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Peculiaridades de:

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Paolo Capeles

on 29 July 2014

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Peculiaridades de:
Regiones de Frecuencia en un cuarto
El espectro audible es muy amplio cuando se ve en términos de longitud de onda. A los 16 Hz, considerado el límite de baja frecuencia del oído humano promedio, la longitud de onda es 1130/16 = 70.6 pies

En el límite superior de la audición, por ejemplo, 20 kHz, la longitud de onda es sólo 1,130 / 20,000 = 0,056 pies o alrededor de 0.7 pulgadas. El comportamiento del sonido se ve muy afectada por la longitud de onda del sonido en comparación con el tamaño de los objetos encontrados.
Tiempo de Reverberación
La reverberación es el efecto compuesto de los tres tipos de sonido indirecto. Medición del tiempo de reverberación no revela directamente la naturaleza de estos componentes individuales de la reverberación. En esto es la debilidad de tiempo de reverberación como un indicador de la calidad acústica de una habitación. Esta es la razón por tiempo de reverberación es un indicador de las condiciones acústicas, pero no el único.
Acústica de un cuarto
La propagación de 10 octavas de espectro audible es tan grande que el análisis acústico de cualquier habitación es problemático. Esto es aún más cierto para las habitaciones pequeñas, que se comportan de manera muy diferente de las grandes salas.
De 20 Hz a 20 kHz de banda de audio se cubre las longitudes de onda de sonido 56.5 - 0.0565 pies (0.68 pulg). Por debajo de aproximadamente 300 Hz (longitud de onda de 3.8 pies), la sala de escucha promedio debe ser considerada como una cavidad resonante.
No es la estructura de habitación que resuena, es el aire confinado dentro de la habitación.
Espacio Acústico
Resonancia de dos Muros - Cuando un altavoz emite ruido excita el espacio entre las paredes, este sistema de pared de aire de pared presenta una resonancia a una frecuencia de f1 = 1130 / 2L o 565 / L, cuando L = la distancia en pies entre las dos paredes y el 1130 velocidad del sonido en m / seg.

La frecuencia fundamental f1 se considera una frecuencia natural del espacio entre las paredes reflectantes, y es acompañada por una serie de modos de cada uno de los cuales también exhibe resonancia. Por lo tanto, resonancias similares se producen a 2f1, 3f1, 4f1. . . a través del espectro.
cont.
En una habitación, el sonido de 0.7 pulgadas de longitud de onda se dispersa (difusa) de manera significativa por una irregularidad de la pared de unos pocos centímetros. El efecto de la misma irregularidad en el sonido de 70 pies de longitud de onda sería insignificantemente pequeña. El corazón del problema acústico es que ningún enfoque analítico único puede cubrir sonido de una amplia gama de longitudes de onda tales.

Al considerar la acústica de salas pequeñas, el espectro audible puede dividirse arbitrariamente en cuatro regiones: A, B, C y D.
cont. 2
Tamaño de la habitación determina cómo el espectro audible debe dividirse para el análisis acústico. Habitaciones muy pequeñas, con muy pocas resonancias modales separadas, se caracterizan por el dominio de una gran extensión del espectro audible de las resonancias modales.
Espacio Acústico
En realidad, la situación es mucho más complicada. Hasta el momento, se han discutido sólo modos axiales, de los cuales cada habitación rectangular tiene tres, más una serie modal para cada uno. Un modo axial refleja a partir de dos superficies de pared opuestas y paralelas, modos tangenciales reflejan a partir de cuatro superficies de pared, y los modos oblicuos reflejan desde los seis superficies. Si los modos axiales están a un nivel de 0 dB, modos tangenciales se trazan a -3 dB, y los modos oblicuos a -6 dB. En la práctica, las superficies de pared influirán en gran medida la energía real en cualquier modo en particular.
Acústica de un cuarto
Reflexiones de sonido de las superficies dominan tanto las regiones de baja y alta frecuencias. A frecuencias más bajas, reflexiones dan lugar a ondas estacionarias y la sala se convierte en una cámara de resonancia en muchas frecuencias diferentes.
Estas ondas estacionarias dominan la baja frecuencia en una pequeña habitación.

