Tratamiento acústico básico de una sala paso a paso.
Este artículo forma parte de la serie sobre acústica y tratamiento acústico de un recinto.
Hemos visto ya los fenómenos que afectan al sonido en un recinto: reverberación, reflexiones primarias, ecos flotantes y modos propios de una sala (resonancias).
Vamos a ver cómo podríamos hacer para eliminar o reducir todos esos efectos y mejorar la acústica de la sala.
Esto es lo que se conoce como tratamiento acústico, y que a veces se le llama también ‘sonorización‘ para distinguirlo de la parte de insonorización (aislamiento acústico).
Recuerda lo que vimos en el artículo inicial de esta serie: tratamiento acústico no tiene nada que ver con aislamiento acústico.
Partiremos de una habitación normal y corriente, que podemos tener en cualquier casa o en cualquier oficina. Para los ejemplos prácticos vamos a elegir unas dimensiones de 5 metros de largo, 4 de ancho y 2.5 metros de altura.
Nos vamos a centrar sobre todo en grabación, pero todo lo que vamos a ver se aplicaría también a una habitación en la que vamos a escuchar y necesitamos una referencia de sonido válida: por ejemplo una sala de mezclas (home studio).
¿Vale la pena hacer un tratamiento acústico?
Pues como casi todo en esta vida: depende…
Si vas a grabar en una habitación amueblada: por ejemplo en un salón con sofás, cortinas, cuadros, alfombras, etc. y puedes grabar con el micrófono relativamente cerca de la fuente de sonido, seguramente no vas a notar una diferencia tan apreciable con el tratamiento acústico.
Si vas a trabajar con monitores (altavoces) para editar audio, mezclar, etc. es casi imprescindible hacer un buen tratamiento acústico, porque lo que estás oyendo es la interpretación del sonido que hace tu habitación.
La sala está haciendo su propia ecualización y todo lo que hagas con el audio estará condicionado por ese sonido que estás tomando como referencia.
Si vas a grabar sonido con el micrófono a cierta distancia, por ejemplo si grabas vídeo y necesitas que el micrófono no aparezca en el plano, en el encuadre.
En este caso es recomendable hacer algún tipo de tratamiento acústico porque el micrófono va a captar el sonido original y muchos de los efectos negativos relacionados con la acústica de la sala.
Si grabas sobre todo voz hablada y la voz es el protagonista principal: por ejemplo para podcast, vídeos en los que la voz tiene más protagonismo que la imagen, doblaje, anuncios publicitarios, etc.
En esos casos se suele buscar la mayor calidad posible y eliminar cualquier cosa que distraiga o resulte molesto.
Es preferible una sala muy seca, con un nivel de reverberación muy pequeño, y es bastante recomendable hacer un buen tratamiento acústico (y probablemente trabajar también con el tema de aislamiento acústico).
¿Realmente se aprecia la diferencia?
Como hemos comentado en el apartado anterior cada caso es diferente.
El sonido grabado en una habitación sin ningún tratamiento y con el micrófono a cierta distancia es malo, y su mala calidad es apreciable en cualquier dispositivo y por cualquier persona: el típico sonido que suena a cueva, enlatado, con ese ‘eco’ molesto… Suena a ‘poco profesional’.
Cuando la reverberación y esos problemas acústicos no son tan evidentes entramos ya en cuestiones más subjetivas.
Va a depender del equipo en el que se escuche ese audio: auriculares, altavoces… y del entorno, si es un entorno muy tranquilo y silencioso se apreciarán detalles más sutiles.
Va a depender de la persona. Para distinguir algunos matices relacionados con la reverberación, ecos, etc. hay que tener un oído entrenado.
Y en última instancia es una cuestión subjetiva de gustos personales.
Una persona que no tenga el oído entrenado quizás note de alguna forma que hay algo en el sonido que no le gusta o que le llega a molestar cuando lleva mucho tiempo escuchando.
Lo que está claro es que si el sonido está grabado con un buen nivel de calidad lo escuchará con calidad todo el mundo.
Si el sonido está grabado con ciertos defectos, es posible que no los detecte o que no molesten a todo el mundo, pero habrá una parte de la audiencia que sí los va a percibir.
Si en lugar de grabación haces mezcla o edición de audio utilizando monitores (altavoces de estudio) ya hemos comentado que es imprescindible el tratamiento acústico, porque tus decisiones se basan en lo que tú oyes, que está condicionado a su vez por la calidad de los monitores y por la acústica de la sala.
¿Habitación pequeña o grande?
Siempre que puedas elige una habitación grande.
