7. Optimización de la acústica en salas de escucha

Al fin llegó el momento. Ya conocéis los problemas de acústica en vuestros estudios caseros, y conocéis los medios técnicos para combatir estos problemas. Con estos conocimientos vamos a trabajar paso por paso por la optimización de la acústica. Para ello vamos a tomar como patrón la típica sala rectangular con medidas corrientes de un sótano. En general hay muchos y diferentes conceptos de acústica para salas de escucha. Todos estos conceptos tienen ventajas e inconvenientes. Contemplarlos todos uno a uno desbordaría sobradamente el marco de esta guía online, por eso vamos a ceñirnos al probablemente más común de ellos, el concepto LEDE (LEDE = Live End/Dead End).

1 – Elección de la posición de escucha

Primeramente hay que elegir por una posición de escucha apropiada para la sala. Ciertamente encontrar la posición realmente óptima no es posible sin contar con instrumentos de medición acústica. El campo sonoro en el recinto es demasiado complejo para encontrar intuitivamente la mejor posición. Pero existen varias reglas fundamentales con las que nos podemos orientar.

La primera decisión que tendremos que tomar es en qué dirección del recinto queremos situarnos junto con los altavoces. ¿Debemos orientar los altavoces hacia el largo, o hacia el ancho de la sala? Acústicamente hay argumentos para ambas variantes. Yo prefiero no obstante recomendaros el posicionar los altavoces orientados hacia el largo del recinto. De esta manera obtenemos en principio una reproducción de graves bastante más equilibrada, el espectro de graves muestra crestas y pendientes menos pronunciadas.

Esto se debe a que el punto de escucha se encuentra alejado de la pared posterior. Las reflexiones en esta pared, que las resonancias de frecuencia grave (modos propios) en esa dirección del recinto pueden estimular, son menos efectivas por su largo recorrido. Además el punto de escucha, cuando se emite hacia el ancho de la sala en los espacios con las medida típicas y el posicionado de los altavoces más común, se encontrará más o menos en el medio de la sala, es decir, exactamente allí donde la resonancia más grave de la sala y sus múltiplos (armónicos) impares muestran su mínimo en presión sonora. Con la emisión en la dirección de la pared más larga, se desplaza del centro de la sala el punto de escucha, lo que en general resulta en una mejor repartición de los modos alrededor del punto de escucha. La separación de las paredes laterales se reduce en torno a la posición de escucha, lo que primeramente lleva a un fuerte efecto de filtro de picos por medio de las reflexiones de las paredes laterales. Continuando con la optimización veremos que este inconveniente no afecta.

La posición de escucha por norma se adopta simétricamente al eje de la sala. La simetría del eje es importante, porque solo es posible una imagen estéreo precisa con „fuentes fantasma“ de la base estéreo bien localizables cuando existe un comportamiento entre las reflexiones de las paredes igual para ambos altavoces en relación con sus tiempos de recorrido y niveles. Si nos acercamos a una de las dos paredes laterales, las primeras reflexiones de esta pared llegan antes y más fuertes a la posición de escucha que las de la pared opuesta. Las „fuentes fantasma“ entonces se desplazan hacia esa pared o dejan de ser tan bien localizables en la base estéreo. Que en ciertas circunstancias nos podamos alejar del eje, es debido a que en esa posición uno está emplazado automáticamente donde queda el punto de máxima definición de los modos más graves y sus múltiplos impares entre ambas paredes laterales. Esto puede afectar negativamente a la reproducción de graves dependiendo de la altura de la sala. Por tanto, en la práctica también podemos desviarnos algo del eje de simetría. Es suficiente con 20 0 30 centímetros para obtener una buena repartición de modos en el punto de escucha. Esto es posible también porque las fuertes primeras reflexiones en las paredes laterales, en general y de todas formas se podrán reducir en buena medida con la colocación de absorbentes. En este sentido, tras la correspondiente optimización, prácticamente dejan de perjudicar.

2 – El emplazamiento correcto y la alineación de los altavoces en la sala

Para una correcta reproducción estéreo el posicionamiento del llamado „triángulo estéreo“ es indispensable. Ambos altavoces forman junto con el punto de escucha un triángulo estéreo con los tres lados iguales. Cada uno de los altavoces son girados en 30° apuntando al eje largo de la sala. La punta del triángulo que queda enfrente de los altavoces debe cerrarse justo detrás de la cabeza del oyente. El tamaño del triángulo estéreo depende de varios factores, en unidades de dos vías debe haber al menos 1,5 metros de separación, mientras que en altavoces más grandes de tres vías debe ser de 2,5 metros, de manera que cada uno de los altavoces se pueda tomar como una fuente sonora individual.

También la distancia de los altavoces a la pared frontal juega un gran papel en la reproducción. Los altavoces no emiten frecuencias graves solo hacia adelante, sino de forma omnidireccional. La proyección de frecuencias graves por tanto será reflejada con retardo en esa pared. Una frecuencia cuya mitad de longitud de onda equivalga al doble de la distancia entre los altavoces y la pared frontal, sufrirá una cancelación. Y lo mismo rige aunque en menor medida para los armónicos impares de esa frecuencia. Este efecto se denomina en inglés Speaker Boundary Interference Response (SBIR) y es al fin y al cabo un efecto de filtro de pico.

