Acústica de la sala

Acústica de salas es un subcampo de la acústica que se ocupa del comportamiento del sonido en espacios cerrados o parcialmente cerrados. Los detalles arquitectónicos de una habitación influyen en el comportamiento de las ondas sonoras dentro de ella, y los efectos varían según la frecuencia. La reflexión acústica, la difracción y la difusión se pueden combinar para crear fenómenos audibles como modos de sala y ondas estacionarias en frecuencias y ubicaciones específicas, ecos y patrones de reverberación únicos.

Zonas de frecuencia

La forma en que se comporta el sonido en una habitación se puede dividir en aproximadamente cuatro zonas de frecuencia diferentes:

• La primera zona está por debajo de la frecuencia que tiene una longitud de onda del doble de la longitud más larga de la habitación. En esta zona, el sonido se comporta como cambios en la presión del aire estática.
• Por encima de esa zona, hasta que las longitudes de onda sean comparables a las dimensiones de la habitación, predominan las resonancias de la habitación. Esta frecuencia de transición se conoce popularmente como la frecuencia Schroeder, o la frecuencia cross-over y diferencia las bajas frecuencias que crean ondas de pie dentro de pequeñas habitaciones desde las frecuencias media y alta.
• La tercera región que extiende aproximadamente 2 octavas es una transición a la cuarta zona.
• En la cuarta zona, los sonidos se comportan como rayos de luz rebotando alrededor de la habitación.

Modos naturales

La presión de los modos axiales (la fila superior) y los modos tangenciales (la fila inferior) trazado para los números modales (m = 0, 1) y (n = 1, 2, 3)

Para frecuencias bajo la frecuencia Schroeder, ciertas longitudes de onda de sonido se acumularán como resonancias dentro de los límites de la habitación, y las frecuencias resonantes se pueden determinar utilizando las dimensiones de la habitación. Similar al cálculo de ondas de pie dentro de una tubería con dos extremos cerrados, las frecuencias modales ()fm,n,l){textstyle (f_{m,n,l})} y la presión de sonido de esos modos en una posición particular ()pm,n,l()x,Sí.,z)){textstyle (p_{m,n,l}(x,y,z)} se puede definir como

fm,n,l=c2()mLx)2+()nLSí.)2+()lLz)2{displaystyle f_{m,n,l}={frac {c}{2}{sqrt {fnK} {fnMicroc} {m}{L_{x} {fn} {fnMicrosoft}} {fnMicrosoft}} {f}} {f}}} {fn}}} {f}}}} {f}}}}} {f}}}}} {f}}}}}} {f}}}}}} {f}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}} {\f}}}}}}}}}}}} {\f}}}}}}}}}}} {\\\\f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {\\\\\\\\\\\\f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} Grande. Grande. {fn} {fn} {fn}} {fn}} {fn}} {fn}}}}} {f}} {fn}}} {fn}}} {fn}}} {fn}}}}}} {f}}}}}}} {f}}}}}}} {\ Grande. Grande. Grande.

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Donde m,n,l=0,1,2,3...{textstyle m,n,l=0,1,2,3...} son números de modo correspondientes al eje x-,y- y z de la habitación, c{textstyle c} es la velocidad del sonido en ms{textstyle {frac {m}{s}}, Lx,LSí.,Lz{textstyle L_{x},L_{y},L_{z} son las dimensiones de la habitación en metros. A{textstyle A} es la amplitud de la onda sonora, y x,Sí.,z{textstyle x,y,z} son coordenadas de un punto contenido dentro de la habitación.

Los modos pueden ocurrir en las tres dimensiones de una habitación. Los modos axiales son unidimensionales y se acumulan entre un conjunto de paredes paralelas. Los modos tangenciales son bidimensionales e involucran cuatro paredes que delimitan el espacio perpendiculares entre sí. Finalmente, los modos oblicuos se refieren a todas las paredes dentro de la habitación rectilínea simplificada.

Un método de análisis de densidad modal que utiliza conceptos de la psicoacústica, el "criterio de Bonello", analiza los primeros 48 modos de habitación y traza el número de modos en cada tercio de octava. La curva aumenta monótonamente (cada tercio de octava debe tener más modos que el anterior). Más recientemente se han desarrollado otros sistemas para determinar las proporciones correctas de las habitaciones.