El peor escenario posible sería una habitación tipo ‘cuarto de baño’:
- Pequeña
- Paredes con superficies muy reflectantes
- Con mucha simetría. Una habitación cuadrada, lo que sería similar a un cubo perfecto, es uno de los peores casos posibles.
- Con paredes desnudas
Por ejemplo el salón de una casa suele ser una buena opción.
Si tienes que elegir una habitación más pequeña, preferiblemente que sea rectangular (más bien alargada en lugar de totalmente cuadrada)
Una habitación con techo alto será preferible a una con techo bajo.
El salón típico de un piso o una casa, amueblado, etc. suele tener ya unos tiempos de reverberación aceptables.
Las habitaciones con grandes cristaleras van a ser más complicadas de tratar.
Las ventanas y puertas de cristal son superficies muy reflectantes y en muchos casos será difícil colocar elementos (paneles) en esas superficies.
¿Necesito aparatos de medida?
Lo ideal sería utilizar medidas porque cada sala es diferente y es muy difícil hacernos una idea del comportamiento del sonido basándonos sólo en nuestros oídos.
Para un home studio creo que es imprescindible y además ya tendremos parte del equipo que necesitamos: monitores, interfaz de audio… Sólo necesitaríamos un micrófono de medición (hay modelos muy baratos) y software de análisis (p.e. Room EQ Wizard es gratuito, Smaart, Sonarworks…)
De todas formas, aunque el proceso de medición en sí no es complicado, el análisis de los resultados y la toma de decisiones a partir de los mismos sí que requiere de cierta experiencia y conocimientos.
En este artículo vamos a suponer que no disponemos de aparatos de medida.
Vamos a conseguir una mejora importante de la acústica de la habitación, pero puede que nos queden pendientes algunos problemillas que no seamos capaces de identificar.
Una sala, diferentes acústicas
Esto es importante.
Cuando hacemos un tratamiento acústico normalmente es para mejorar la acústica en una zona de la sala o para una configuración concreta: el micrófono colocado en cierta posición, la persona que habla en esa otra posición…
Puede haber una zona más o menos amplia en las que tenemos una buena respuesta.
Sin embargo, si cambiamos de sitio dentro de la sala o colocamos el micro mirando hacia otro lado, etc. (cambiamos las condiciones del sistema) es muy posible que la respuesta de la sala cambie significativamente.
El tratamiento acústico (sobre todo por absorción) mejora normalmente el comportamiento de toda la sala: no habrá una reverberación salvaje o esa sensación de estar en un cuarto de baño.
Pero hay que tener en cuenta que en una habitación normal el objetivo es optimizar o mejorar la acústica de la zona de interés.
Es prácticamente imposible conseguir una buena acústica en todos los puntos de la sala, sobre todo en salas pequeñas.
Por lo tanto, como parte del tratamiento acústico tendremos que decidir primero cuál va a ser la configuración habitual: dónde estará el micrófono y la fuente de sonido en el caso de grabación, dónde estarán los monitores y el punto de escucha en el caso de edición y mezcla.
Elegir una buena zona dentro de la sala
No se trata tanto de elegir la zona óptima sino más bien de tratar de evitar las zonas más problemáticas.
Esto aplicaría tanto a la fuente de sonido como al receptor, pero sobre todo a este último: el micrófono o nuestros oídos.
Reglas que podemos seguir:
- Evitar las esquinas de la sala
En las esquinas se concentran los máximos de presión sonora de muchas de las ondas estacionarias (modos propios) que se van a generar en la habitación. - Evitar puntos cercanos a las paredes
Igualmente cerca de las paredes vamos a encontrar muchos máximos de los modos propios.
Además cerca de una pared vamos a tener unas reflexiones tempranas con un nivel muy alto, que van a interferir con la onda principal y van a generar un efecto de filtro de peine. - Evitar el centro de la sala
La zona central (centro geométrico) también suele contener muchos máximos de diferentes modos propios - Evitar los ejes centrales
En una sala rectangular hay varios puntos o ejes que tienen una simetría radial. Hay que pensar en 3D.
Está el eje central a lo largo de la sala. El eje central a lo ancho. Y el eje central vertical.
Todas esas zonas suelen ser problemáticas por lo mismo que hemos comentado de los modos propios. - Evitar las zonas cercanas a fuentes de ruido ambiental
Por ejemplo intentar alejarnos de las ventanas que dan a la calle, del aparato de aire acondicionado, de los ventiladores del ordenador… - Evitar zonas cercanas a superficies muy reflectantes que no vamos a poder tratar
Por ejemplo un ventanal, una ventana grande, un espejo grande… Son superficies sobre las que no vamos a poder colocar paneles o va a ser más complicado
Para una configuración de escucha, como puede ser un home studio o una zona de edición de audio, es muy muy importante la simetría izquierda – derecha para tener una buena referencia de los canales estéreo.