Podemos combatir este efecto optando por la mayor distancia posible desde la pared frontal. Cuanto más recorrido tienen que hacer las reflexiones, más débil y menos perceptible será el efecto de pico resultante. Suena bien, pero en la práctica no suele ser suficiente y por tanto se deben emplear adicionalmente medios absorbentes detrás de los altavoces. El problema está en que en mayores distancias la cancelación se desplaza a las frecuencias más graves, y estas se dejan tratar difícilmente con absorbentes estándar.

Alternativamente podemos colocar los altavoces lo más cerca posible de la pared. Las cancelaciones así son mayores, pero se desplazan a rangos de frecuencias más altos que se dejan tratar más fácilmente con absorbentes. Pero hay aquí cosas a las que también tenemos que prestar atención. Los altavoces con puertos Bassreflex emplazados en el panel posterior deben mantener una distancia con la pared de cerca de 10cm, de manera que el sistema Bassreflex no se vea afectado por el efecto de acumulación de presión. Con la cercanía de la pared las frecuencias graves a causa del efecto de acumulación de presión se implementan en 6dB. En los altavoces con filtro de corrección de sala se puede compensar esa implementación. Qué forma de proceder finalmente es mejor para nuestra sala, es algo que debemos probar nosotros mismos.

Acerca de la colocación en altura, yo recomendaría posicionar los altavoces de forma que el transductor de agudos se encuentre aproximadamente a la misma altura que los oídos. De esta forma los altavoces no deben ser inclinados, sino que emiten en posición horizontal al punto de escucha. Por un lado las reflexiones en la mesa o el mezclador del estudio se orientan de forma que no directa a los oídos, y por otro lado la reproducción de agudos no varía mucho si inclinamos el cuerpo hacia delante o hacia atrás, porque nos movemos siempre a lo largo del grado cero del eje. También las llamadas coloraciones Off-Axis de los altavoces no tienen efecto.

3 - Crear un zona libre de reflexiones

Una vez hemos definido el punto de escucha y el lugar de emplazamiento de los altavoces vamos pasar a crear en torno al punto de escucha una zona libre de reflexiones (RFZ = Reflection Free Zone). ¿Esto de qué se trata? El objetivo es conseguir un espacio alrededor del punto de escucha en el que dentro de un cierto margen de tiempo no se muestren reflexiones directas molestas tras la proyección sonora primaria. Este margen llamado Initial Time Delay Gap (ITDG) debería quedar entre 17 y 20 ms. Esto lo lograremos amortiguando con absorbentes de banda ancha las coloreantes primeras reflexiones de las paredes y el techo de la sala. Los efectos de filtro de pico se reducen y la proyección de fuentes fantasma es estable y de localización precisa. Solo tendremos que averiguar dónde exactamente debemos emplazar los absorbentes para amortiguar las primeras reflexiones. Estos puntos de primeras reflexiones se dejan definir gráficamente con facilidad. La premisa básica para ello es que las reflexiones del sonido (al menos en teoría), siguen el principio de ángulo de incidencia = ángulo de reflexión. Procederemos de esta manera:

• realizaremos un plano fiel de la sala a escala
• marcaremos la posición de escucha y de los altavoces
• delinearemos varias líneas en color (p.ej. rojo) desde el altavoz derecho a la pared lateral derecha
• trazaremos las reflexiones de las líneas según el principio de ángulo de incidencia = ángulo de reflexión
• delinearemos varias líneas en otro color (p.ej. azul) desde el altavoz izquierdo a la pared lateral derecha
• trazaremos las reflexiones de las líneas según el principio de ángulo de incidencia = ángulo de reflexión
• repetiremos el proceso para la pared lateral izquierda, la frontal y la posterior
• haremos otro plano de la sala y repetiremos el proceso para el techo

Posición de escucha y de los altavoces en la sala

Trazaremos las reflexiones de las líneas según el principio de ángulo de incidencia = ángulo de reflexión

Sonido directo desde el altavoz derecho hacia la pared izquierda

Repetimos el proceso para el monitor izquierdo

Zona libre de reflexiones entorno al punto de escucha

Allá de donde, desde las paredes y el techo, provengan reflexiones directas o muy cercanas al punto de escucha, es donde deberemos emplazar los absorbentes. Cuanto mayor sea la superficie de los absorbentes, mayor será también la zona libre de reflexiones en torno al punto de escucha. La superficie de los absorbentes debe colocarse también siempre a la altura de los oídos. Las reflexiones del suelo faltan en el análisis, porque en estos puntos de reflexión por norma general se encuentra la mesa de mezclas o la de trabajo. Estas reflexiones no se pueden eliminar con absorbentes. Solo la altura de los altavoces puede influir positivamente sobre esas reflexiones (ver sección anterior).

4 – Atenuación de los modos propios

Die Bedämpfung der Raummoden erfolgen in der Praxis immer durch Absorber die im Bassbereich wirksam sein müssen. Poröse Absorber und handelsübliche Diffusormodule sind prinzipbedingt nur sehr eingeschränkt wirksam. Breitbandabsorber oder Resonanzabsorber sind das Mittel der Wahl.

