domingo, 1 de julio de 2012

Interferencia de Ondas Sonoras en Habitaciones y Salas de Conciertos

Las ondas sonoras, como cualquier otra onda, interferirán entre ellas generando líneas de máxima amplitud (antinodales) y líneas de amplitud cero (nodales). Si son provocadas por dos parlantes que vibran en fase, esas líneas generan una especie de "peine" de sonido, como se ve en la siguiente imagen.
Imagen: Guitarristas.info; La comunidad de los guitarristas; Cómo colocar dos altavoces en el escenario
http://www.hispasonic.com/foros/como-colocar-dos-altavoces-bafles-escenario/373499
Las zonas negras indican la ubicación de dos parlantes emitiendo hacia la derecha; las líneas azules delgadas a la derecha con líneas nodales y las celestes líneas antinodales. Noten la intercalación de máximos y mínimos.

          Los ingenieros de sonido deben tomar todas las precauciones al colocar parlantes para que tales peines no afecten la calidad de la música percibida por el espectador. Por esta razón, los auditorios y las salas de concierto son diseñadas específicamente para reducir la interferencia destructiva, la cual es creada naturalmente por las reflexiones o reverberaciones de las ondas sonoras en las paredes y techos. Una medida es utilizar techos y paredes de textura rugosa para absorber el sonido y evitar la generación de interferencias destructivas.
            En determinados casos, como en los silenciadores de los automóviles, esa interferencia destructiva es deseable y se obtiene mediante numerosas láminas que reflejan las fuertes ondas sonoras provocadas por las explosiones en el motor, generando una interferencia fuertemente destructiva. Si en una moto no se utiliza un silenciador en el caño de escape -lo que se denomina "escape libre"- la polución sonora es enorme y sumamente molesta. También es deseable que en ciertas habitaciones el nivel sonoro sea bajo, lo que se consigue introduciendo señales sonoras desfasadas. Las dos ondas están presentes, pero el resultado es una habitación silenciosa.


Si se quiere reducir el efecto de peine al usar parlantes, algunos conocedores recomiendan colocarlos separados un ángulo igual a su cobertura horizontal, de forma que no ocurra superposición. De esa forma se logra cubrir un ángulo doble de la cobertura angular de cada parlante individual, aunque se pierde el efecto estéreo o tridimensional. Es un método usado en los teatros musicales para reproducir las voces.
            Si se desea un sonido estéreo con dos parlantes, la superposición de ondas siempre provoca líneas de interferencia destructiva, aunque el simple hecho de que los espectadores tengan dos oídos separados una determinada distancia reduce bastante el efecto, especialmente porque el cerebro cubre dicho efecto debido a la diferencia de tiempos y de nivel de cada oído  Sin embargo, si un observador se pasea yendo de un parlante a otro, con el oído formando 90º con la trayectoria, el "peine" es bastante notorio.
            Por supuesto, la forma de la sala puede influir fuertemente en la calidad del oído, y un coro cantando en un salón estrecho normalmente sonará muy mal comparado con ese mismo coro cantando en un anfiteatro. En habitaciones, las mejores calidades se obtienen cuando la forma es rectangular, surgiendo bastantes problemas cuando es cuadrada, dada la simetría de las reflexiones. El cubrir las paredes con materiales absorbentes de sonido, como el yeso, madera o paneles absorbentes, reduce las reflexiones indeseadas. Una buena medida es determinar un triángulo equilátero donde dos de sus vértices se hallan en los parlantes y el tercero en la ubicación del oyente. En los grandes auditorios esto es bastante difícil, pero al instalar un home theatre, no
            Es conveniente que los parlantes se coloquen a la altura del oído, usando pies adecuados, apuntados hacia la zona del auditorio. Cuanto más se acerquen los parlantes a las paredes, ocurrirá más interferencia constructiva de graves, a causa de las reflexiones. Lo ideal es una separación de entre 20 y 50cm entre parlantes y muros. La longitud de los cables entre el amplificador y los parlantes también influye, provocando diferencias de fase entre ellos, que se reducen cuando los conectores son de igual longitud.
            Por supuesto, para comprobar que una disposición es óptima, lo mejor es desplazarse por el escenario o la habitación, escuchando con cuidado y anotando la ubicación de nodos, especialmente en las frecuencias inferiores a 200Hz (l del orden de 2m) que serán las más afectadas por la ubicación de los parlantes. Existen CD de prueba que generan sonidos con frecuencias que van de 20 a 200Hz, pensados específicamente para este fin. También pueden utilizarse programas de computadora, como el Room o Listening Room (Sitting Duck Software), que permiten optimizar los sonidos mediante cálculo matemático.

Fuentes y ampliación:

Modesto Garrido; Cómo colocar los altavoces/ parlantes; 10 mayo 1997
Science Clarified; Interference- Real Life applications (en inglés)

Sound-Physics.com; 1996 (en inglés)
http://www.sound-physics.com/Sound/Interference/