El miedo es desterrable de las mentes libres

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1 El miedo es desterrable de las mentes libres

2 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN SONORIZACIÓN Tesina Que para obtener el título de Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica Presenta Hugo Enrique Pérez Castro Asesores Ing. Luís Gerardo Hernández Sucilla Ing. Sergio Vázquez Granados México, D.F. Marzo 2008

3 Agradecimientos Incondicionales a ti Mamá por tu fuerza, tu valor, tu entrega, tu alegría que me enseño a sonreír, porque de ti he aprendido mucho y gracias a ti he logrado hacer realidad mis sueños, pero sobre todo gracias, muchas gracias por todo tu amor. A ti mi Herrrrrrrrrrrrrrrrrmana P, por tus sonrisas, tus locuras, tus consejos, tus regaños, por la amistad de toda una vida y por tu manera inigualable de verla. Papá gracias por esa maravillosa infancia, llena de magia y de sueños, dicen que una de las etapas más importantes, si no es que la más importante en la vida de un hombre es la infancia, y te agradezco, en verdad la que yo tuve. A la calidez y firmeza de mis abuelos, a mi sobrina (Vale) por ese rayo de luz que significó su llegada, a Pedro y Ana por su cariño y apoyo incondicional a la familia Lee por su hospitalidad y gran apoyo. A mis grandes hermanos de vida Daniel, Josefina, Patch, Souza, Manuel, Akbar, Lovani, Adolfo, Alejandro ( nada hubiera sido lo mismo sin ustedes!!!), a quienes han partido y nos esperan con calma, y a todos aquellos grandes amigos que han sido, son y serán parte de este gran viaje, gracias por estar ahí siempre, gracias muchas gracias amigos!!!. Si te quiero es porque sos mi amor, mi cómplice y todo, y en la calle codo a codo somos muchos más que dos Gracias a ti Karla por encontrarme, por demostrarme que eres una de las mejores cosas que me han pasado en la vida, te amo nena. A la música por ser ese universo constante, porque solo se necesita un momento de inspiración para desbordar sus caudales, porque solo se necesita sentirla y creer en ella para transformar ese universo, porque la música es un lenguaje universal, porque la música es magia que nos libera. Al rock por ser una actitud. A los buenos profesores, a los malos profesores A la gente que nunca creyó en mi, gracias por ese impulso involuntario. Y por último, pero no por eso menos importante, gracias a mí, por que sin mí, nada de esto hubiera sido posible It s only Rock and Roll, but I like it

4 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN QUE GENERA EL TITULO: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA POR LA OPCION DE TITULACIÓN: SEMINARIO DENOMINADO: DEBERA DE REALIZAR TECNICAS DE GRABACION Y REPRODUCCION DEL SONIDO VIGENCIA: FNS30697/11/2007 PÉREZ CASTRO HUGO ENRIQUE SONORIZACIÓN INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN CAPITULO I CAPITULO II CAPITULO III CONCLUSIONES FUNDAMENTOS TEÓRICOS BÁSICOS EN LA SONORIZACIÓN PROFESIONAL SONORIZACIÓN ESTUDIO DE MERCADO ASESORES ING. LUIS GERARDO HERNANDEZ SUCILLA ING. SERGIO VAZQUEZ GRANADOS M. EN C. HECTOR BECERRIL MENDOZA JEFE DE LA CARRERA DE INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

5 ÍNDICE Introducción 6 Justificación 7 CAPÍTULO I Fundamentos teóricos básicos en la Sonorización Profesional 8 Señal de audio balanceada 8 Micrófonos 11 Cajas de inyección directa (cajas DI) 36 Altavoces 37 Carga eléctrica 44 Consolas 46 Amplificadores 52 Line Array s 56 CAPÍTULO II Sonorización 67 CAPÍTULO III Estudio de mercado 84 Conclusiones 85 Bibliografía 86

