Producción de una onda sonora

Deben existir dos factores para que exista el sonido. Es necesaria una fuente de vibración mecánica y también un medio elástico a través del cual se propague la perturbación. La fuente puede ser un diapasón, una cuerda que vibre o una columna de aire vibrando en un tubo de órgano. Los sonidos se producen por una materia que vibra. La necesidad de la existencia de un medio elástico se puede demostrar colocando un timbre eléctrico dentro de un frasco conectado a una bomba de vacío. Cuando el timbre se conecta a una batería para que suene continuamente, se extrae aire del frasco lentamente. A medida que va saliendo el aire del frasco, el sonido del timbre se vuelve cada vez más débil hasta que finalmente ya no se escucha. Cuando se permite que el aire penetre de nuevo al frasco, el timbre vuelve a sonar. Por lo tanto, el aire es necesario para transmitir el sonido.
Ahora estudiemos más detalladamente las ondas sonoras longitudinales en el aire que proceden de una fuente que producen vibraciones. Una tira metálica delgada se sujeta fuertemente en su base, se tira de uno de sus lados y luego se suelta. Al oscilar el extremo libre de un lado a otro con movimiento armónico simple, se propagan a través del aire una serie de ondas sonoras longitudinales periódicas que se alejan de la fuente. Las moléculas de aire que colindan con la lámina metálica se comprimen y se expanden alternativamente, transmitiendo una onda. Las regiones densas en las que gran número de moléculas se agrupan acercándose mucho entre sí se llaman compresiones. Son exactamente análogas a las condensaciones estudiadas para el caso de ondas longitudinales en un resorte en espiral. Las regiones que tienen relativamente pocas moléculas se conocen como rarefacciones. Las compresiones y rarefacciones se alternan a través del medio en la misma forma que las partículas de aire individuales oscilan de un lado a otro en la dirección de la propagación de la onda. Puesto que una compresión corresponde a una región de alta presión y una rarefacción corresponde a una región de baja presión, una onda sonora también puede representando trazando en una gráfica el cambio de presión P como una función de la distancia x. La distancia entre dos compresiones o rarefacciones sucesivas es la longitud de onda.

Un timbre que se acciona en el vacío no puede escucharse. Es necesario un medio material para que se produzca sonido.

(a) Compresiones y rarefacciones de una onda sonora en el aire en un instante determinado. (b) Variación sinusoidal de la presión como función del desplazamiento.

ONDAS SONORAS ARMÓNICAS

El sonido, a diferencia de otras "perturbaciones" que se propagan en medios materiales, lo hace tridimensionalmente, es decir la "perturbación" llega a cualquier punto del espacio con distintos valores (x,y,z).

Por ejemplo: las "perturbaciones" que se propagan en cuerdas, son monodimensionales (a lo largo de la cuerda, eje x), y, las que se propagan en la superficie de los líquidos bidimensionales (plano x,y).

Nuestras perturbaciones "tridimensionales" que llamamos SONIDO, pueden ser muy complejas, pero nosotros empezaremos por estudiar las más sencillas: las ondas sonoras armónicas.

De todos los "sonidos" que hemos nombrado en la introducción, nos vamos a referir, en primer lugar, a las perturbaciones que se propagan a través del aire que, como midió la Academia de Ciencias de París, lo hacen a la velocidad de 340 m/s (varía un poco con la temperatura, este valor es para unos 20ºC).

Representación sonido

En el agua a 8ºC la velocidad es de1.435 m/s y, en los sólidos es de varios Km/s (dependiendo del material).

Dentro del sonido propagándose en el aire consideraremos primero las "ONDAS ARMÓNICAS" que, como veremos su modelo matemático corresponde a la función seno o coseno.

La velocidad de propagación de lo que llamamos "perturbación" por los medios materiales, sólidos, líquidos o gases, dependerá de la proximidad de las partículas del medio y de sus fuerzas de cohesión. Así, la velocidad de propagación será mucho mayor en los sólidos (con las partículas muy próximas y fuertemente ligadas) que en los líquidos, y sobre todo, que en los gases (con la partículas mucho más alejadas y debilísimas fuerzas ente ellas en movimiento caótico y desordenado).

Intensidad y frecuencia en la TV.

Según históricamente el video ha tenido más importancia en la televisión que el sonido. A tendiendo a diferentes épocas se consideraba que un "buen sonido" era simplemente que los diálogos fueran inteligibles y se catalogaba "mal sonido" cuando ni siquiera este propósito se lograba. Pero esto a tenido una evolución a través del tiempo con la inclusión de sistemas "hi-fi", estéreo, surround-sound y audio y video digital usados en televisión las audiencias tiene mayores expectativas.