Reflexiones de sonido de las superficies de la habitación también dominan en la banda media y las frecuencias audibles más altas, con reflexiones especulares como el rasgo principal.
Los problemas son inevitables si el sonido se graba o reproduce en espacios que son demasiado pequeños. Por ejemplo, los volúmenes de superficie de un estudio de menos de aproximadamente 1.500 pies cúbicos son tan propensos a la coloración sónica que no son prácticos.

Las habitaciones mas pequeñas producen frecuencias modales dispersas con campos anchos probables entre los modos, que son fuente de distorsiones audibles. En general es cierto que cuanto más grande la habitación, mejor será la calidad del sonido.
Tamaño del cuarto y proporciones
Región A es la región de muy baja frecuencia por debajo de una frecuencia de 1130/2L o 565 / L, donde L es la dimensión más larga de la habitación. Por debajo de la frecuencia de este modo axial más bajo, no hay soporte de resonancia para el sonido en la habitación. Esto no quiere decir que tal sonido de muy baja frecuencia no puede existir en la habitación, sólo que no es impulsado por resonancias de la sala porque no hay ninguno en esa región.
Región B es la región en la que las dimensiones de la habitación son comparables a la longitud de onda del sonido que se está considerando. Es limitado en el extremo de baja frecuencia por el modo axial más bajo, 565 / L. El límite superior no está definido, pero una aproximación está dada por lo que se ha llamado el punto de corte o frecuencia de transición dada por la ecuación:
donde F2 = de corte o el "crossover" de frecuencias, Hz

RT60 = tiempo de reverberación de la sala, seg

V = volume of the room, ft3
Región C es una región de transición entre la región B, en el que la onda acústica se deben utilizar, y la región D en la que la acústica de rayos son válidos. Es limitado en el extremo de baja frecuencia, aproximadamente por el F2 frecuencia de corte y en el extremo superior aproximadamente en F3 = 4F2. Esta región es más difícil de analizar, dominado por las longitudes de onda.
Región D describe el área espectral por encima de F3 que cubre las frecuencias audibles superior con longitudes de onda corta; se aplican acústica geométricas. Las reflexiones especulares (ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión) y el enfoque de los rayos de sonido a la acústica prevalecen. En esta región enfoques estadísticos son generalmente posible.
Resumen
En resumen, como un ejemplo, considere una habitación que mide 23.3 × 16 × 10 pies de volumen es 3,728 m3 y tiempo de reverberación es de 0.5 segundo. Región A está por debajo de 565/23.3 = 24.2 Hz. No hay impulso de resonancia para el sonido. Región B está entre 24.2 y 130 Hz. El enfoque de onda acústica de resonancias modales se utiliza para predecir la respuesta. Región C es de entre 130 Hz y (4) (130) = 520 Hz. Esta es una región de transición. Región D está por encima de 520 Hz. La densidad modal es muy alta, las condiciones estadísticas generalmente prevalecen, y la acústica geométricas se pueden utilizar.
Cont.

En la mayoría de los casos, en una sala de escucha en casa, la forma y el tamaño de las habitaciones ya están fijados. Las dimensiones de las habitaciones existentes deberían entonces ser utilizados para los cálculos del modo axiales.

Un estudio de estas frecuencias modales entonces revela la presencia de coincidencias (dos o más modos a la misma frecuencia) o modos aislados espaciados 25 Hz o más cercanos. Tales fallas muestran frecuencias en las que se pueden producir coloraciones, y se pueden tomar medidas para remediar el problema.