6 Introducción Quienes sonorizamos en vivo, tenemos la responsabilidad en nuestras manos del éxito o el fracaso de eventos, ya sean en vivo, institucionales o una transmisión televisiva o radiofónica, el sonido que llega a la audiencia es moderado e interrumpido, bien o mal, logrado por el ingeniero. Tenemos una gran oportunidad de crear y complementar un evento, con la libertad de un músico o un director de orquesta frente a nosotros, pero como tales la responsabilidad es mayor y la precisión también. La variedad de tecnología disponible actualmente nos abre las puertas paras lograr efectos maravillosos, controlar la dinámica, manejar el sonido a nuestro gusto y poder hacer que, lo que le llegue a la audiencia (o al menos esa es en teoría la idea) sea el elemento que haga vibrar sus sentidos. Lo que hacemos es la combinación de la ciencia con el arte, es el escuchar lo que hace un gran ingeniero, ya sea, como mencionamos anteriormente en un evento en vivo o en un estudio. Los retos empiezan desde la acústica del lugar, hasta el cable de los micrófonos que a veces, no siempre, suelen fallar. 6

7 Justificación Este trabajo tiene por objeto mostrar los detalles técnicos que se toman en cuenta para el diseño correcto de un sistema de sonido profesional. Se hace necesario un estudio a conciencia sobre el diseño del sistema así como la adecuada selección de los componentes que van a conformar el proyecto. Se pretende por otra parte dar a conocer una serie de datos para tener la capacidad de manejar los parámetros de la ingeniería acústica que harán que el proyecto esté basado en lo último en cuanto a investigación en el campo del sonido se refiere. Además podremos aplicar los conocimientos teóricos para un ejemplo en específico el cual llevaremos a la práctica. En sus inicios los primitivos seres humanos para sobrevivir debieron organizarse y darle significados mentales a los sonidos que emitían con la garganta, miles de años mas tarde, definimos al sonido como el fenómeno físico que estimula el sentido del oído y sabemos que el sonido no se transmite solo en el aire si no en cualquier otro medio, sea gas, líquido ó sólido, no así en el vacío. 7

8 CAPÍTULO I Fundamentos teóricos básicos en la Sonorización Profesional Así entonces podemos comenzar hablando de un elemento que es de suma importancia en cuestiones de sonorización, hablamos de la Señal de audio balanceada. En una presentación en vivo ó en un estudio de grabación se pueden tener decenas, centenares o miles de metros de cables que van y vienen por todos los sitios. Al ser estos cables de mucha longitud, es necesario eliminar cualquier tipo de ruido que pueda entrar en el cableado. Las interferencias de radiofrecuencia (RF), de las emisoras de radioaficionados (CB), de las estaciones de radio de AM y FM, etc., son susceptibles de inducirse en estos cables, debido a que éstos actúan como antenas. Cuando mandamos señales de audio de bajo nivel a distancias considerables (distancias mayores a metros), se hace necesaria la utilización de una entrada balanceada. La diferencia entre un cable balanceado y otro no balanceado es, simplemente, un conductor extra. La conexión está formada por dos cables apantallados, donde la señal activa (+ o hot) viaja por un hilo y por el otro viaja una señal en contrafase o invertida (- o cold). Fig. 1 Línea no balanceada Fig. 2 Línea balanceada La pantalla será la masa de la señal. Cualquier interferencia externa capaz de perturbar la señal de audio, se inducirá a la vez en las dos líneas activas. A la entrada del amplificador, será suficiente realizar la suma entre ambas señales para cancelar los ruidos o interferencias generadas y obtener el doble de señal activa. El balanceo-desbalanceo puede realizarse electrónicamente 8

9 (amplificadores operacionales diferenciales) o con transformadores, existiendo además, en este último caso, un aislamiento galvánico. Fig. 3 Balanceo Electrónico Fig. 4 Ruido en una línea no balanceada Fig. 5 Ruido en una línea balanceada El sistema de conexionado XLR, cumple las normativas internacionales estándar (AES). Es recomendable usar cable apantallado de calidad para realizar cualquier tipo de conexión. En las fotos se muestra el tipo de conector. 9