Hay que tener en cuenta que el sonido posee dos características básicas que deben ser cuidadosamente controladas: intensidad y frecuencia. Aunque la intensidad del sonido es medida en decibeles (dB), el término se refiere a dos conceptos diferentes.

El primero es dBSPL (para la intensidad de la presión sonora), que es una medida de poder acústico, es decir aquellos sonidos que podemos escuchar directamente con nuestros oídos. Los decibeles que llegan a 135 ó más son considerados como el límite de tolerancia para el oído humano, a partir de esta medida los sonidos causan dolor e incluso daño permanente al oído.

El segundo uso para el término decibel (dBm), es como unidad de poder eléctrico (para el nivel de referencia en miliwatts). Estos decibeles son monitoreados en indicadores especiales. En la producción de audio el interés principal es para los dBm que permiten conocer los niveles de poder eléctrico que se procesan por medio de diferentes equipos de audio.

Existen dos tipos de VU meters para medir la intensidad del sonido: digital y análogo. El medidor digital muestra en la escala de la izquierda el porcentaje de modulación (porcentaje máximo de señal) y la escala del lado derecho se encuentra en dB's. Al contrario de lo que se pueda suponer, 0dBm (generalmente designado solamente como dB en un VU meter) no significa "cero sonido" sino en cierto sentido lo contrario, es decir, el nivel de sonido ideal. Esto puede ser confuso si no comprendemos que 0dB es solo un punto de referencia en la escala. Por lo tanto es posible tener sonidos en la escala que se registren en dB negativos, al igual que es posible tener temperaturas bajo cero.

El VU meter a la derecha es un medidor análogo tradicional que existe en una u otra forma desde el surgimiento de la radio. Aunque son fáciles de comprender, la mayoría de las versiones no responden con precisión a sonidos cortos o demasiado intensos. El rango ideal para ambos medidores es inmediatamente debajo del área roja.

El nivel de dB que pasa a través de un equipo de audio debe ser cuidadosamente controlado. Si se pasa la señal a un nivel muy bajo, mas tarde, cuando el nivel deba recuperarse a una amplitud (nivel de audio) normal, se habrá generado (amplificado) ruido.

Si el nivel es muy alto (significativamente arriba de 0dB en el VU meter), puede provocar distorsión -- especialmente cuando se trata de audio digital. Para asegurar la calidad de audio debemos poner atención constante en el correcto nivel de audio durante todo el proceso.



La frecuencia, se refiere al tono básico de un sonido -- que tan grave o agudo es. Una frecuencia de 20 Hz sonará como una nota extremadamente grave en un órgano -- casi retumbante. Al otro lado de la escala, 20,000 Hz sería la nota mas aguda que podamos imaginar, mucho mas alta que la nota mas aguda de un violín o un píccolo.

La frecuencia es medida en Hertz (Hz) o ciclos por segundo (CPS). Una persona con excelente oído es capaz de percibir sonidos entre los 20 y 20,000 Hz.

Debido a que ambos extremos del rango entre 20 y 20,000Hz son extremos, el rango más comúnmente usado para televisión es desde 50 hasta 15,000 Hz. Aunque este rango no cubre totalmente la capacidad de audición de personas con buen oído si permite reproducir casi cualquier sonido natural.

La relación frecuencia - intensidad

Aunque pueden existir sonidos de diferente frecuencia que técnicamente se encuentren en la misma intensidad (que registren igual en el VU meter) el oído humano no los percibe por igual. La línea roja en la gráfica muestra la respuesta del oído humano a diferentes frecuencias.

Debido a la reducida sensibilidad del oído a frecuencias tanto bajas como altas, estos sonidos necesitan encontrarse a mayor intensidad para ser escuchados, o por lo menos para ser percibidos al parejo de otras frecuencias. (N. del T.: esto puede tener algo con el proceso natural de adaptación de la especie humana, por cuanto podemos escuchar con mayor precisión el rango típico de frecuencias en las que se encuentra la voz).

Un micrófono de buena calidad (línea verde) es relativamente "plano" al percibir todos los sonidos importantes entre el rango de los 50-15,000 Hz.

Condiciones acústicas

El equipo usado y las condiciones acústicas afectan significativamente la percepción de las frecuencias. Para compensar algunos de estos problemas, podemos ajustar la frecuencia (grave y aguda) en los controles del equipo de reproducción.