Los modos en los rincones y cantos de la sala son los que se pueden amortiguan con mayor efectividad, porque es aquí donde se concentran especialmente las frecuencias graves. Otra ventaja del emplazamiento en los rincones de la sala es que es irrelevante si la resonancia existe entre el techo y el suelo, la pared frontal o posterior o en las paredes laterales. En los rincones de la sala se pueden atenuar los modos independientemente de su orientación espacial. En caso de duda, si no se dispone de material suficiente o por razones de espacio no se pueden cubrir todas los cantos y rincones, se pueden colocar los absorbentes también limitándose a cubrir los perfiles de las superficies. Pero tan solo se atenuarán los modos propios entre estos perfiles de superficies.

Otra regla fundamental rige siempre para la atenuación de los modos en estancias pequeñas. En la práctica no se podrá nunca obtener suficiente absorción de graves. Y en conclusión inversa es prácticamente imposible linealizar completamente el rango se graves. No obstante el rango de graves en la mayoría de ocasiones se deja optimizar hasta un punto de buenos a muy buenos resultados.

5 – Optimización del tiempo de reverberación RT₆₀

La optimización de la duración de la reverberación se puede realizar sin recurrir a la técnica de medición de sala en principio mediante el cálculo aproximado o siguiendo las normas básicas. No se podrá obtener la mejor optimización de la sala sin recurrir a un especialista acústico que proceda a la medición de la misma, pero como la comprensión de los cálculos y el análisis de la sala desbordaría el marco de esta guía online, nos tenemos que limitar a seguir simplemente las reglas fundamentales.

En general para la reducción de la duración de la reverberación debemos trabajar siempre con un absorbente efectivo en banda ancha. Los absorbentes, en referencia a la cantidad de módulos, deben ser repartidos homogéneamente entre las paredes y los rincones de la sala. La pared posterior eventualmente quedará libre, dependiendo de si decidimos aplicar también el paso 6 de nuestra optimización o no. Se deben evitar más bien grandes superficies continuas, mejor intercalar superficies reflexivas y absorbentes. Para que la sala mantenga una cierta viveza natural, se deben permitir algunas reflexiones. Si no es así la sala sonará desagradablemente „muerta“. Podemos realizar patrones con los módulos (p.ej. cuadrados) y repartirlos de forma irregular.

Pero todavía surge la cuestión de cuántos módulos absorbentes vamos a necesitar para reducir los tiempos de reverberación significativamente. Otra regla de oro es la regla del 20% según Phillip Newell. Esta nos indica que en un recinto tan solo el 20% de la superficie total debe incluir absorbente para reducir efectivamente el tiempo de reverberación. En la práctica podemos elevar el porcentaje según nuestro juicio hasta un 80%. Para calcular la superficie total hay que contar con las puertas y ventanas como superficie de pared. Nuestro patrón de sala rectangular simplifica el cálculo:

Fórmula de cálculo del 20% de la superficie total. (L= largo, H= alto, B= ancho)

En nuestra sala de ejemplo para obtener una duración más o menos regular del tiempo de reverberación se debería cubrir al menos una superficie de 16,8m2 con absorbente de banda ancha. La colocación de los módulos puede ser sobre las paredes y el techo. ¿Y qué pasa con el suelo? Por norma general se valora el cubrir los suelos duros (parqué o laminado). Los tapices son básicamente problemáticos, porque actúan como una gran superficie absorbente de frecuencias agudas. Solo con emplear adicionalmente absorbentes porosos en la sala para tratar los medios-altos, ya estaría cubierto el rango superior de frecuencias. Y si son molestas algunas reflexiones del suelo en algún punto concreto es mejor colocar una porción de tapiz únicamente en ese lugar.

6 – Aumentar la difusión

Este paso de la optimización fundamentalmente no es realizable, pero se puede conseguir aumentar claramente en otro tanto la calidad de la reproducción. El concepto esencial de las salas LEDE se basa en aportar absorción en la zona frontal y difusión-reflexión en la posterior al punto de escucha. Esto no significa que tengamos que cubrir todo el frontal con material absorbente y la pared posterior al completo con difusores. En la pared frontal es suficiente con colocar el absorbente allí donde hay reflexiones molestas dirigidas al punto de escucha. Normalmente aquí son únicamente las primeras reflexiones las que son relevantes, porque las segundas y terceras son más débiles y apenas pueden incomodar.

La emisión directa y las primeras reflexiones que alcanzan la pared posterior deben ser devueltas a la sala de forma difusa. Por eso debemos tratar la pared posterior con difusores. Este concepto se puede ampliar colocando también difusores en algunos puntos al final de las paredes laterales y el techo donde no se hayan emplazado absorbentes. El campo sonoro resultará con esto equilibradamente repartido y claro. La reverberación se linealizará y la sala sonará „Larger than Life“, es decir, más grande de lo que en realidad es.

¡listo! Hemos optimizado nuestra sala de ejemplo en todo lo posible.