10 Fig. 6 Conector hembra XLR Fig. 7 Conectores XLR La conexión queda como sigue: - MASA de la señal al pin nº 1 del conector XLR. - HOT (fase) de la señal al pin nº 2 del conector XLR. - COLD (contrafase) de la señal al pin nº 3 del conector XLR. Fig. 8 Modo de conexión en conector XLR Con referencia a los JACK balanceados, la foto muestra el tipo de conector de 6 mm. Fig. 9 Conector TRS Y la conexión es la siguiente: - Pin 1 MASA (GROUND) de la señal en el cuerpo - Pin 2 HOT (Fase) de la señal en la punta (tip) - Pin 3 COLD (contrafase) de la señal en el anillo (ring) 10

11 Fig. 10 Modo de conexión en un conector TRS Para el cableado de un conector no balanceado que originalmente tiene entrada balanceada, se siguen estas instrucciones: El cable de tierra (Ground, GND) va a la pata 1 y 3 del conector XLR. El cable + (hot o fase) va a la pata 2 del conector XLR. Fig. 11 Desbalanceo de un conector XLR Habiendo tenido esta consideración respecto a la señal de audio balanceada podemos dar paso a otros elementos, los micrófonos. Respecto a Micrófonos podemos decir que estos son transductores encargados de transformar la energía acústica en energía eléctrica, permitiendo así el registro, almacenamiento, procesamiento y transmisión de las señales de audio. Tanto los micrófonos como los altavoces, son los elementos más importantes, en cuanto a las características, que conforman las señales de audio. No existe el micrófono ideal, debido a la sencilla razón de que no existe un único ambiente acústico o un único tipo de música. Es por ello que el ingeniero de sonido tiene a su disposición una amplia gama de micrófonos, cada uno de los cuales sirve para ciertos casos particulares. Los micrófonos se pueden clasificar dependiendo de la forma en cómo se transforma la señal acústica en eléctrica. He aquí una breve explicación del comportamiento de diferentes tipos de micrófonos. Micrófonos de Carbón.Fueron los micrófonos utilizados durante mucho tiempo en los teléfonos. Su principio de funcionamiento se basa en el cambio de resistencia en los granos de carbón al ser comprimidos por el diafragma, al recibir éste las variaciones de presión sonora. 11

12 Fig. 12 Esquema Micrófono de Carbón En la curva de respuesta en frecuencia del micrófono de carbón se deducen sus pobres características que han hecho posible su casi desaparición del mercado. (Excepto en teléfonos económicos). Fig. 13. Respuesta en Frecuencia Micrófono de Carbón Micrófonos Piezoeléctricos.Estos micrófonos se basan en la capacidad que tienen los cristales piezoeléctricos de generar cargas eléctricas al ser sometidos a presión (En griego piezein = presión). Fig. 14 Esquema Micrófono Piezoeléctrico 12

13 Aunque su respuesta es mejor que el micrófono de carbón, no llega a ser suficientemente buena para grabaciones profesionales, por lo que se utiliza solo en micrófonos pequeños para voz. Fig. 15. Respuesta en Frecuencia Micrófono Piezoeléctrico Micrófonos Dinámicos (Bobina móvil).se basan en el principio de inducción electromagnética, según el cual, si un hilo conductor se mueve dentro de un campo magnético, en el conductor se inducirá un voltaje de acuerdo con la siguiente fórmula: Donde: e= Blv e = potencial inducido, en voltios. B = Densidad de flujo magnético, en teslas. l = longitud del conductor, en metros. v = velocidad del movimiento, en metros/s. Son micrófonos muy utilizados por su resistencia, fiabilidad y buena respuesta en frecuencia. 13

