Sonido Basico

La idea de este curso es proveer al estudiante de elementos teóricos y fundamentalmente prácticos para entender mejor el funcionamiento de un sistema de sonido y de esta forma, obtener el máximo provecho posible del equipamiento que posee y/o opera.

En este sentido, se entiende por "sistema de sonido" al conjunto de equipos (consola, potencias, bafles, parlantes en general, micrófonos en sus diversos tipos, etc) comúnmente utilizados para nuestro trabajo.

Conceptos básicos.

En realidad, lo que sucede cuando oímos un "sonido", es la acción de un tipo de energía conocida como "energía acústica", que es el resultado de ondas de presión en un medio físico (aire.) Un ciclo completo se compone de un medio ciclo de "compresión" (ó alta presión en el aire) y un medio ciclo de menor presión. En este contexto, sonidos más fuertes mueven mayor cantidad de aire que los sonidos más débiles.

El primer concepto que vamos a revisar es el de "frecuencia". Determina la altitud en tonos del sonido oído y se mide en términos de "ciclos por segundo". En su definición más simple, podemos decir que cuando la frecuencia es más alta, también la "altitud" del sonido es mayor. Los rangos normales de medición van de 20 ciclos por segundo a 20.000 ciclos por segundo. (El nombre en inglés es "Hertz", de ahí que la medición internacional sea 20 Hz - 20.000 Hz. También se puede leer el valor superior a 999 Hz como de 1 kHz.).

El segundo concepto es el del "período". Con este nombre, definimos el tiempo que un sonido de determinada frecuencia tarda en realizar un ciclo completo. La fórmula para saberlo es dividir 1 por la frecuencia específica. (ej, para una frecuencia de 20 ciclos el período es el resultado de 1 dividido 20, es decir 0.05).

El tercer concepto básico es el de la "longitud" de un sonido de determinada frecuencia: sabemos que el sonido "viaja" a la velocidad de 344 metros por segundo, (en condiciones especificadas). La distancia cubierta por un ciclo completo de la frecuencia determinada se mide en la siguiente ecuación: velocidad del sonido dividido por frecuencia (ej. Para la misma frecuencia de 20 ciclos, la longitud sería de 344 dividido 20, es decir 17.2).

Representación eléctrica de sonido: en su forma más simple, una señal de audio es una fluctuación de corriente eléctrica ó de voltaje eléctrico. La variación de voltaje en un sistema de audio es igual a la variación acústica del sonido tratado y la amplitud de la forma de onda acústica se corresponde a la de la corriente eléctrica. De este modo la "AMPLITUD" de un sonido (es decir la fuerza del mismo) se denomina "NIVEL". La unidad de medición para este parámetro es "decibel" ó "dB".

Modelo conceptual de un sistema de sonido: el esquema más simple de un equipo de sonido consiste en

I) Convertir una señal de audio en energía eléctrica.

II) Aumentar el nivel (ó poder) de dicha energía por medios electrónicos.

III) Convertir nuevamente esta energía eléctrica más poderosa y mejor trabajada en señal de audio.

En audio, los elementos que transforman una señal en otra son llamados "trasductores". Los elementos que modifican aspectos de una señal de audio son llamados "procesadores".

A) Elementos de entrada: son los que convierten un sonido en una señal de audio. Los más comunes son

i. Micrófonos de presión de aire.

ii. Micrófonos de contacto.

iii. Cápsulas magnéticas.

iv. Cabezales de cinta.

v. Cabezales Láser.

vi. Cabezales ópticos.

B) Elementos de salida: son los que realizan el proceso inverso. Entre ellos, recordamos:

i. Parlantes de rango grave.

ii. Parlantes de rango medio.

iii. Parlantes de rango agudo.

iv. Parlantes de rango completo.

v. Sistemas de monitoreo.

vi. Auriculares.

Modelo práctico de un sistema de sonido: en el gráfico correspondiente vemos individualizados los componentes típicos de un sistema de sonido:

i. trasductores de entrada: los micrófonos que toman señales que "viajan" a través de los cables hacia los procesadores.

ii. Procesadores de señal: los micrófonos están conectados a entradas individuales en la consola. En ésta encontramos tres funciones básicas:

- Preamplificación: la sección de entrada de micrófono de la consola "levanta" el nivel de audio de cada micrófono para llevarla hasta nivel de línea.

- Ecualización: la consola provee los medios necesarios para ajustar el balance tonal de cada micrófono, permitiendo al operador hacer la señal más clara posible.

