La acústica de habitaciones 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 , la difracción y la difusión acústicas se pueden combinar para crear fenómenos audibles como modos ambientales 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 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 de manera muy parecida a los cambios en la presión del aire estático.
Por encima de esa zona, hasta que las longitudes de onda son comparables a las dimensiones de la habitación, dominan las resonancias de la habitación . Esta frecuencia de transición se conoce popularmente como frecuencia de Schroeder , o frecuencia de cruce, y diferencia las frecuencias bajas que crean ondas estacionarias dentro de habitaciones pequeñas de las frecuencias medias y altas. [3]
La tercera región que se extiende aproximadamente 2 octavas es una transición a la cuarta zona.
En la cuarta zona, los sonidos se comportan como rayos de luz que rebotan por la habitación. [ cita necesaria ]
Modos naturales
La presión de los modos axiales (fila superior) y los modos tangenciales (fila inferior) representadas para los números modales (m = 0, 1) y (n = 1, 2, 3)
Para frecuencias por debajo de la frecuencia de Schroeder, ciertas longitudes de onda de sonido se acumularán como resonancias dentro de los límites de la habitación, y las frecuencias de resonancia se pueden determinar utilizando las dimensiones de la habitación. De manera similar al cálculo de ondas estacionarias dentro de una tubería con dos extremos cerrados, las frecuencias modales y la presión sonora de esos modos en una posición particular de una habitación rectilínea se pueden definir como
donde son los números de moda correspondientes a los ejes x, y y z de la habitación, es la velocidad del sonido en , son las dimensiones de la habitación en metros. es la amplitud de la onda sonora y son las coordenadas de un punto contenido dentro de la habitación. [4]
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 implican cuatro paredes que delimitan el espacio perpendicularmente entre sí. Finalmente, los modos oblicuos afectan a todas las paredes dentro de la habitación rectilínea simplificada. [5]
Un método de análisis de densidad modal que utiliza conceptos de la psicoacústica , el "criterio Bonello", analiza los primeros 48 modos de la habitación y traza el número de modos en cada tercio de octava. [6] La curva aumenta monótonamente (cada tercio de octava debe tener más modos que el anterior). [7] Más recientemente se han desarrollado otros sistemas para determinar las proporciones correctas de las habitaciones. [8]
Reverberación de la habitación.
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. RT60 es una medida del tiempo de reverberación. [9] En teatros de ópera y salas de conciertos se necesitan tiempos de entre 1,5 y 2 segundos. Para estudios de radiodifusión y grabación y salas de conferencias se utilizan frecuentemente valores inferiores a un segundo. El tiempo de reverberación recomendado siempre es función del volumen de la habitación. Varios autores dan sus recomendaciones [10] 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 m 3 . [11] Idealmente, el RT60 debería tener aproximadamente el mismo valor en todas las frecuencias de 30 a 12.000 Hz.
Para conseguir el RT60 deseado, se pueden utilizar varios materiales acústicos como se describe en varios libros. [12] [13] Oscar Bonello propuso una valiosa simplificación de la tarea en 1979. [14] Consiste en utilizar paneles acústicos estándar de 1 m 2 colgados de las paredes de la habitación (sólo si los paneles están paralelos). Estos paneles utilizan una combinación de tres resonadores Helmholtz y un panel resonante de madera. Este sistema proporciona una gran absorción acústica en bajas frecuencias (por debajo de 500 Hz) y se reduce en altas frecuencias para compensar la absorción típica de personas, superficies laterales, techos, etc.
Variaciones del tratamiento del sonido. Gris: absorción. Negro: reflejo. Azul: difusión.
El 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. [15]
Naturaleza de la acústica
En realidad, existen algunas propiedades de la acústica que afectan al espacio acústico. Estas propiedades pueden mejorar la calidad del sonido o interferir con el sonido.