14 Fig. 16 Esquema Micrófono Dinámico (Bobina Móvil) Micrófono de Cinta. Este tipo de micrófono, también trabaja bajo el principio de inducción magnética y responde a la diferencia de presión sonora entre los dos lados de una cinta. Por eso recibe también el nombre de micrófono de gradiente de presión. Fig. 17 Esquema Micrófono de Cinta Debido a que responde a la diferencia de presión, este micrófono tiene una respuesta polar con un máximo en el eje perpendicular a la lámina, mientras que no responde a los sonidos laterales. Correspondería a un patrón bidireccional (ver figura 9) Micrófono de Condensador.Recordemos que un condensador almacena carga cuando se le suministra un potencial eléctrico. La ecuación que describe el fenómeno es: Q=CV 14

15 Donde: Q = carga, en Culombios. C = capacidad, en Faradios. V = potencial, en voltios. En un micrófono de condensador, la placa posterior está fija y alimentada con una tensión, mientras que la placa anterior, el diafragma, se desplaza al recibir variaciones de presión, ya que el interior del micrófono está a un presión constante igual a la presión atmosférica. La variación de la capacitancia, al cambiar la distancia entre las placas, producirá una variación de voltaje: Este tipo de micrófono produce la mejor respuesta de frecuencia por lo cual son los más utilizados en grabaciones profesionales. Debido a que responde a variaciones de presión se clasifican en los micrófonos de presión, y como consecuencia de ello tienen una respuesta omnidireccional. Fig. 18 Esquema Micrófono de Condensador Micrófono de Electret.Un material Electret tiene como característica la capacidad de mantener carga sin necesidad de una fuente de polarización, por lo cual tiene cada vez mayor popularidad por razones económicas. Fig. 19 Esquema Micrófono de Electret 15

16 Características direccionales básicas de los micrófonos. Una de las características más importante de los micrófonos, es su direccionalidad, ya que, de acuerdo con cada tipo ambiente acústico o del programa a grabar, se requerirá un patrón polar distinto. Existen tres tipos básicos de patrones: unidireccional, bidireccional y omnidireccional, aunque se pueden conseguir otros patrones combinando los tipos básicos. La ecuación polar, en su forma general es: Donde A+B=1 Los valores particulares de A y B definirán el tipo de respuesta. Por lo cual tenemos que: A=1 y B=0: Patrón Omnidireccional. En este caso el micrófono responde sólo a variaciones de presión. Fig. 20 Patrón Omnidireccional 16

17 A=0 y B=1: Patrón Bidireccional. En este caso se tiene que el micrófono responde sólo a velocidad (o gradientes de presión). Fig. 21 Patrón Bidireccional A=B=0.5: patrón del tipo Cardioide. Este sistema equivale a sumar un elemento de velocidad con uno de presión: Fig. 22 Patrón Cardioide 17

18 A= y B=0.625: patrón Supercardioide. Fig. 23 Patrón Supercardioide A=0.25 y B=0.75: patrón del tipo Hiper-cardioide. Fig. 24 Patrón Hipercardioide 18

19 Las características fundamentales de los diversos patrones se resumen en la gráfica siguiente: Fig. 25 Características fundamentales de los diversos patrones de captación En la figura, se define REE (" Random Energy Efficiency") como la cantidad de ruido ambiente que capta el micrófono en relación a lo que captaría un micrófono omnidireccional a la misma distancia y con la misma sensibilidad (se indica en db). El Factor de Distancia DF se refiere a cuanto debemos alejar un micrófono para que capte la misma relación de sonido directo respecto al ruido ambiente teniendo como referencia a un micrófono omnidireccional colocado a un metro de la fuente. Así en cuestión practica, los objetivos que perseguimos mediante la búsqueda del equilibrio tonal del micrófono van a ser: a) Obtener un nivel adecuado con un mínimo de distorsión b) La discriminación de "ruidos": fuentes no deseadas Para conseguir éstos aspectos, deberemos pasar a la toma de decisiones entre un micrófono ó varios, y seleccionar la direccionalidad y frecuencia adecuada para cada caso o fuente. Así mismo, también va a ser importante la colocación y distancia del micrófono en relación a la fuente sonora. 19