- Mezcla: se unen las señales de los tres micrófonos en una sola, para poder amplificarla.

iii. Trasductores de salida: el bafle convierte la señal amplificada en sonido. El nivel de sonido es muy superior al que tiene la señal antes de entrar a los micrófonos.

"Octavas" y mediciones.

La "octava", es un intervalo musical entre dos tonos, en los que la relación de frecuencia es de 2 a 1; el oído humano percibe una equivalencia entre los dos tonos. Con relación a la frecuencia, el intervalo entre dos tonos es mucho mayor a valores agudos que a valores graves. Por ejemplo, una octava por encima de 50 ciclos es 100 ciclos, mientras que una octava de 5000 ciclos es 10000 ciclos. Musicalmente, la sensación es igual, aunque la diferencia en números es 100 veces mayor. En el gráfico a continuación, vemos una medición efectuada en rango de 1/3 de octava. La frecuencia numerada, indica octavas. Las bandas graficadas nos muestran los tercios de octava. Estos valores son una convención conocida mundialmente como "ISO" (sigla de International Standards Organization) En lugar de una forma de onda sinusoidal, la señal utilizada para mediciones de este tipo se conoce como "ruido rosa". Es una señal generada de manera aleatoria, que excita todas las frecuencias con igual energía por octava.

Rango de frecuencias habituales:

Voces e instrumentos.

Voces.

Una voz humana cubre un rango promedio que arranca en los 100 Hz y llega hasta los 6 kHz. Dentro de este rango, las frecuencias responsables por la audición de la voz normalmente no sobrepasan 1 kHz, y dentro de este valor, aproximadamente el 80% de la "energía" en la reproducción se concentra por debajo de los 500 Hz. Sin embargo, las consonantes se sitúan generalmente por arriba de 1 kHz, por eso, si perdemos frecuencias altas, afectamos en forma directa la claridad de lo que oímos. Esto se puede aumentar desde un ecualizador cuando trabajamos con un pico de refuerzo en la banda de los 2 kHz a los 5 kHz, con un aumento de entre 3 y 6 dB. Hay que tener en cuenta que para una calidad de sonido aceptable, un sistema de audio deberá tener una respuesta plana en el rango de los 100 Hz a los 8 kHz como mínimo. Además, un pico de presencia como el descrito arriba agrega claridad al sonido, pero también lo hace más proclive a efectos de realimentación (feedback), por eso debe ser tratado con cuidado.

Canto e instrumentos.

La figura a continuación nos muestra una descripción gráfica del rango en frecuencias de diversos instrumentos musicales y de la voz aplicada al canto.

Señales de instrumentos musicales son mucho más complejos para caracterizar que la voz humana. Elementos musicales como interpretación, arreglos musicales, producción musical, etc influyen en manera decisiva en este tema. Por ejemplo, hay instrumentos cuyo rango arranca por arriba de los 100 Hz; sin embargo, dependen de un refuerzo en la consola del rango de 20 Hz a 100 Hz para conseguir una adecuada reproducción del sonido acústico.

Armónicos:

Si miramos con atención el rango de frecuencias cubierto en el gráfico a continuación, veremos que en general, no exceden los 4 kHz. Por otro lado, cualquier experiencia auditiva con un ecualizador en el que se recorten frecuencias por arriba de ese valor, traerá como resultado un sonido muy pobre y con carencias importantes en su análisis. El motivo de esta aparente discrepancia tiene que ver con que en este gráfico, no se tiene en cuenta la acción de los armónicos de cada sonido puro.

Lo que definimos como un "sonido" es en realidad un compuesto de formas de onda a diferente frecuencia y amplitud. La combinación de estas formas de onda provoca el "sonido" y la relación entre frecuencias y amplitudes determina el "timbre" ó la calidad del sonido. Cuando un sonido puede distinguirse, puede también ser "recreado" mediante la combinación de formas de onda establecidas. Estas formas de onda se denominan "armónicos". Sus frecuencias son múltiplos directos de la forma de onda fundamental, la que, a su vez es normalmente la de mayor amplitud (la más fuerte)

Por ejemplo, si la fundamental está en 500 Hz, los armónicos se encontrarán en 1 kHz, 1,5 kHz, 2 kHz, 2,5 kHz, etc. La figura a continuación es una ilustración real gráfica del espectro armónico del sonido de un violín.

Se establece una relación directa entre los armónicos y su nivel: a medida en que la frecuencia aumenta, el volumen (amplitud) de

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