Un home studio tiene una configuración muy estándar: el triángulo equilátero de escucha (monitores y puesto de escucha) situado más o menos en lo que sería un tercio del largo de la sala. Sobre todo para que el punto de escucha evite la zona central de la sala.
Luego todo el tratamiento de ese estudio seguiría la simetría izquierda – derecha siempre que sea posible.
Para una configuración de grabación: grabar un vídeo, grabar un podcast, grabar un instrumento, sonido en directo por ejemplo al hacer streaming… Tenemos en cierta forma más libertad.
Intentaríamos seguir las recomendaciones que hemos comentado.
Una vez elegida la zona, el tratamiento lo vamos a hacer para optimizar la acústica de esa zona.
Luego, una vez hecho el tratamiento vamos a tener cierto margen, no se trata de fijar el micrófono y no poder moverlo ni un centímetro, pero lo importante es entender que los efectos van a variar según la posición dentro de la sala (sobre todo en salas pequeñas)
Reverberación inicial de la habitación
Aquí tienes más información sobre la reverberación y sus efectos.
La reverberación se puede caracterizar bastante bien por métodos estadísticos. Podemos pensar en ella como una especie de energía sonora que llena toda la habitación.
El tiempo de reverberación es el parámetro que nos da idea del nivel de reverberación de la sala.
Para una sala pequeña interesa normalmente un tiempo de reverberación corto, por debajo de los 0.5 segundos.
Primero vamos a estimar el tiempo de reverberación teórico para la habitación, suponiendo paredes desnudas y la habitación completamente vacía.
Podemos utilizar la ecuación de Sabine:
TR = 0.161 * V / A
V = volumen del recinto en metros cúbicos
A = área de absorción (superficie de absorción en metros cuadrados, ponderada por el coeficiente de absorción del material)
Vamos a suponer que las paredes son de ladrillo enlucido, el techo de yeso laminado (pladur) y el suelo es una tarima de madera (tomamos como referencia parquet para buscar su coeficiente de absorción).
La habitación tiene una ventana de 1.30 x 2 metros (redondeamos a 1.5 x 2 metros) y una puerta de madera de 2.1 x 0.9 metros (redondeamos a 2 x 1 metros)
Todos estos materiales son bastante reflectantes y su comportamiento es bastante homogéneo en todo el espectro de frecuencias, así que para simplificar vamos a tomar sólo los coeficientes de absorción acústica a 1kHz.
En un caso real interesaría hacerlo por octavas, sobre todo en el caso de materiales más variación en su respuesta en frecuencia.
Superficie real y coeficiente de absorción para cada material:
- Suelo: 20m2 | Parquet: 0.05
- Techo: 20m2 | Yeso laminado: 0.05
- Puerta: 2m2 | Madera barnizada: 0.03
- Ventana: 3m2 | Vidrio: 0.03
- Paredes: 45 – 5 = 40m2 | Ladrillo: 0.03
Para las paredes hemos calculado la superficie total ( (4 + 5) * 2.5 * 2 = 45) y le restamos la de la ventana y la puerta.
Calculamos la superficie absorbente:
A = 20*0.05 + 20*0.05 + (2+3)*0.03 + 40*0.03
A = 3.35 m2
Volumen interior = 4 * 5 * 2.5 = 50 m3
Tiempo de reverberación estimado: 0.161 * 50 / 3.35 = 2.4 s
Ya tenemos una referencia orientativa. Tenemos que bajar el tiempo de reverberación aumentando el área de absorción del interior de la sala.
Esto es algo de sentido común. Estamos diciendo que en una sala vacía con paredes desnudas hay mucha reverberación y que si introducimos elementos absorbentes conseguiremos reducirla.
Si tenemos como primer objetivo un tiempo de reverberación de 0.5, ¿qué área de absorción necesitaríamos?.
A = 0.161 * V / TR
A = 0.161 * 50 / 0.5 = 16 m2
Tendríamos que incluir como mínimo 16 m2 de material absorbente, teniendo en cuenta que no son 16 m2 reales, sino que el área de absorción tiene que estar ponderada por el coeficiente de absorción del material.
Por ejemplo, si decidimos incluir una cortina acústica con un coeficiente de 0.6 necesitaríamos unos 27 m2 (16 / 0.6)
Si utilizamos espumas acústicas basadas en espuma de poliuretano con un buen grosor, podríamos tener un coeficiente de 1 a frecuencias medias y altas, y cierta eficiencia en baja frecuencia, seguramente bastaría con esos 16 m2 o incluso menos.
Hay que recordar que todas estas estimaciones parten de un recinto hermético para las ondas de sonido. No se tienen en cuenta pérdidas de energía hacia el exterior.
