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El control de tu estudio

La acústica de un estudio de grabación es a veces uno de los aspectos más descuidados, especialmente en los que cuentan con un presupuesto ajustado. Se tiende a invertir en micros, compresores, monitores, etc. y uno de los factores que más influyen en el resultado final de nuestras grabaciones y mezclas, la acústica de la sala donde se llevan a cabo, no es tenida en cuenta. La microfonía cercana mitiga en parte un posible efecto nocivo de la sala de grabación pero, ¿de qué sirven todos nuestros procesadores, plugins y unos monitores excelentes si el control donde se realiza la mezcla tiene una serie de modos propios que desvirtúa la respuesta en frecuencia? Contratar los servicios de una empresa especializada en acústica para el diseño y acondicionamiento del estudio siempre es la opción más adecuada. Sin embargo, hay una serie de medidas básicas que podemos tomar para mejorar nuestro espacio de escucha sin tener que invertir mucho dinero en ello.

En este primer artículo dedicado al Acondicionamiento Acústico presentaremos algunos de los problemas inherentes a los recintos cerrados, y en el próximo número profundizaremos en los materiales y técnicas para resolverlos.

Un poco de teoría
El sonido es la sensación producida en el órgano del oído por el movimiento vibratorio de un cuerpo, transmitido por un elemento elástico como puede ser el aire o el agua. Ese movimiento vibratorio hace que las partículas alrededor de dicho cuerpo se compriman (aumento de presión) y expandan (disminución de presión). Al ir pasando este movimiento de unas partículas a otras se conforma una onda, que finalmente llega a nuestro oído.

Al número de veces por segundo que se repite este ciclo de compresión / expansión se le denomina Frecuencia. Como media, el oído humano percibe las ondas con frecuencias entre 20 y 20.000 ciclos por segundo (o Hercios).

El Periodo es el tiempo que la onda tarda en completar un ciclo, siendo por tanto el inverso de la frecuencia. Así, una onda de 20 Hz tiene un periodo de 1/20 = 0,05 segundos (50 ms), y una onda de 20.000 Hz tiene un periodo de 1/20.000 = 0,00005 segundos (0,05 ms).

Tomando los habituales 340 m/s para la velocidad del sonido, el espacio físico que ocupa un ciclo de la onda de 20 Hz es de 0,05x340= 17 metros, mientras que la de 20 kHz ocupa tan sólo 0,00005x340= 0,017 metros, es decir, 17 mm.

A esta distancia se le denomina Longitud de Onda (habitualmente representada con la letra griega Lambda: l), y como podemos comprobar, disminuye conforme aumenta la frecuencia.

La figura número uno es una representación gráfica de un tono puro sinusoidal de 1000 Hz. Se ha señalado en naranja el primer ciclo de la onda, comprobando que comprende 0,001 segundos (1/1000). Si la representación fuera en función del espacio, la distancia cubierta por el ciclo, o por ejemplo la existente entre los dos puntos señalados con el rótulo "Longitud de Onda", sería de 340x0,001= 0,34 metros.

El siguiente cuadro es un resumen de lo expuesto hasta ahora:

Modos Propios
Imaginemos un altavoz emitiendo un tono puro (una única frecuencia) dentro de una habitación. El sonido se reflejará de distintas formas en paredes, suelo y techo, y parte de ese sonido llegará de nuevo a la fuente. Si el camino recorrido es igual a la longitud de onda del tono, la onda reflejada estará en fase con la proveniente del altavoz y se sumará a la que se está emitiendo, reforzando dicha frecuencia. A este tipo de onda se le denomina Onda Estacionaria, y cuando hablamos de la acústica de una sala conforma uno de los Modos Propios de dicha sala.

Además, cualquier múltiplo de esa frecuencia también generará una onda estacionaria y por tanto otro modo, ya que su longitud de onda también tendrá cabida en el recorrido, con la salvedad de que llegará a la fuente en el segundo ciclo, tercer ciclo, etc.

En función de cómo se generen las ondas estacionarias podemos hablar de:

Modo Axial: cuando la onda se genera entre dos superficies.
Modo Tangencial: resultado de la reflexión en cuatro superficies.
Modo Oblicuo: formado por la reflexión en las seis superficies.

Puesto que en cada reflexión la onda pierde parte de su energía, los modos axiales son los más fuertes, seguidos de los tangenciales con aproximadamente la mitad de energía (-3 dB), y por último los oblicuos con unos 6dB menos que los axiales.

Si en lugar de un único tono emitimos un programa más complejo (por ejemplo música), el número de ondas estacionarias aumenta. Al conjunto de todas ellas se le denomina Modos Propios del recinto, y su presencia provoca una coloración del espectro, ya que unas frecuencias son reforzadas y otras no.

