Los modos de sala son el conjunto de resonancias que existen en una sala cuando esta se excita con una fuente acústica, como un altavoz. La mayoría de las salas tienen sus resonancias fundamentales en la región de 20 Hz a 200 Hz, y cada frecuencia está relacionada con una o más de las dimensiones de la sala o un divisor de la misma. Estas resonancias afectan la respuesta de frecuencia media-baja de un sistema de sonido en la sala y son uno de los mayores obstáculos para una reproducción precisa del sonido.
La entrada de energía acústica a la sala en las frecuencias modales y sus múltiplos provoca ondas estacionarias. Los nodos y antinodos de estas ondas estacionarias dan como resultado que la intensidad de la frecuencia resonante particular sea diferente en diferentes lugares de la sala. Estas ondas estacionarias pueden considerarse un almacenamiento temporal de energía acústica, ya que tardan un tiempo finito en acumularse y un tiempo finito en disiparse una vez que se ha eliminado la fuente de energía sonora.
Una habitación con superficies generalmente duras exhibirá resonancias muy afinadas y de alto Q. Se puede agregar material absorbente a la habitación para amortiguar dichas resonancias, lo que funciona disipando más rápidamente la energía acústica almacenada.
Para que sea eficaz, una capa de material absorbente poroso debe tener un espesor del orden de un cuarto de longitud de onda si se coloca sobre una pared, lo que a bajas frecuencias con sus largas longitudes de onda requiere absorbentes muy gruesos. La absorción se produce por fricción del movimiento del aire contra fibras individuales, con la energía cinética convertida en calor, por lo que el material debe tener la "densidad" adecuada en términos de empaquetamiento de fibras. Si es demasiado suelto, el sonido pasará a través, pero si es demasiado firme, se producirá reflexión. Técnicamente es una cuestión de adaptación de impedancia entre el movimiento del aire y las fibras individuales. La fibra de vidrio, tal como se utiliza para el aislamiento térmico , es muy eficaz, pero debe ser muy gruesa (quizás de cuatro a seis pulgadas) si el resultado no es una habitación que suene anormalmente "muerta" a altas frecuencias, pero que siga "retumbando" a frecuencias más bajas, de modo que proporcione absorción en una amplia gama de frecuencias. Las cortinas y las alfombras solo son eficaces a altas frecuencias (por ejemplo, 5 kHz y más).
Como regla general, el sonido viaja a un pie por milisegundo (344 m/s), por lo que la longitud de onda de las notas a 1 kHz es de aproximadamente un pie (344 mm), y a 10 kHz de aproximadamente una pulgada (34 mm). Incluso quince centímetros de fibra de vidrio tienen poco efecto a 100 Hz, donde un cuarto de longitud de onda equivale a más de 60 cm (2 pies) y, por lo tanto, agregar material absorbente prácticamente no tiene efecto en la región de graves más bajos en la región de 20 a 50 Hz, aunque puede producir una gran mejora en la región de graves más altos por encima de los 100 Hz.
Las aberturas abiertas, los cilindros de dispersión (de gran diámetro y, por lo general, de gran altura de pared), los paneles cuidadosamente dimensionados y colocados y las formas irregulares de las habitaciones son otra forma de absorber energía o romper los modos resonantes. Para la absorción, como ocurre con las grandes cuñas de espuma que se ven en las cámaras anecoicas , la pérdida se produce en última instancia a través de la turbulencia, ya que las moléculas de aire que chocan convierten parte de su energía cinética en calor. Los paneles amortiguados, que suelen consistir en láminas de aglomerado entre listones de fibra de vidrio, se han utilizado para absorber los graves, al permitir el movimiento del panel de superficie y la absorción de energía por fricción con los listones de fibra.
Si se construye una sala, es posible elegir dimensiones de sala en las que las resonancias sean menos audibles. [1] Esto se logra asegurándose de que las resonancias de varias salas no tengan frecuencias similares. Por ejemplo, una sala cúbica exhibiría tres resonancias en la misma frecuencia.
La ecualización del sistema de sonido para compensar la respuesta de frecuencia desigual causada por las resonancias de la sala es de muy limitada utilidad, ya que la ecualización sólo funciona para una posición de escucha específica y, de hecho, hará que la respuesta sea peor en otras posiciones de escucha. Además, los grandes refuerzos de graves mediante el ecualizador del sistema de sonido pueden reducir gravemente el margen dinámico del propio sistema de sonido. Algunos proveedores ofrecen actualmente equipos de ajuste de salas elaborados que requieren micrófonos de precisión, una amplia recopilación de datos y utilizan filtros electrónicos computarizados para implementar la compensación necesaria para los modos de las salas. Existe cierta controversia sobre el valor relativo de la mejora en salas normales, dado el altísimo coste de estos sistemas. [ cita requerida ]
Las salas muy grandes, como las salas de conciertos o los grandes estudios de televisión, tienen resonancias fundamentales de frecuencia mucho más baja que las salas pequeñas. Esto significa que las resonancias armónicas poco espaciadas probablemente se encuentren en la región de baja frecuencia y, por lo tanto, la respuesta tiende a ser más uniforme.