En realidad, uno debe ser informado sobre el tema de resonancias de la sala y ser conscientes de las consecuencias. En el esfuerzo por alcanzar una alta calidad de sonido, la reducción de coloraciones sonoras por la atención a los modos de habitación es uno de los muchos factores a considerar.
Tiempo de Reverberación
El tiempo de reverberación es uno de los factores determinantes de la calidad acústica de las salas pequeñas. La cantidad de absorción general en una sala para escuchar ("Listening Room"), establece las condiciones de escuchar generales. Si la habitación es excesivamente absorbente o excesivamente reverberante, la calidad de la música se deteriora y la mayoría de los oyentes se cansan del campo de sonido natural. No existe un valor óptimo para el tiempo de reverberación en un "listening room". Una prueba de conversación es a menudo todo lo que se necesita para asegurarse de que el tiempo de reverberación es adecuado.
La ecuación de Sabine para el tiempo de reverberación hace que sea posible estimar la cantidad de material absorbente necesario para una condición reverberante razonable. Es conveniente suponer un tiempo de reverberación razonable, decir de 0.3 segundos.

En muchas salas de escucha, la estructura y el mobiliario a menudo suministran la mayor parte de la absorbencia requerida. Sin embargo, en algunos casos, pueden ser necesarios paneles o alfombras para absorción.
La reverberación en salas pequeñas
Algunos expertos en acústica sienten que es inexacto aplicar el concepto de tiempo de reverberación a habitaciones relativamente pequeñas . Es cierto que un verdadero campo reverberante no existe en los espacios pequeños.

La ecuación de reverberación Sabine se basa en las propiedades estadísticas de un campo de sonido aleatorio. Si en una distribución homogénea isotrópica, la energía no prevalece en un cuarto pequeño, ¿es adecuado aplicar la ecuación de Sabine para calcular el tiempo de reverberación de la sala? La respuesta de un purista es "no", pero un práctico seria "sí."



Tiempo de Reverberación Optima
Si el tiempo de reverberación es demasiado largo, las sílabas del habla y frases musicales son enmascarados y resulta en un deterioro de la inteligibilidad de la voz y de la calidad de la música.

Si el tiempo de reverberación es demasiado corto, la música y el habla pierden carácter y sufren en la calidad. Estos efectos no son definitivos y precisos; no hay tiempo específico de reverberación óptimo, debido a que muchos otros factores están involucrados.

La figura es una aproximación en lugar de un tiempo óptimo verdadero, pero a raíz de que se traducira en condiciones utilizables razonables para muchos tipos de grabación. En particular, el área sombreada de la figura representa un compromiso en los estudios que se utilizan tanto para el habla y la grabación de música.
Ecuación de Modos de un Cuarto
Una ecuación se puede utilizar para calcular las frecuencias de los modos de las habitaciones de un recinto rectangular.

La geometría utilizada se muestra en la figura, que se ajusta a los familiares perpendiculares X, Y, Z de coordenadas de el espacio tridimensional a una habitación.

Por conveniencia, la dimensión más larga L (longitud de la habitación) se coloca en el eje x, la dimensión más larga siguiente W (anchura) se coloca en el eje y, y la dimensión más pequeña H (altura) en el eje z. El objetivo es calcular las frecuencias permisibles correspondientes a los modos de un recinto rectangular.
Esta ecuación da la frecuencia de cada modo axial, tangencial y oblicuo de una habitación rectangular. Los enteros p, q, r, y son las únicas variables vez L, W, y H se establecen para un sitio dado.

Los modos de habitación sólo son posibles cuando p, q, y r son números enteros (o cero), porque es la condición que crea una onda estacionaria. Hay muchas naciones-combinaciones de números enteros cuando Fundamentos (asociados con 1), segundo modos (asociados con 2), y tercero modos (3) asociados con, y así sucesivamente, se introducen.
Estos números enteros sirven para identificar el modo como axial, tangencial u oblicuo, y también identificar la frecuencia de un modo determinado. Un modo axial tiene dos cero términos tales como (1, 0, 0) o (0, 0, 3); un modo tangencial tiene un cero término tal como (1, 1, 0) o (0, 3, 3); un modo oblicuo no tiene cero términos tales como (1, 1, 1) o (3, 3, 3). Por otra parte, el número de modo indica el múltiplo de la frecuencia. Por ejemplo, los modos axiales (0, 2, 0) y (0, 0, 2) son un múltiplo de los (0, 1, 0) y (0, 0, 1) modos, respectivamente; su frecuencia es el doble de alta. Del mismo modo, los valores enteros más altos describen más altos múltiplos de modo fundamental. Modos tangencial y oblicuas se describen de la misma manera.
Si p = 1, q = 0, y r = 0 (1, 0, 0 modo), la anchura y la altura se abandona y la ecuación se convierte en:
Las dimensiones relativas de una sala determinan la respuesta modal, y lo ideal de las dimensiones. Si una sala rectangular tiene dos o tres dimensiones que son iguales o un múltiplo de la otra, las frecuencias modales coincidirán, resultando en picos a esas frecuencias y hondos en otras frecuencias.