20 Teniendo en cuenta las condiciones de búsqueda del equilibrio tonal, pasamos a describir, a modo práctico, una gama de micrófonos especialmente concebida para dar las mejores condiciones para cada uno de los instrumentos o fuentes. Las especificaciones siguientes son de los micrófonos más utilizados y los que mejor responden en la sonorización en vivo: Micrófono vocal SM58. El legendario micrófono para voces de Shure está sintonizado para acentuar la calidez y la nitidez de vocalistas principales y coros. Es el micrófono que los artistas de todo el mundo eligen constantemente. El SM58 de Shure es un micrófono dinámico vocal unidireccional (cardioide), diseñado para uso vocal profesional en presentaciones en vivo, grabaciones en estudio y refuerzo de sonido. Un filtro esférico incorporado de gran efectividad reduce significativamente el ruido de descarga producido por el viento y la respiración. Un patrón polar cardioide aísla la fuente de sonido principal y, al mismo tiempo, reduce el ruido de fondo no deseado. El SM58 tiene una respuesta superior de adaptación a las voces para un sonido que es un estándar internacional. Su diseño reforzado, su sistema de montura anti-vibratoria de calidad comprobada, y su rejilla de malla de acero garantizan que el SM58 responderá de manera constante, aun si se lo maneja con movimientos bruscos. En lugares cerrados o al aire libre, para cantar o para hablar, el SM58 es definitivamente el preferido de los profesionales. Características Respuesta de frecuencia adaptada a las voces, con atenuación mejorada de rangos medios y graves. Patrón polar cardioide uniforme que aísla la fuente de sonido principal y minimiza el ruido de fondo no deseado. Sistema de montura anti-vibratoria neumática que reduce el ruido de manejo. Eficaz filtro esférico para viento y descarga incorporado. Adaptador para pie resistente a roturas, con capacidad de giro de 180º. Con la calidad, la resistencia y la confiabilidad legendarias de Shure. Dinámico, cardioide (unidireccional). Especificaciones Tipo Dinámico (bobina móvil) Respuesta de frecuencia 50 a Hz 20

21 Fig. 26 Respuesta en Frecuencia Micrófono SM 58 Patrón polar Unidireccional (cardioide), simétrico al girar respecto al eje del micrófono, uniforme con frecuencia Sensibilidad (a Hz, circuito de voltaje abierto) -54,5 dbv/pa (1,85 mv) 1 Pa = 94 db NPS Impedancia La impedancia nominal es de 150 ohmios (real de 300 ohmios) para conectar con entradas de micrófonos de baja impedancia nominal Polaridad La presión positiva en el diafragma produce una señal positiva en el pin 2 en relación al pin 3. Conector Conector de audio profesional de tres pines (macho tipo XLR) Estructura externa Con rejilla de malla de acero esférica de metal moldeado gris oscuro esmaltado, con acabado mate, de color plateado Medidas generales Consulte la Guía para el usuario Peso neto 298 gramos (10.5 onzas) Fig. 27 Micrófono SM 58 21