Si observamos la representación gráfica de dos ondas estacionarias entre dos paredes paralelas (Figura 2), observaremos que otra desventaja es que, para esas frecuencias, se crean en la sala puntos de máxima amplitud (llamados antinodos) y puntos de amplitud cero (nodos). Es decir, la coloración además depende de dónde estemos situados en la sala.

En los límites del recinto siempre hay máximos de amplitud, especialmente en las esquinas (de nuevo en la figura dos, podemos observar que, independientemente del número de antinodos, éstos se distribuyen de tal forma que hay máximos junto a las paredes).

Es por ello que, en la medida de lo posible, debemos evitar colocar los monitores en las esquinas de la habitación o pegados a la pared ya que, aunque esto aparentemente mejorará la respuesta de las cajas (especialmente en las frecuencias bajas), el refuerzo no es igual para todas las frecuencias, y el resultado es que la respuesta de los monitores queda alterada.

Cálculo de los modos propio

Supongamos una sala de 3,45 m de ancho, 2,90 m de largo y 2,50 m de altura, como puede ser el control de un home estudio. Los tres primeros modos axiales serían: (Tabla 1)

El modo f(100) se formaría entre las paredes izquierda y derecha de la sala, el f(010) entre la pared anterior y la posterior y el f(001) entre el suelo y el techo. A continuación mostramos una tabla con los primeros modos axiales:

Nota: continuamos empleando c = 340 m/s para no complicar los cálculos. Si queremos ser más precisos deberíamos medir la temperatura de la sala para calcular la velocidad del sonido, aunque en realidad las pequeñas variaciones que obtendremos en los valores anteriores son prácticamente despreciables en el caso que nos ocupa, debido a los márgenes en los que operan los materiales acústicos.

De forma similar se calcularían el resto de los modos; los tangenciales se obtienen con combinaciones en las que sólo uno de los coeficientes es cero (f(110), f(101), f(210), etc.), y los oblicuos cuando ninguno de ellos es cero (f(111), f(112), f(213), etc.).

Debemos buscar posibles problemas en la sala: refuerzos aislados de frecuencias (modos propios muy juntos, especialmente axiales) o grandes espacios sin refuerzo. En general esta sala goza de un buen espaciamiento espectral, a excepción quizá de la zona comprendida entre los 70 y 90 Hz, que cuenta sólo con modos oblicuos y un pequeño refuerzo en torno a los 295 Hz.

Un ejemplo de una distribución peor sería el de la figura 4, correspondiente a una sala de 2,90m x 3,10 m x 2,80m, en el que podemos tener resonancias en 60, 120 y 175 Hz, y también importantes carencias entre estos puntos, especialmente entre los dos primeros.

Esto se debe a la relación que guardan las dimensiones de la sala entre sí, conformando casi un cuadrado perfecto. El peor caso posible sería un habitáculo con esta forma (por ejemplo 3m x 3m x 3m), ya que las ondas estacionarias van coincidiendo en frecuencia, creando lo que se denominan Modos Degenerados, en los cuales dos o más modos generan la misma frecuencia, como por ejemplo f(100) = f(010) = f(001) = 56,57 Hz en la sala cuadrada. De igual forma, si las dimensiones son múltiplos entre sí (imaginemos una sala con una planta de 2,5m x 5m) también encontraremos modos degenerados.
Los problemas derivados de los modos propios suelen ser más evidentes en recintos pequeños y a baja frecuencia. Esto se debe por un lado a que cuanto mayor es la sala, menor es la frecuencia a la que se producen los primeros modos, cayendo en zonas menos sensibles de nuestro oído.

Por otro lado, conforme aumentan los modos su densidad también aumenta (como podemos observar en las figuras anteriores), siendo el refuerzo en las frecuencias por encima de 200-300 Hz más homogéneo (y por tanto menos perjudicial). Por ello muchas veces el estudio de los modos propios se limita a las frecuencias por debajo de estos valores.

Lógicamente estos cálculos resultan especialmente útiles antes de construir la sala, ya que nos permiten predecir posibles problemas, y buscar así una relación entre las dimensiones del recinto que proporcione un buen espaciamiento de los modos propios.

Sin embargo, son muchos los casos en los que la sala ya está construida y hemos de aliviar los problemas producidos por las ondas estacionarias. Como veremos en el próximo número, para ello se emplean una serie de materiales específicos, pero antes de pensar en el tratamiento acústico hemos de decidir la ubicación de los monitores, ya que su posición influye en el comportamiento del recinto.

Ubicación de los monitores
Hay una serie de consideraciones que conviene tener en cuenta a la hora de colocar los monitores:

En una sala de control, en general, se debe buscar la simetría. Los monitores y la posición de escucha deben formar un triángulo equilátero, donde la distancia entre los monitores (medida a ser posible entre un tweeter y el otro) debe ser idéntica a la distancia que hay de cada uno de ellos a la posición de escucha. Cualquier variación del oyente respecto al plano central entre los dos monitores hará que la imagen estéreo se desplace hacia el lado del plano en que nos encontremos.