Existen además otros equipos más sofisticados tales como el ecualizador gráfico que permite un control mas específico sobre las frecuencias para ser individualmente ajustadas.

Esto puede ser necesario para igualar segmentos de audio grabados bajo condiciones diferentes, o simplemente para adecuar la reproducción a las condiciones acústicas del área donde se escucha.

Cualquier pieza de equipo de audio -- micrófono, amplificador, grabadora o monitor de audio -- pueden afectar la fidelidad del sonido. De cualquier forma son el micrófono (el sistema inicial que transforma las ondas sonoras en energía eléctrica) y el monitor (el sistema que transforma la energía eléctrica en ondas sonoras) los elementos más críticos en la calidad del audio.

Es posible utilizar durante la post-producción un ecualizador u otro dispositivo de audio para "limpiar" la respuesta de un micrófono de mala calidad. Sin embargo, aun los mas sofisticados equipos y técnicas no pueden lograr milagros. Entre mejor sea la captación original del audio mejor será el producto.

TÉCNICAS DE MICROFONÍA ESTÉREO

En el sitio www.sonidoyaudio.com encontré un documento que hablaba sobre las técnicas de microfonía estéreo y estas palabras que daba inicio al escrito me gusto utilizarla para encabezar este artículo “Si el cerebro humano contase solamente con un oído, sería prácticamente imposible situar una fuente sonora a ojos cerrados. Con un sólo oído podríamos escuchar un tren acercándose a nosotros, pero deberíamos mirar a un lado y otro para localizar en qué dirección se encuentra el peligro. Pero la naturaleza es sabia y si nos ha cedido dos oídos, es por un motivo de peso. Gracias a las diferencias de tiempo que se perciben entre los dos oídos cuando escuchamos un sonido, al estar ambos oídos físicamente separados, podemos dilucidar de qué lugar proviene la fuente, aunque también entran en juego otros factores, como es la direccionabilidad respecto a la frecuencia”. Cuando interiorizamos bien estas palabras nos damos cuenta que la naturaleza es sabia, pero el hombre ha sabido tomar muy bien lo bueno de esta sabiduría. Para los sonidistas hacido interesante estudiar detalladamente los secretos de la madre naturaleza y sacarle provecho a cada secreto que nos revela, por eso existen diferentes técnicas de microfonía, pero la que vamos hablar hoy es la estereo.

Bien, pues existen técnicas de microfonía que tratan de emular la manera con la que percibimos los sonidos, que consisten en captar la señal a través de varios micrófonos que registran esas pequeñas diferencias de tiempo, reflexiones y ecualización, posibilitando así una posterior reproducción de la fuente con un resultado que guarda una coherencia estéreo acorde con la escucha binural que caracteriza al ser humano, junto a la mayoría de animales.

En esta ocasión trataremos de desglosar cómo funcionan este tipo de técnicas, para que cada uno experimente a su antojo en busca de tomas de grabación que se ajusten a la imagen estéreo real que los humanos percibimos, o bien en busca de efectos en concreto que faciliten el posicionamiento de las pistas a la hora de realizar la mezcla. Veamos pues los distintos tipos de técnicas de colocación de micrófonos para grabaciones estéreo que han ido surgiendo a lo largo de los años.

A-B ESTÉREO: Dos micrófonos separados creando una imagen estéreo.

La técnica A-B estéreo (o estéreo por diferencia de tiempo, como también se llama en ocasiones) hace uso de dos micrófonos separados (a menudo omnidireccionales) para grabar señales de audio. La distancia entre los micrófonos supone pequeñas diferencias en la información de tiempo o fase contenida en las señales de audio (según las direcciones relativas de las fuentes de sonido).

De igual manera que el oído humano puede apreciar diferencias de tiempo y fase en las señales de audio y usarlas para la localización de las mismas, la diferencia de tiempo y fase actuarán como señales estéreo para permitir a la audiencia captar el espacio en la grabación y experimentar una intensa imagen estéreo de todo el campo de sonido, incluyendo la posición de cada señal individual y los límites espaciales de la propia sala.

Distancia entre micrófonos:

Una consideración importante cuando preparamos una grabación A-B estéreo es la distancia entre los micros. Desde que el carácter acústico de la grabación estéreo es principalmente una cuestión de gusto personal, es imposible apuntar reglas inmediatas y eficaces para la técnica estéreo por distancia de micros; sin embargo, es interesante tener en mente algunos factores acústicos importantes.