22 Micrófono para instrumentos SM57 El micrófono dinámico unidireccional SM57 de Shure es excepcional para captación de instrumentos musicales o para voces. Con su sonido brillante y nítido y su aumento de presencia cuidadosamente modificado, el SM57 es ideal para el refuerzo de sonido en vivo y las grabaciones. Tiene un patrón polar cardioide extremadamente eficaz que aísla la fuente de sonido principal y a la vez minimiza el ruido de fondo. En estudio, es excelente para grabar batería, guitarras e instrumentos de viento de madera. Para instrumentos musicales o voces, el SM57 es una elección constante de intérpretes profesionales. También es el micrófono estándar utilizado en el podio del Presidente de los EE. UU. desde hace más de 30 años. Su desempeño sobresaliente, confiabilidad legendaria, y diversidad de aplicaciones hacen de este caballito de batalla la elección de intérpretes, productores, e ingenieros de sonido de todo el mundo. Características Con respuesta de frecuencia modificada para una reproducción instrumental nítida y una rica captación de voces. Reproducción de calidad profesional para microfonía de batería, percusión y amplificación de instrumentos Patrón polar cardioide uniforme que aísla la fuente de sonido principal y reduce el ruido de fondo no deseado. Sistema de montura anti-vibratoria neumática que reduce el ruido de manejo. Extremadamente duradero en las condiciones de uso más exigentes. Especificaciones Tipo Dinámico Respuesta de frecuencia 40 a 15,000 Hz Fig. 28 Respuesta en Frecuencia Micrófono SM 57 22

23 Patrón polar Unidireccional (cardioide), simétrico al girar respecto al eje del micrófono, uniforme con frecuencia Sensibilidad (a Hz) Voltaje de circuito abierto: -56,0 dbv/pa* (1,6 mv) (1 Pa = 94 db NPS) Impedancia La impedancia nominal es de 150 ohmios (real de 310 ohmios) para conectar con entradas de micrófonos de baja impedancia nominal. Polaridad La presión positiva en el diafragma produce una señal positiva en el pin 2 en relación al pin 3. Conector Conector de audio profesional de tres pines (macho tipo XLR) Estructura externa De acero moldeado gris oscuro esmaltado con rejilla de policarbonato y una pantalla de acero inoxidable. Medidas Consulte la Guía para el usuario Peso neto (con cable) 284 gramos (10 onzas) Fig. 29 SM 57 Micrófono de bombo Beta 52A, dinámico supercardioide El Beta 52A es un micrófono dinámico de salida alta con una respuesta de frecuencia adaptada diseñada específicamente para bombos y otros instrumentos muy graves. Ofrece un ataque y golpe formidables, y un sonido de calidad de estudio aun con niveles de presión de sonido extremadamente altos. El Beta 52A tiene un patrón supercardioide modificado en todo su rango de frecuencia para garantizar una alta ganancia antes de retroalimentación y un excelente rechazo del sonido no deseado. Un adaptador para pedestal incorporado con un conector XLR integrado simplifica la instalación, 23

24 particularmente si el micrófono se coloca dentro de un bombo. El adaptador para pedestal mantiene la posición del micrófono fija y resiste el deslizamiento, aun sujeto a fuertes golpes y vibraciones. Una rejilla de malla de acero reforzado protege al Beta 52A del maltrato y el desgaste asociados con las giras. Características Respuesta de frecuencia adaptada específicamente a bombos e instrumentos muy graves. Un adaptador para pedestal con un conector XLR integrado simplifica la instalación, especialmente dentro de un bombo. Interpretación con calidad de estudio, aun con niveles de presión de sonido extremadamente altos. Patrón supercardioide para una alta ganancia antes de retroalimentación, y un rechazo superior del ruido no deseado. Rejilla de malla de acero reforzado que resiste el desgaste y el maltrato. El avanzado sistema de montaje neumático resistente a golpes minimiza la transmisión del ruido mecánico y la vibración. Imán de neodimio para salida con alta relación de señal a ruido. Baja sensibilidad a distintas impedancias de carga. Con la calidad y la confiabilidad legendarias de Shure. Especificaciones Tipo Dinámico (bobina móvil) Respuesta de frecuencia 20 a Hz Fig. 30 Respuesta en Frecuencia Micrófono Beta 52A NOTA: La curva a continuación muestra la respuesta respecto al eje a una distancia de dos pies de una fuente de sonido uniforme. Su respuesta puede variar, según la posición del micrófono. Patrón polar Supercardioide, simétrico al girar respecto al eje del micrófono 24