Por ejemplo, si una habitación tiene las dimensiones de 10 x 20 x 30 pies (altura, ancho, longitud), los tres ejes de la sala tendrán frecuencias modales en 56.5, 113, 169.5, 226, 282.5, 339 Hz, y otras frecuencias.

Estas frecuencias coincidentes, llamadas frecuencias degenerados, darán lugar a la mala respuesta de frecuencia salas y la distribución de energía desigual. Como veremos, la respuesta modal se puede mejorar en gran medida a través de una cuidadosa selección de las relaciones de la dimensión de la habitación. En este caso, vemos que la relación de dimensión de la habitación de 1:2:3 es una mala elección.
La utilidad de la ecuación de habitación-modo se demuestra mejor con un ejemplo. Las dimensiones de una habitación son: longitud L = 12,46 pies, ancho W = 11,42 pies y medio de altura H = 7.90 pies (El techo realmente desciende a lo largo de la longitud de la habitación con una altura de 7,13 metros en un extremo y 8,67 m en el otro.) los valores de L, W, y H se insertan en la ecuación de modo junto con combinaciones de números enteros p, q, y r. Tenga en cuenta que la habitación no es un paralelepípedo rectangular, que es la base de la ecuación de habitación-modo. Para el cálculo siguiente, se utiliza la altura media de techo; en la práctica, esto introduciría un error en los resultados.
Modos de las habitaciones son sin duda más que curiosidades teóricas. Ellos juegan un papel dominante en la respuesta de baja frecuencia de una sala donde los modos son más aislado en frecuencia y por lo tanto más audible. Es fácil demostrar su profundo efecto. Si una frecuencia modal (por ejemplo, una onda sinusoidal de 136 Hz en este ejemplo de la habitación) se toca a través de un altavoz, y el oyente camina a través de la habitación, los antinodos fuertes y nodos suaves serán claramente audible en diferentes lugares a lo largo de la longitud de la habitación. Dependiendo del modo, la subida y la caída de la intensidad del tono se pueden escuchar a través de la longitud de la sala, el ancho o la altura, o una combinación de ellos. Alternativamente, si un oyente está sentado en un lugar, y un generador de onda sinusoidal se usa para barrer a través de una gama de frecuencias bajas, grandes variaciones en el nivel se escucharán a diferentes frecuencias a causa de los modos de habitación.
Cálculos de Modos
Modos Axial - Involucrar a dos superficies paralelas - paredes opuestas, o el suelo y el techo. Estos son los modos más fuertes.
Modos tangenciales - Involucrar a dos conjuntos de superficies paralelas - las cuatro paredes, o dos paredes del techo y el suelo. Estos son aproximadamente la mitad tan fuerte como los modos axiales.
Modos Oblicuo - Implicar a las seis superficies - cuatro paredes, el techo y el suelo. Son cerca de un cuarto tan fuerte como los modos axiales, y mitad de fuerte que los modos tangenciales.
La reverberación en salas pequeñas


El tiempo de reverberación es una medida de la velocidad de desintegración. Un tiempo de reverberación de 0.5 segundos significa que la descomposición de 60 dB se realiza en 0.5 segundos.

El "tiempo de reverberación" no debe estar asociado con relativamente pequeños espacios en los que el campo de sonido no es aleatorio. Sin embargo, un diseñador debe calcular la cantidad de absorbente necesario para establecer el carácter acústico de una habitación. Mientras que el tiempo de reverberación es útil para este propósito, los valores de tiempo de reverberación en un pequeño estudio no tienen el mismo significado que en un espacio grande.
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