En una habitación normal las paredes son bastante transparentes para las ondas de muy baja frecuencia. Y si la habitación ya tiene muebles y decoración, todos esos elementos van a contribuir a la absorción y bajarán parte de la reverberación.
En un salón típico, con muebles y decoración, los tiempos de reverberación estarían por debajo de 1 segundo y en muchos casos cerca de los valores óptimos que hemos buscado.
Nosotros vamos a considerar el peor caso, que es una sala completamente vacía.
Por el momento dejamos ahí aparcados los 16 m2, como referencia, porque necesitamos tomar más decisiones.
Reflexiones primarias y ecos flotantes
Las reflexiones primarias son las que llegan con más intensidad al micrófono.
Una vez tenemos la posición del micrófono (y de la fuente de sonido) podemos estimar de forma aproximada las trayectorias de esas ondas, simplemente por geometría.
Trazamos líneas que parten de la fuente, se reflejan en las paredes o en cualquier superficie grande (con ángulo de incidencia igual al ángulo de reflexión) y vemos cuáles de ellas llegarían a la zona en la que está el micrófono.
Los ecos flotantes se generan por reflexión de ondas de sonido en paredes paralelas. Llegan con mucho más retardo que las reflexiones tempranas.
Para reducir o eliminar todas esas reflexiones de geometría sencilla, tanto las reflexiones como los ecos flotantes, podemos usar paneles de absorción o difusores.
Luego veremos en qué consiste cada técnica.
La idea es romper esas líneas de reflexión directa colocando una barrera física.
En una sala pequeña casi siempre es recomendable utilizar absorción, porque necesitamos bajar la energía de reverberación (tiempo de reverberación).
Modos propios de la sala
Aquí tienes mucha información sobre los modos propios de una sala y sus efectos sobre el sonido.
En una habitación pequeña tendremos una influencia bastante grande de los modos propios. En las bajas frecuencias seguro, pero también en frecuencias medias en algunos casos.
Cuanto más pequeña es una sala, más influencia negativa tendrán estos modos resonantes.
El problema además es que, como veremos más adelante, es mucho más complicado eliminar o reducir las ondas de sonido de baja frecuencia.
Tendríamos que utilizar con casi toda seguridad trampas de graves (los bloques de espuma acústica triangulares no son trampas de graves).
Pero antes tenemos que hacer una estimación de los modos resonantes que tiene nuestra sala.
Primero nos interesa saber dónde va a estar la zona de influencia de esas ondas estacionarias, a qué frecuencias del sonido van a afectar.
Utilizamos la fórmula de Schroeder como primera aproximación, pero vamos a utilizar el tiempo de reverberación que queremos conseguir (se supone que vamos a poner suficiente superficie absorbente para conseguir ese objetivo).
Fc = 2000 * SQRT (TR / V)
Fc = 2000 * SQRT (0.5 / 50)
Fc = 200 Hz
No estaría demasiado mal, pero hay que tener en cuenta que esto sería incluyendo ya todo el material absorbente.
En cualquier caso, hasta los 200 Hz vamos a tener problemas de resonancias en la habitación.
Para ver cuáles son los modos propios utilizamos alguna calculadora online:
Calculadora de modos propios de una sala sencilla
Tenemos frecuencias que pueden ser problemáticas por ejemplo sobre los 85, en el rango de 103-110 Hz, y en la zona de los 130 Hz quizás.
En una habitación normal de una casa no suele haber un aislamiento acústico muy grande. Esto es malo para el ruido ambiente que viene de fuera, pero es bueno porque la energía de muy baja frecuencia del sonido que generamos dentro de la sala escapa con cierta facilidad y no contribuye tanto a las resonancias como lo haría en un estudio profesional con un nivel de aislamiento mucho mayor.
En cualquier caso intentaremos limitar el efecto de los modos propios con trampas de graves si es necesario. Probaremos inicialmente con absorción con material poroso y si vemos que sigue habiendo problemas intentaríamos con paneles resonantes.
Pero vamos a ver primero cómo funcionan los paneles de absorción.
Paneles de absorción (material poroso)
Este tipo de paneles de absorción están construidos con materiales porosos de alta densidad con muy buenos coeficientes de absorción acústica.
Cada material tiene un coeficiente de absorción y la eficiencia final depende del grosor del material y de la frecuencia de la onda.
El principio de funcionamiento se basa en transformar la energía sonora en calor mediante rozamiento. El rozamiento se produce en el interior del material entre las moléculas de aire (que intentan desplazarse por la onda de presión) y la estructura interna del material.
Los puntos de máxima eficiencia coinciden con los puntos de la onda en los que las moléculas de aire tienen más velocidad.