25 Nivel de salida (a Hz) Voltaje de circuito abierto: -64 dbv/pa* (0,6 mv) *1 Pa = 94 db NPS Impedancia La impedancia nominal es de 150 ohmios (real de 45 ohmios) para conectar con entradas de micrófonos de baja impedancia nominal Ajuste de fase La presión positiva en el diafragma produce una señal positiva en el pin 2 en relación al pin 3. Máximo NPS 174 db a 1000 Hz (estimada) Conector Conector de audio profesional de tres pines (macho tipo XLR) Estructura externa De metal moldeado pintado con esmalte azul plateado, con rejilla de acero reforzado con acabado mate Adaptador para pedestal ajustable Integrado, con cierre dinámico, ajustable a 180º, con rosca estándar de 5/8-27 Peso neto 605 gramos (21,6 onzas) Fig. 31 Micrófono Beta 52A Micrófono de bombo Beta 91 condensador cardioide Para bombos y otros instrumentos muy graves, nada se compara al micrófono Beta 91 de Shure. La cápsula de condensador del micrófono Beta 91 combina un ataque y golpe superior para sonido de calidad de estudio, aun en los niveles de presión de sonido extremadamente altos que se encuentran dentro de un bombo. Su diseño de efecto delimitador produce una respuesta a las frecuencias bajas fuerte y sólida que ha sido adaptada específicamente para aplicaciones con bajos intensos. 25

26 Su patrón cardioide ofrece una ganancia antes de retroalimentación sobresaliente y un rechazo superior de sonido no deseado, lo que hace del Beta 91 un micrófono ideal para aplicaciones de conciertos en vivo. Además el discreto diseño del Beta 91 elimina la necesidad de equipos de montaje externos, mientras que su cable Triple-Flex de alta resistencia representa una mejora significativa si se lo compara con su muy exitoso predecesor, el SM91A. Y todo esto reunido en un diseño duradero que cumple con los legendarios estándares de calidad, confiabilidad y gran sonido de Shure. Características Respuesta de frecuencia adaptada específicamente para bombos y otros instrumentos. Amplio rango dinámico para uso en entornos con alto NPS. El discreto diseño no necesita equipo de montaje externo. Con cable desmontable para guardarlo más fácilmente. Con la calidad, la resistencia y la confiabilidad legendarias de Shure. Especificaciones Tipo Condensador cardioide (polarización electrostática) Respuesta de frecuencia 20 a 20,000 Hz Fig. 32 Respuesta en Frecuencia Micrófono Beta 91 (Medida a 304,8 mm (1 pie) de una fuente de sonido esférica, condiciones de campo libres) Patrón polar Medio cardioide (cardioide en el hemisferio por encima de la superficie de montaje), uniforme con frecuencia, simétrico respecto al eje. 26

27 Nivel de salida (a Hz) Voltaje de circuito abierto: -59 dbv/pa* (1,1 mv) típica *1 Pa = 94 db NPS Máximo NPS (20 a Hz, menos del 1% de THD) Carga de 2,5 kilo-ohmios: 160 db Carga de 1 kilo-ohmios: 156 db Nivel de corte de la salida del preamplificador (20 a Hz, menos del 1% de THD*) Carga de 2,5 kilo-ohmios: 6 dbv (2,0 V) Carga de 1 kilo-ohmios: 2 dbv (1,26 V) Rango dinámico (A 20 a Hz, menos del 1% de THD, carga de 2,5 kilo-ohmios) 125 db (máx. NPS menos ruido con ponderación A) Ruido de salida 35 db NPS (típica), con ponderación A Relación señal a ruido 59 db a 94 db NPS Impedancia de salida 150 ohmios (real) Polaridad La presión positiva en el diafragma produce una señal positiva en el pin 2 en relación al pin 3. Energía Phantom Power: 48 VCC +/-4 VCC (IEC /DIN ), pines positivos 2 y 3. Captación de zumbido electromagnético Equivalente -7,5 db NPS en un campo de 1 milioersted (60 Hz) Cable Cable de 4,57m (15 pies), de alta resistencia, blindado de dos conductores, conectores TA4F a TA3F. *THD del preamplificador del micrófono cuando la señal de entrada aplicada es equivalente a la salida de la cápsula (a un NPS específico). Estructura externa Estructura de aleación de zinc moldeado, pintada color negro mate, con rejilla del mismo color. Medidas 95 mm x 129 mm x 19 mm (3,75 x 5,08 x 0,75 pulg.) Peso neto 382 gramos (13,5 onzas) sin cable 27