Puesto que la amplitud estéreo de una grabación depende de la frecuencia, cuanto más profunda sea la calidad tonal que deseemos reproducir en el estéreo, mayor distancia ha de haber en la separación entre micrófonos. Usando una distancia recomendada entre micrófonos de un cuarto de la longitud de onda del tono más bajo, y teniendo en cuenta la reducida capacidad del oído humano para localizar frecuencias por debajo de 150 Hz, llegamos a una distancia óptima entre 40 y 60 cm. Distancias menores se usan a menudo para captar fuentes de sonido próximas, para prevenir que la imagen del sonido de un instrumento concreto sea demasiado ancha y poco natural. Distancias por debajo de 17 o 20 cm son detectables para el oído humano porque es la separación equivalente a los oídos.

Debería apuntarse también que un incremento en la distancia ente micrófonos disminuirá la capacidad del sistema para reproducir señales ubicadas justo entre ellos. Esto conduce también a una reducción en la calidad de la grabación estéreo cuando se reproduzca en mono.

Distancia entre los micrófonos y la fuente de sonido:

La distancia ideal desde el par de micrófonos a la fuente de sonido no depende solamente de tipo y tamaño de la fuente y el entorno en la que se ha realizado la captación, sino también del gusto personal. La posición desde la que la audiencia experimenta el evento (y de aquí la posición desde la cual el micrófono lo registra) debería ser elegida con gusto y cuidado.

Las grabaciones musicales críticas, tales como una orquesta al completo en una sala de conciertos, suponen buenos ejemplos de la importancia del posicionamiento correcto de los micrófonos. Aquí los micrófonos se colocarían típicamente por encima o detrás del director. Y aunque la mayoría de los instrumentos proyectan su sonido hacia arriba, los micrófonos deberían estar colocados suficientemente elevados para que cada músico por separado no ensombrezca a los demás.

La mezcla de sonido directo y difuso en una grabación es además de importancia crucial, por lo que suele emplearse mucho tiempo en establecer la posición óptima de los micrófonos. Es aquí donde la versatilidad de nuestro sistema A-B estéreo entra en juego. Usando los diferentes emplazamientos acústicos para los micrófonos, la cantidad de ambientación y el color tonal de la grabación, el sistema se puede ajustar sin añadir ningún ruido. La elección del suelo y la cubierta apoyados de la reverberación puede permitirnos añadir flexibilidad cuando coloquemos los micrófonos.

Los micrófonos omnidireccionales y el sistema A-B estéreo son, a menudo, la elección más usada cuando la distancia entre los micrófonos y la fuente de sonido es grande. La razón es que los micrófonos omnidireccionales son capaces de captar las verdaderas frecuencias bajas de la señal con indiferencia de la distancia, mientras que los micrófonos direccionales están influenciados por el efecto proximidad. Los micrófonos direccionales, por tanto, mostrarán pérdida de bajas frecuencias a grandes distancias.

Según el fabricante, se pueden encontrar micrófonos cardioides con respuestas bajas enriquecidas, con lo que son una interesante alternativa a los omnis cuando se prefiere o necesita una pequeña direccionalidad.

Después de leer estos diferentes técnicas de microfonia traten de probar cada una de ellas y la que le sea más fácil para usted utilízala y veras que obtendrá un sonido diferente y con mayor calidad.

¿Qué es el sonido?

Fuente vibratoria

El sonido se produce cuando un objeto (la fuente) vibra y origina un movimiento en el aire que lo rodea. Consideremos la esfera de la figura 1.1. Se trata de una esfera pulsante (parecida a una pelota de “squash”), que vibra de tal forma que su tamaño oscila y pasa de ser ligeramente más grande de lo normal a ligeramente más pequeño de lo normal. Con esta pulsación, en el aire que le rodea se originarán alternativamente compresiones y descompresiones, que irán alejándose de la esfera como si se tratara de una versión tridimensional de las ondulaciones que produce una piedra al caer sobre un estanque. Éstas se conocen como “ondas longitudinales”, puesto que las partículas del aire se mueve en la misma dimensión que la dirección en que viaja la onda. Como alternativa al movimiento longitudinal está el movimiento “transversal” de la onda (ver figura 1.2). Éste es el que tiene una cuerda que vibra cuando está sujeta por ambos extremos: el movimiento de la cuerda forma ángulos rectos con la dirección del movimiento aparente de la onda.

figura 1.1 (a) Podemos imaginar a una fuente sonora elemental como una esfera pulsante que raia ondas esféricas. (b) La onda longitudinal así creada es una sucesión de compresiones y descompresiones del aire.

Figura 1.2 El movimiento de cualquier punto sobre una onda transversal forma ángulos rectos con la dirección aparente del desplazamiento de la misma.