disminuirán el impacto de los graves, los detalles y el color del sonido.

Resolver este problema puede ser tan simple como mover el subwoofer (si aún no lo ha enterrado) para alinear más estrechamente el sonido de los subwoofers y satélites, o retrasando la señal a los altavoces electrónicamente. Varios amplificadores modernos, como los modelos Crown, Lexicon y NEAR, incorporan un Procesador de Señal Digital (DSP) que proporciona los medios para aplicar retardo de tiempo a los altavoces más cercanos. Sólo unos pocos microsegundos de retardo pueden hacer maravillas para lograr un mejor impacto de graves y, en general, un mejor sonido.

Por último, pero no por ello menos importante, está el valor de la ecualización. Los amplificadores equipados con DSP también proporcionan algún tipo de ecualización de frecuencia, generalmente un sofisticado ecualizador paramétrico que proporciona un tremendo control para dar forma a la respuesta de frecuencia del sistema y superar los problemas acústicos ambientales (Figura 3). 

En la mayoría de los ajustes al aire libre probablemente no necesitará o querrá jugar con los medios y los agudos (a menos que el diseño fundamental del altavoz sea defectuoso), pero una aplicación suave del realce de graves en el rango de 35Hz – 100Hz proporcionará un mejor equilibrio tonal y un mayor impacto. PERO SÉ GENTIL.

Un aumento de la ecualización de 3dB duplicará el consumo de energía del amplificador; un aumento de 6dB cuadruplica el requerimiento de energía. Lo diremos de nuevo: no se puede tener demasiada energía al aire libre. El aumento excesivo de graves también puede dañar los altavoces o subwoofers, así que tenga cuidado y aplique el ecualizador de aumento de graves con un toque ligero sólo en altavoces grandes y de alta potencia.