Si la pared (superficie de reflexión) es siempre un punto de máxima presión, el primer punto de máxima velocidad se encuentra a 1/4 de la longitud de onda.
Para un determinado grosor del material absorbente, una onda de alta frecuencia pasará varias veces por esos puntos de máxima velocidad dentro del material. El rozamiento será muchísimo más efectivo.
Mientras que para una onda de baja frecuencia es posible que el primer punto de máxima velocidad quede incluso fuera del material. El rozamiento tendrá un efecto mucho más pequeño.
Los paneles de absorción basados en materiales porosos tienen una curva de eficiencia típica:
Prácticamente todos estos paneles actúan como un filtro paso bajo para las ondas de sonido.
No son muy efectivos en las frecuencias bajas (dejan pasar esas ondas de sonido) hasta una cierta frecuencia de corte. A partir de esa frecuencia en adelante la efectividad es muy alta.
Para conseguir una absorción significativa en frecuencias bajas habría que utilizar un elemento de absorción con un espesor enorme.
Por ejemplo, para una onda de 85Hz como la del modo propio que nos aparecía, su longitud de onda es de unos 4 metros. Un cuarto de longitud de onda corresponde con 1 metro .
Tendríamos que usar un panel de más de 1 metro de espesor para conseguir algo de atenuación.
Con un panel de absorción normal podemos subir un poco la eficiencia en baja frecuencia separándolo un poco de la pared:
Perdemos algo de eficiencia en alta frecuencia (la separación en alta frecuencia significa reducir la superficie efectiva porque algunas ondas consiguen reflejarse en la pared sin pasar la primera vez por el material).
Y otro problema es que perdemos espacio útil en la habitación. No podemos separar los paneles 1 metro de la pared, sería complejo y poco práctico.
Vamos a hablar un poco de los tipos de paneles absorbentes que se suelen utilizar.
Paneles de espuma de poliuretano
Son los típicos paneles que vemos en muchos home studio, en canales de youtube, etc. (pero que no veremos tanto en estudios de grabación o salas de control profesionales).
Este tipo de paneles, si son de buena calidad (densidad y grosor), tienen un rendimiento aceptable. Además son fáciles de manipular y de colocar.
Se basan en la absorción por rozamiento, con lo que la característica que más va a influir es el grosor.
La forma no tiene ninguna influencia en la práctica. Esa forma de ‘huevera’ o las formas piramidales, etc. es algo estético fundamentalmente.
Para ondas de muy alta frecuencia esa forma puede hacer algo de difusión, para evitar que se conviertan en superficies reflectantes directas. Y la forma también ayuda a aumentar un poco la superficie efectiva para frecuencias altas.
Pero en la práctica la reverberación en alta frecuencia no va a ser un problema, vamos a tener siempre la máxima absorción en alta frecuencia.
Ventajas de la espuma de poliuretano y otras espumas sintéticas para tratamiento acústico:
- Fáciles de manipular y colocar
- Cumplen criterios estéticos
- Buena absorción pero a partir de cierto grosor
Desventajas
- Precio muy elevado por metro cuadrado (comparando con otros materiales)
El problema de utilizar paneles acústicos de espuma baratos (muy poco grosor, baja densidad) es que tendremos una sala con una reverberación totalmente descompensada.
Estaremos eliminando la reverberación de alta frecuencia, por encima de los 2-4 kHz, pero dejamos intacta toda la reverberación y todas las reflexiones de media y baja frecuencia.
Se genera lo que se conoce como una bola de graves. El sonido final no suena al ‘eco’ típico de una sala vacía, pero está totalmente ecualizado en baja y media frecuencia.
Y probablemente seguiremos teniendo filtrado en peine por reflexiones directas en media frecuencia.
Tenemos un sonido sin esa sensación de reverberación o eco, pero bastante manipulado con respecto al original.
Los paneles de espuma acústica son una opción perfectamente válida y efectiva, pero hay que conocer sus propiedades y elegir paneles de una cierta calidad.
Paneles de lana de roca
La lana de roca es comparativamente más barata y más eficiente que la espuma de poliuretano.
El principio de funcionamiento es el mismo, absorción por rozamiento.
Ventajas de la lana de roca:
- Buena absorción
- Mejor rendimiento en baja frecuencia
- Relación calidad precio
Desventajas:
- Hay que construir paneles para darles estructura, para que sea estéticamente aceptable y para evitar que el material esté en contacto directo con el aire
- Las partículas de la lana de roca no tienen efectos secundarios como las de la fibra de vidrio, pero en cualquier caso hay que manipular con precaución
Es relativamente sencillo hacer paneles acústicos basados en este material.
