Acústica de una sala – Reflexiones primarias (parte 3)

Qué son las reflexiones primarias en un recinto cerrado y cómo afectan al sonido

Este artículo forma parte de la serie sobre acústica y tratamiento acústico de un recinto.

En un artículo anterior vimos que en una sala tienen lugar una serie de fenómenos: reverberación, reflexiones primarias, ecos flotantes y resonancias.

Ya hablamos sobre qué es la reverberación y sus efectos.

Aquí vamos a hablar sobre las reflexiones primarias.

 

 

¿Qué son las reflexiones primarias?

Son las reflexiones especulares directas de paredes, suelo, techo y cualquier superficie rígida suficientemente grande que haya en la sala.

También pueden ser reflexiones más complejas de la onda en varias superficies, sobre todo en recintos pequeños.

Estas reflexiones se pueden identificar fácilmente al hacer un análisis en el eje temporal de un impulso: una palmada o cualquier golpe seco.

Reflexiones de las ondas de sonido y reverberación

 

Son impulsos muy concretos y el tiempo de retardo coincide con el tiempo que tarda la onda en ir desde la fuente de sonido hasta el micrófono pasando por alguna de las paredes, techo, suelo… siguiendo trayectorias sencillas.

A partir de la velocidad del sonido (344 m/s) podemos saber qué distancia representa cada reflejo y estimar con las medidas reales de la habitación qué superficie es la que corresponde a ese rebote.

 

Acústica reflexiones primarias

 

Por ejemplo, si al hacer una medición vemos un pico muy claro de señal (una reflexión temprana) con un retardo de 6ms con respecto al sonido original, podremos calcular qué distancia ha recorrido esa onda:

distancia = v * t = 344 m/s * 0.006 s = 2 m

Sabemos que hay una reflexión que recorre 2 metros entre la fuente y el micrófono.

Tendríamos que mirar trayectorias sencillas dentro de la habitación que cumplan esa distancia: partiendo de la fuente hasta el micrófono y cumpliendo el criterio de ángulo de incidencia y de reflexión.

 

 

¿Cómo afectan estas primeras reflexiones al sonido?

El problema con las ondas reflejadas es que llegan al receptor, al micrófono por ejemplo, con un cierto retardo (desfase) con respecto a la onda directa principal. Y también llegan desfasadas entre sí.

Además llegan con un nivel de intensidad bastante grande porque no han perdido mucha energía.

La onda que percibe el micrófono en un instante concreto será la suma de todas las ondas que hay en ese punto y en ese instante. A veces dos ondas sumarán sus amplitudes, otras veces restarán, dependiendo de la fase.

En el punto donde está el micrófono se forma un patrón de interferencia: ciertas frecuencias se van a reforzar porque los rebotes llegan en fase y ciertas frecuencias se van a cancelar (o atenuar).

El efecto se conoce como filtro de peine (comb filter).

Filtro peine (comb filter) debido a primeras reflexiones

 

Si el sonido original tiene un espectro de frecuencias plano, el sonido que recoge el micrófono tendría picos (frecuencias reforzadas) y valles (frecuencias atenuadas).

Con un sonido normal, como el de la voz o el de un instrumento, lo que notaremos es que su timbre es diferente.

Y si alguno de esos rangos de frecuencias atenuadas coincide con frecuencias características del instrumento o de la voz de la persona se percibirá un cambio bastante importante.

El micrófono no está recogiendo el sonido de forma fiel, está recogiendo un sonido que ha sido filtrado o ecualizado por la propia sala.

Se dice que la sala está coloreando el sonido.

 

 

¿Cómo podemos evitar las reflexiones primarias?

Este tipo de reflexiones y sus efectos dependen bastante de la posición de la fuente de sonido y del micrófono dentro de la sala.

Por ejemplo, si colocamos el micrófono muy cerca de la fuente de sonido habrá una diferencia mayor de amplitud entre el sonido original y las ondas que llegan tras uno o varios rebotes.

El efecto de esas primeras reflexiones va a ser mucho menor en ese caso.

Esa sería la regla de oro, sobre todo para voz: siempre que puedas, coloca el micrófono cerca de la boca, a unos centímetros para evitar el efecto de proximidad y otros efectos no deseados, pero cerca.

 

La segunda regla de oro es usar el patrón polar del micrófono a nuestro favor.

En estudio, salvo casos muy concretos, vamos a intentar usar siempre un micrófono con patrón cardioide. Y lo vamos a intentar colocar de tal forma que la parte trasera (menor sensibilidad) apunte a los puntos más problemáticos de la sala: fuentes de ruido como una ventana o los altavoces de un ordenador, o una pared si prevemos una reflexión directa.

 

Si conocemos la posición de la fuente de sonido y del micrófono dentro de la sala, podemos estimar por geometría cuáles pueden ser las reflexiones primarias más peligrosas: paredes más cercanas a partir del ángulo de incidencia y reflexión, o dobles reflexiones muy claras.

Si utilizamos el micrófono en una mesa, la propia superfice de la mesa es un elemento típico en el que se produce una primera reflexión.

Los techos suelen ser los grandes olvidados, pero en ellos se producen muchas reflexiones primarias.

En esos puntos en los que se produce una reflexión directa habría que colocar algún elemento absorbente o algún difusor.

Ya los veremos con un poco más detalle en el artículo sobre tratamiento acústico.

Con el elemento absorbente atenuamos la reflexión directa y reducimos la reverberación global de la sala. Con el difusor también atenuamos la reflexión directa pero mantenemos el nivel de reverberación (p.e. en casos en que no queramos una sala demasiado muerta)

En una sala pequeña buscaremos normalmente la absorción.

 

Si buscas información sobre tratamiento acústico, el 99% de la documentación que vas a encontrar se refiere al tratamiento de salas de mezclas (home studio).

En esos casos suele haber una configuración muy estándar y muy simétrica: los monitores y la zona de trabajo formando un triángulo equilátero y un eje de simetría muy claro a lo largo de la habitación.

Es en cierta forma más intuitivo ver ahí las trayectorias que van a seguir las primeras reflexiones.

En el caso de una sala de grabación, que podría ser la habitación en la que grabamos vídeo, podcast, etc. o emitimos en directo (streaming), realmente no hay una configuración estándar porque cada caso será diferente.

En el artículo sobre cómo mejorar la acústica veremos en conjunto todos los fenómenos y hablaremos también de las primeras reflexiones.

 

Parte 4 – Acústica: Ecos flotantes / Flutter echo

Qué son los ecos flotantes y cómo afectan al sonido