Reverberación de la sala

Después de determinar las mejores dimensiones de la sala, utilizando los criterios de densidad modal, el siguiente paso es encontrar el tiempo de reverberación correcto. El tiempo de reverberación más adecuado depende del uso de la sala. Se necesitan tiempos de aproximadamente 1,5 a 2 segundos para teatros de ópera y salas de conciertos. Para estudios de radiodifusión y grabación y salas de conferencias, se utilizan con frecuencia valores inferiores a un segundo. El tiempo de reverberación recomendado siempre es función del volumen de la sala. Varios autores dan sus recomendaciones Una buena aproximación para estudios de radiodifusión y salas de conferencias es:

TR[1 kHz] = [0.4 log (V+62)] – 0.38 segundos,

con V=volumen de la habitación en m³. Idealmente, el RT60 debería tener aproximadamente el mismo valor en todas las frecuencias de 30 a 12 000 Hz.

Para obtener el RT60 deseado, se pueden usar varios materiales acústicos como se describe en varios libros. Una valiosa simplificación de la tarea fue propuesta por Oscar Bonello en 1979. Consiste en utilizar paneles acústicos estándar de 1 m² colgados de las paredes de la sala (sólo si los paneles son paralelos). Estos paneles utilizan una combinación de tres resonadores Helmholtz y un panel resonante de madera. Este sistema proporciona una gran absorción acústica a bajas frecuencias (por debajo de 500 Hz) y se reduce a altas frecuencias para compensar la absorción típica de personas, superficies laterales, techos, etc.

Un diagrama que muestra el tratamiento del sonido con un difusor

Espacio acústico es un entorno acústico en el que un observador puede oír el sonido. El término espacio acústico fue mencionado por primera vez por Marshall McLuhan, profesor y filósofo.

Naturaleza de la acústica

En realidad, hay algunas propiedades de la acústica que afectan el espacio acústico. Estas propiedades pueden mejorar la calidad del sonido o interferir con el sonido.

• La reflexión es el cambio en la dirección de una ola cuando golpea un objeto. Muchos ingenieros acústicos se aprovecharon de esto. Se utiliza para diseños interiores, ya sea para utilizar reflejos para beneficios o elimina las reflexiones. Las ondas de sonido generalmente reflejan la pared e interfieren con otras ondas de sonido que se generan más adelante. Para evitar que las ondas sonoras reflejen directamente al receptor, se introduce un difusor. Un difusor tiene diferentes profundidades en ella, causando que el sonido se dispersa en direcciones aleatorias uniformemente. Cambia el eco perturbador del sonido en un reverbio suave que se descompone con el tiempo.
• Diffraction es el cambio de la propagación de una onda sonora para evitar obstáculos. Según el principio de Huygens, cuando una onda sonora está parcialmente bloqueada por un obstáculo, la parte restante que atraviesa actos como fuente de ondas secundarias. Por ejemplo, si una persona está en una habitación y grita con la puerta abierta, la gente de cada lado del pasillo lo escuchará. Las ondas sonoras que dejaron la puerta se convierten en una fuente que se extendió en el pasillo. Los sonidos de los alrededores pueden interferir con el espacio acústico como el ejemplo dado.

Usos del espacio acústico

La aplicación de la acústica espacial es muy útil en arquitectura. Algunos tipos de arquitectura necesitan un diseño competente para lograr el mejor rendimiento. Por ejemplo, salas de conciertos, auditorios, teatros o incluso catedrales.

• Sala de conciertos – un lugar diseñado para celebrar un concierto. Una buena sala de conciertos suele tener alrededor de 1700 a 2600 audiencias. Hay tres atributos principales de una buena sala de conciertos: claridad, ambiente y ruido. Si los asientos están bien posicionados, el público escuchará sonido claro desde cada asiento. Para más ambiente, los tiempos de reverberación están diseñados como preferidos. Por ejemplo, la música romántica generalmente requiere una cantidad de tiempo de reverberación para mejorar las emociones, por lo tanto, los techos de la sala de conciertos deben ser altos.
  

  Scratch Mesías 2015 en Royal Albert Hall, Kensington, Londres, Reino Unido
• Teatro – un lugar diseñado para actuaciones en directo. La primera prioridad para el diseño de sonido en un teatro es el discurso. El discurso tiene que ser oído claramente, incluso si es un suave susurro. El reverbio no es necesario en este caso, interrumpe las palabras pronunciadas por los actores. La intensidad debe aumentarse, para ampliar el espacio acústico, para cubrir el teatro sin perturbar la dinámica. En grandes teatros, la amplificación debe ser utilizada.

Vista interior del Teatro Mabel Tainter

• Catedral (y iglesia) tienen una zona llamada coro, generalmente situada cerca del transept, donde la torre se encuentra en la mayoría de las catedrales. El coro es para que el coro cante. Este tipo de canto necesita un suave sonido nublado para el ambiente y la emoción. La altura de la catedral no sólo muestra orgullo religioso sino que también mejora la acústica. Hay más reverbio cuando la fuente genera un sonido en el espacio

Vista interior del coro de la catedral de Worcester, Worcestershire, Reino Unido