Trampas de graves de material poroso
Aquí vamos a hablar de las ‘trampas de graves‘ típicas que podemos ver en los kits de tratamiento acústico: por ejemplo las que tienen forma triangular para colocar en las esquinas.
Este tipo de elementos no son realmente trampas de graves.
Primero porque no son muy eficientes para las ondas de sonido de baja frecuencia y segundo porque absorben también en el rango de medias y altas frecuencias, como cualquier otro material poroso.
Son paneles absorbentes.
¿Sirven para algo?
La efectividad en baja frecuencia depende del grosor (o de la separación con respecto a la superficie reflectiva).
Un panel es espuma acústica o de lana de roca será efectivo si es muy grueso. Pero en una habitación normal no podemos poner paneles de 1 metro de grosor en cada esquina porque nos quedamos sin habitación.
Por lo tanto, ¿sirven para algo? Sí, sirven para reducir un poco la reverberación en media y baja frecuencia, y para reducir un poco los efectos de las ondas estacionarias (modos propios) de media y baja frecuencia.
No sirven para eliminar los problemas de los modos propios de muy baja frecuencia, por debajo de 200Hz la efectividad es muy baja.
¿Por qué se colocan en las esquinas?
Las esquinas son zonas que comparten muchos de los modos propios de la sala.
Colocándolos ahí ‘rascamos’ un poco de energía de muchas de esas resonancias, pero realmente este tipo de paneles (material poroso) no ofrecen su máxima eficiencia en las esquinas. Ofrecen su máxima eficiencia cuando el interior del material coincide con puntos situados a un cuarto de longitud de onda.
Es diferente en las trampas de graves basadas en resonadores de membrana por ejemplo, que siguen un principio de funcionamiento distinto. Esos paneles sí tienen su eficiencia máxima en los puntos de máxima presión de la onda: pegados a las paredes o en las esquinas.
Para las trampas de graves de espuma acústica o material poroso en general: desde un punto de vista práctico se colocan en las esquinas porque es donde menos estorban.
Estos paneles contribuyen además a la superficie de absorción efectiva de la sala. Por lo tanto, colocados en las esquinas quitamos superficie de reflexión y la sustituimos por superficie de absorción.
¿Hay esquinas o lugares preferentes para su colocación?
El objetivo de estos elementos es ‘rascar’ algo de energía (poco) de las ondas de baja frecuencia.
Realmente da igual dónde están colocados.
Por ejemplo, seguramente sería más efectivo tener un único panel o rinconera de 2 metros de espesor para ciertos modos y para la reverberación en baja frecuencia.
Pero es probable que esa configuración deje ‘libres’ otros modos de resonancia, perderíamos superficie de absorción en las otras esquinas y no sería práctico en una sala pequeña por cuestiones de espacio útil.
Así que la idea es repartir un poco esa masa absorbente. Perdemos efectividad en muy baja frecuencia pero seguramente tendremos una sala más equilibrada.
Se suelen elegir las esquinas verticales porque es más fácil su colocación.
Si cubrimos todas las esquinas, verticales y horizontales, tendremos un poco más de eficiencia, pero fíjate que el material en baja frecuencia tiene un coeficiente de absorción muy pobre. La contribución en cuanto a superficie efectiva no va a ser muy grande.
Dicho de otra forma: abusar de este tipo de ‘trampas de graves’ basadas en material poroso puede contribuir a lo que comentábamos de efecto de bola de graves. Vamos a secar la sala en las frecuencias altas y medias, pero no vamos a reducir significativamente la influencia en las bajas frecuencias.
Absorbente con difusor
Para evitar esa falta de equilibrio entre la absorción en bajas frecuencias y en altas frecuencias, algunas trampas de graves basadas en este tipo de absorción incluyen una superficie exterior reflectante que afecta sólo a las frecuencias medias y altas.
Esa superficie exterior no es lisa, es un difusor que evita las reflexiones directas en su banda de trabajo.
De esta forma evitamos que la sala esté muy seca en la zona de medias y altas frecuencias.
Otros materiales de absorción
Cualquier material poroso absorbe energía de las ondas de sonido.
La cuestión es que la mayoría de los materiales son muy poco eficientes en las medias y bajas frecuencias, y se necesitaría muchísimo material para conseguir un resultado apreciable.
Por ejemplo, en una habitación normal, un sofá típico sería un buen panel absorbente, una estantería repleta de libros (funcionaría como absorbente y como difusor)…
Una moqueta o una alfombra sólo van a ser eficientes en alta frecuencia.
Una cortina muy fina de tela va a afectar sólo a las frecuencias muy altas.