De igual modo, dicho plano central debería situarse en la mitad justo entre las dos paredes a izquierda y derecha, para que las primeras reflexiones provenientes de ellas lleguen por igual a la posición de escucha.

Los tweeters deben estar a la altura de los oídos, orientados hacia ellos. Es posible que necesitemos girar los monitores y / o inclinarlos ligeramente colocando algún material en forma de cuña debajo, a ser posible de un material que evite la transmisión del sonido a la superficie donde descansan los monitores (veremos algunos en el próximo número).

Como hemos visto anteriormente, se debe evitar colocar los monitores en las esquinas para evitar una alteración de su respuesta, y por la misma razón deberíamos guardar cierta distancia con la pared trasera (50 cm o más es lo ideal). Prueba a separarlos y enseguida notarás el cambio en su respuesta y una mejora en la sensación de profundidad e imagen estéreo.

Hay que tener cuidado cuando colocamos las escuchas encima del puente de la mesa de mezclas. Las primeras reflexiones provenientes de la superficie altamente reflectante de la mesa pueden provocar comb filtering en la posición de escucha. Es conveniente situarlos detrás de la mesa, aunque para ello haya que comprar unos soportes.

Si disponemos de un subwoofer, aunque idealmente las bajas frecuencias que radia son omnidireccionales, en la práctica esto no es así, y casi siempre podemos distinguir de dónde provienen los graves. Una buena ubicación, por tanto, puede ser de nuevo en el plano medio entre los dos altavoces L y R, alzándolo ligeramente en lugar de colocarlo directamente sobre el suelo.

Mediciones
Una vez hemos decidido la posición final de los monitores (conviene ayudarse de un metro para hacer medidas exactas), debemos comprobar la respuesta real de la sala, ya que la ubicación de las escuchas influye en el comportamiento del recinto. Además, otros factores como el material de las paredes, la distribución del equipo, muebles y elementos decorativos, etc. pueden hacer que la distribución de las ondas no sea la esperada y resuelvan problemas que teóricamente debía haber (o crear otros inesperados).

Lo ideal sería emplear una fuente omnidireccional con un generador de señales para emitir tonos puros y ruido rosa, y emplear un micro de laboratorio junto con un analizador de espectro para comprobar la respuesta en distintos puntos de la sala.

Si no disponemos de estos materiales podemos emplear un plugin generador de señales y nuestros monitores de estudio como fuente, un buen micro de condensador (en patrón omnidireccional) y un plugin RTA (Real Time Analizer) para la evaluación. Si nuestro software de edición no dispone de ningún RTA, podemos descargar Inspector de Elemental Audio (www.elementalaudio.com). Existe una versión gratuita para PC y Mac, en versiones VST, RTAS y Audiounit.

El primer lugar donde colocaremos el micrófono es lógicamente el punto de escucha. El ruido rosa nos dará una idea general de la respuesta de la sala, mientras que emitir tonos puros en cada una de las bandas de tercio de octava nos permite centrar la atención en partes concretas del espectro. La idea es recorrer todas las bandas de tercio de octava y comprobar si existe alguna frecuencia en la que el nivel recogido por el micrófono es inusualmente alto o bajo.

Si en cada tono nos paseamos por la sala, podremos comprobar la situación de los nodos y antinodos, y cómo aumenta el número de ellos conforme subimos en frecuencia.

Debido a esta dependencia de la respuesta en función de la posición en la sala, conviene realizar las mediciones en otros puntos a parte del de escucha, para conocer más íntimamente el comportamiento de nuestro control.

NOTA: lógicamente la propia respuesta de los monitores y micro que empleemos condicionarán el resultado de las mediciones. Por ejemplo, es posible que nuestros monitores no sean capaces de reproducir ningún tono por debajo de 40 Hz. Tal y como hemos dicho al comenzar el artículo, la contratación de un profesional con el material adecuado siempre será la mejor opción si pretendemos hacer un estudio serio de la sala.

Conclusiones
La ubicación y disposición de los monitores son un punto clave a la hora de establecer un entorno de escucha fiable. Aún cuando el cálculo de los modos propios se puede llevar a cabo de forma teórica, el lugar donde coloquemos las escuchas determinará el comportamiento final de la sala, siendo por tanto imprescindible realizar mediciones empíricas para determinar los posibles problemas acústicos de la misma.

Una vez hemos comprobado cuál es la respuesta de la sala, el siguiente paso consiste en diseñar el tratamiento acústico adecuado para corregir las posibles deficiencias y mejorar el campo sonoro. En el próximo número analizaremos los distintos tipos de materiales acústicos y su uso, a la vez que veremos cómo decidir el emplazamiento apropiado. También presentaremos otros problemas como el flutter eco (y cómo solucionarlo), y siguiendo la misma tónica de este artículo, veremos como no hace falta realizar una fuerte inversión para disfrutar de un buen control.

 

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