La reflexión es el cambio de dirección de una onda cuando choca contra un objeto. Muchos ingenieros acústicos se aprovecharon de esto. Se utiliza para diseños de interiores , ya sea utiliza reflejos para obtener beneficios o elimina los reflejos. Las ondas sonoras suelen reflejarse en la pared e interferir con otras ondas sonoras que se generan posteriormente. Para evitar que las ondas sonoras se reflejen directamente en el receptor, se introduce un difusor . [16] Un difusor tiene diferentes profundidades, lo que hace que el sonido se disperse en direcciones aleatorias de manera uniforme. Cambia el eco perturbador del sonido en una suave reverberación que decae con el tiempo.
La difracción es el cambio en la propagación de una onda sonora para evitar obstáculos. Según el principio de Huygens , cuando una onda sonora es parcialmente bloqueada por un obstáculo, la parte restante que pasa actúa como fuente de ondas secundarias. [17] Por ejemplo, si una persona está en una habitación y grita con la puerta abierta, las personas a ambos lados del pasillo lo escucharán. Las ondas sonoras que salieron de la puerta se convierten en una fuente y luego se extienden por el pasillo. Los sonidos del entorno pueden interferir con el espacio acústico como en el ejemplo dado.
Usos del espacio acústico
La aplicación del espacio acústico 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. [18]
Sala de conciertos : un lugar diseñado para celebrar un concierto . Una buena sala de conciertos suele tener entre 1.700 y 2.600 espectadores. [19] Hay tres atributos principales de una buena sala de conciertos: claridad, ambiente y volumen. [16] Si los asientos están bien ubicados, el público escuchará un sonido claro desde cada asiento. Para lograr más ambiente, los tiempos de reverberación se diseñan según se prefiera. Por ejemplo, la música romántica suele requerir una cantidad de tiempo de reverberación para realzar las emociones, por lo que los techos de la sala de conciertos deben ser altos.Scratch Messiah 2015 en el Royal Albert Hall , Kensington , Londres , Reino Unido
Teatro : un lugar diseñado para actuaciones en vivo. La primera prioridad para el diseño de sonido en un teatro es el habla. [16] [19] El habla debe escucharse con claridad, incluso si es un suave susurro. La reverberación en este caso no es necesaria, interrumpe las palabras pronunciadas por los actores .la intensidad para ampliar el espacio acústico, para cubrir el teatro sin alterar la dinámica . En salas grandesse debe utilizar amplificación .
La catedral (y la iglesia) tienen un área llamada coro , generalmente ubicada cerca del crucero , donde se ubica la torre en la mayoría de las catedrales. El coro es para que el coro cante. Este tipo de canto necesita un sonido suave y turbio para crear ambiente y emoción. La altura de la catedral no sólo muestra orgullo religioso sino que también mejora la acústica. Hay más reverberación cuando la fuente genera un sonido en el espacio.
^ La frecuencia es aproximadamente Hz cuando el volumen de la habitación, V, se mide en metros cúbicos y el tiempo de reverberación, RT60 , se mide en segundos; esta fórmula incorpora la velocidad aproximada del sonido en el aire. [1] [2]
Referencias
^ Schroeder, Manfred (1996). "La 'frecuencia Schroeder' revisada". Revista de la Sociedad de Acústica de América . 99 (5): 3240–3241. Código bibliográfico : 1996ASAJ...99.3240S. doi : 10.1121/1.414868.
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^ Crocker, Malcolm J. (2007). Manual de control de ruidos y vibraciones . pag. 54.
^ Fidecki, Tadeusz. "Acústica Sala y Sistemas de Refuerzo Sonoro". págs. Sección 1.1.
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^ Bonello, Óscar J. (1981). "Un nuevo criterio para la distribución de modos de habitación normales". Revista de la Sociedad de Ingeniería de Audio . 29 (9): 597–606.
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^ "Tiempo de reverberación RT60" . Consultado el 27 de marzo de 2024 .
^ Beranek, Leo (1954). "Capítulo 13". Acústica . Libros de McGraw Hill.
^ Bonello, Óscar. Clases de Acústica . Editado CEI, Facultad de Ingeniería UBA.
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^ Bonello, Óscar (1979). Un nuevo método asistido por ordenador para el diseño acústico completo de estudios de radiodifusión y grabación . Conferencia Internacional sobre Acústica, Habla y Procesamiento de Señales, ICASSP '79. Washington: IEEE.
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