Paneles hechos con toallas, ropa, etc. son en general poco eficientes. El problema es la densidad interna del material. Todos esos materiales tienen una estructura muy poco densa y su coeficiente de absorción en medias y bajas frecuencias no es muy alto.
En una habitación normal de una casa (con muebles y decoración) tenemos en cierta forma esa bola de graves.
No tenemos una sensación de eco o de reverberación como tal, porque los muebles y la decoración hacen una difusión bastante buena y reducen las primeras reflexiones y los ecos flotantes.
Y además la absorción dentro de esa habitación tiene lugar en las frecuencias altas, en el rango de mayor sensibilidad del oído humano. La reverberación en esas frecuencias es baja en la mayoría de los casos.
Pero el sonido que escuchamos en el interior suele estar un poco ‘emborronado’ y ecualizado en la zona de medios y graves.
Absorción para frecuencias bajas
Hemos visto que la absorción basada en rozamiento de los materiales porosos no funciona muy bien con las bajas frecuencias.
Para eliminar o atenuar ondas de sonido de baja frecuencia se utilizan resonadores:
- Resonadores de membrana
- Resonadores de Helmholtz
Estos elementos funcionan para una frecuencia concreta o para una banda de frecuencias bastante estrecha (a diferencia de la absorción por material poroso que cubre todo el espectro a partir de una frecuencia de corte).
Son elementos que van sintonizados a esas determinadas frecuencias.
Se construyen específicamente para cubrir una determinada frecuencia. Por ejemplo si tenemos un modo propio problemático podríamos hacer o comprar un resonador para corregir ese efecto en concreto.
Por lo tanto su uso es mucho más delicado.
Este tipo de resonadores se suele utilizar para las frecuencias problemáticas que quedan activas en la sala después de hacer todo el tratamiento basado en absorción por materiales porosos.
Hay resonadores híbridos que combinan por ejemplo un resonador de membrana o un resonador de Helmholtz con material absorbente. Esta combinación baja la eficiencia para la frecuencia a la que está sintonizado el resonador, pero aumenta el ancho de banda.
Como regla general:
No compres este tipo de paneles o resonadores sin haber hecho una medición y análisis de tu sala.
Cada resonador tiene un rango de frecuencias de trabajo, una banda muy estrecha. No tiene sentido comprar un resonador para una determinada frecuencia sin saber cuáles son realmente las frecuencias problemáticas en tu sala.
Hay resonadores comerciales que ofrecen más ancho de banda (a costa de reducir la eficiencia como hemos visto en los resonadores híbridos). Pueden ser una buena opción si tus frecuencias problemáticas encajan en ese rango.
Pero como digo, sin saber cómo es el comportamiento real de la sala y qué frecuencias problemáticas queremos atacar no tiene sentido comprar este tipo de elementos.
¿Puede construir uno mismo este tipo de resonadores?
En principio sí.
Puedes encontrar diseños probados tanto de resonadores de membrana como de Helmholtz. Por ejemplo, un punto de partida podría ser el libro Acoustic Absorbers and Diffusers, de Trevor Cox y Peter D’Antonio, donde puede ver algunos diseños, su principio de funcionamiento y la matemática que hay detrás.
El problema digamos estaría en las tolerancias del proceso de fabricación y los materiales.
Puede ocurrir que inviertas un montón de tiempo en la construcción de un resonador, para que finalmente trabaje en una frecuencia distinta de la que querías… O que tenga una eficiencia menor de la que pensabas.
Puestos a elegir, probablemente un resonador de membrana con material absorbente para aumentar su ancho de banda de funcionamiento sería una opción más ‘segura’.
¿Cuántos resonadores necesitaría una sala?
Si pensamos en la parte de reverberación, todas las frecuencias bajas van a quedar ‘libres’ por la sala una vez hecho el tratamiento con absorbente poroso (porque ese tipo de absorción es muy poco eficiente en baja frecuencia).
Digamos que por debajo de los 250Hz es como si tuviéramos la sala desnuda.
Los resonadores deberían ser capaces de ofrecer una superficie de absorción equivalente en baja frecuencia a la superficie de absorción que tenemos en media y alta frecuencia.
Esto en la práctica es imposible.
Si usamos resonadores de banda ancha tendrán poca eficiencia, coeficientes de absorción del orden de 0.5 o menor.
En nuestro ejemplo necesitaríamos unos 32 m2 de superficie de resonadores para conseguir los 16 m2 de área de absorción efectiva que habíamos estimado con la ecuación de Sabine.
Aunque es complicado hablar de área efectiva con resonadores, digamos que necesitaríamos un montón.
Sin embargo, la buena noticia es que el oído humano es mucho más tolerante a la reverberación en baja frecuencia.
Por lo tanto no necesitamos una capacidad de absorción tan grande de esas bajas frecuencias, salvo quizás en las frecuencias problemáticas que corresponden con algún modo propio.
Difusores
Un problema con los paneles de absorción es que si colocamos mucha absorción en una habitación la podemos convertir en una habitación muerta (sala seca)
Dicho de otra forma, la absorción afecta al tiempo de reverberación de la sala, hace que el tiempo de reverberación sea más corto (RT60 más pequeño).
Además la absorción es muchísimo más eficiente en las frecuencias altas que en las bajas.
Si colocamos mucho material absorbente lo lógico es que tengamos una sala seca en alta frecuencia y viva en baja frecuencia.
Esto es lo que se conoce como bola de graves o sensación de sala ‘oscura’ (dark room). Sería una sala descompensada o desbalanceada.
Como vimos en el apartado de reflexiones directas (primeras reflexiones y ecos flotantes), las podemos evitar poniendo una barrera física en medio de las trayectorias problemáticas: un panel de absorción o un difusor.
Los difusores se basan en un principio distinto.
En lugar de absorber la energía de la onda, los difusores generan reflexiones secundarias que ‘rompen’ las ondas incidentes en multitud de ondas de menor intensidad que se reparten en diferentes direcciones.
Los difusores no cambian la energía sonora de la sala, no afectan al tiempo de reverberación.
El objetivo de un difusor es eliminar o reducir el efecto de las reflexiones primarias y los ecos flotantes.
Un difusor actúa sobre la onda incidente de tal forma que las ondas reflejadas tienen diferentes ángulos de reflexión y llegarán a su destino con diferentes retardos: hacen una difusión tanto en el espacio como en el tiempo.
Los difusores suelen estar sintonizados en una determinada banda de frecuencias.
La frecuencia mínima está limitada por el tamaño de los elementos del difusor y la superficie del mismo.
Para que puedan actuar sobre frecuencias bajas (gran longitud de onda) se necesitan elementos muy grandes.
Por lo tanto suelen actuar sobre frecuencias medias y altas.
Distancia óptima del difusor
Hay que tener en cuenta que hay una distancia mínima a partir de la cual el difusor comienza a ser efectivo.
Es decir, si nos colocamos muy cerca de un difusor, estaremos escuchando su campo cercano. Necesitamos una cierta distancia a partir de la cual se ha creado el frente de onda.
Esto dependerá de la longitud de onda de la frecuencia más baja para la que está diseñado el difusor.
Por ejemplo, si la frecuencia mínima es de 500 Hz, la longitud de onda es de unos 70cm.
Y se suele tomar como regla práctica que la distancia mínima desde el difusor sea de al menos 2 o 3 veces esa longitud de onda de la frecuencia más baja.
En nuestro ejemplo, la distancia mínima sería de unos 2 metros desde el difusor.
En una sala pequeña destinada a grabación o a sala de control (edición, mezcla) no se suelen usar difusores, porque lo que interesa es tener tiempos de reverberación pequeños.
De todas formas, si una sala ha quedado muy seca en frecuencias medias y altas se podría colocar un difusor en la pared más alejada (del micrófono o del punto de escucha de los monitores) para mantener esa distancia mínima y conseguir que la difusión sea lo más limpia posible.
¿Se pueden fabricar difusores caseros?
Sí, en principio sí.
Hay muchos tipos de difusores.
Los difusores ‘matemáticos’ se basan en secuencias matemáticas muy concretas y en la repetición de esas secuencias.
Es decir, aunque desde fuera pueda parecer que están formados por elementos aleatorios (p.e. un difusor tipo skyline), cada uno de esos elementos que forma parte del difusor tiene que tener unas dimensiones determinadas y cada uno de esos grupos de elementos tienen que formar una determinada secuencia.
Por lo tanto, cualquiera puede fabricar un difusor a partir de alguno de estos modelos matemáticos.
Echa un vistazo al libro de Cox y D’Antonio para ver algunos difusores conocidos y muy probados.
Puedes buscar información sobre difusores QRD, que son quizás los más sencillos de construir (hay muchas variantes).
Recuerda que para una habitación pequeña es raro que necesitemos difusores. Así que antes de comprar o hacer un difusor es importante que sepas exactamente por qué lo necesitas, para qué rango de frecuencias, etc.
Poner un difusor por probar o porque queda bonito no suele ser una gran idea. En el mejor de los casos no hará nada y el efecto no será perceptible.
Parte 7 – Mejorar la acústica – Manos a la obra
Ya tenemos toda la información sobre materiales y elementos que podemos utilizar, y tenemos una estimación del comportamiento de la sala. Es hora de tomar decisiones y hacer el tratamiento:
Ejemplo de tratamiento acústico de una habitación