28 Fig. 33 Micrófono Beta 91 Micrófono dinámico supercardioide Beta 56A para redoblante/tom El micrófono compacto Beta 56A es un micrófono dinámico supercardioide de alta salida diseñado para el refuerzo de sonido profesional y proyectos de grabación de estudio. Su patrón polar supercardioide (extremadamente uniforme) proporciona una ganancia alta antes de retroalimentación y un excelente rechazo del ruido no deseado. Un adaptador para pedestal de cierre dinámico incorporado con un conector XLR integrado simplifica la instalación. El adaptador para pedestal mantiene el micrófono asegurado en su lugar, aun si lo golpea un palillo. Las aplicaciones tradicionales del Beta 56A incluyen microfonía de proximidad para toms (y otros instrumentos de percusión), así como instrumentos de viento de metal y de madera, y amplificadores de guitarra. Características La respuesta de frecuencia adaptada ofrece un sonido con calidad de estudio para la batería, los instrumentos amplificados y los metales. El adaptador para pedestal incorporado con sistema de cierre dinámico y el conector XLR simplifican la instalación y ofrecen una mayor flexibilidad. Patrón supercardioide uniforme para una alta ganancia antes de retroalimentación y un rechazo superior del sonido fuera del eje principal. El diseño compacto reduce el amontonamiento en el escenario. Rejilla de malla de acero reforzado que resiste el desgaste y el maltrato. Imán de neodimio para salida con alta relación de señal a ruido. Muy poco afectado por la variación de la impedancia de carga. El avanzado sistema de montaje neumático resistente a golpes, minimizando la transmisión del ruido mecánico y la vibración. Con la calidad y la confiabilidad legendarias de Shure. Especificaciones Tipo Dinámico (bobina móvil) Respuesta de frecuencia 50 a Hz 28

29 Fig. 34 Respuesta en Frecuencia Micrófono Beta 56 NOTA: La curva a continuación muestra la respuesta respecto al eje a una distancia de dos pies de una fuente de sonido uniforme. Su respuesta puede variar, según la posición del micrófono. Patrón polar Supercardioide, simétrico al girar respecto al eje del micrófono, uniforme con frecuencia Nivel de salida (a Hz) Voltaje de circuito abierto -51 dbv/pa (2.8 mv) (1 Pa = 94 db NPS) Impedancia La impedancia nominal es de 150 ohmios (real de 290 ohmios) para conectar con entradas de micrófonos de baja impedancia nominal Polaridad La presión positiva en el diafragma produce una señal positiva en el pin 2 en relación al pin 3. Conector Conector de audio profesional de tres pines (macho tipo XLR) Estructura externa De metal moldeado pintado con esmalte azul plateado, con rejilla de malla de acero reforzado con acabado mate Adaptador para pedestal con cierre, ajustable Integrado, con cierre dinámico, ajustable a 180º, con rosca estándar de 5/8-27 Peso neto 468 gramos (16,7 onzas) 29

30 Fig. 35 Micrófono Beta 56 Micrófono para instrumentos KSM137, condensador cardioide El KSM137 de Shure es un micrófono de condensador de direccionamiento frontal con un patrón polar cardioide. Diseñado para uso en estudio, pero lo suficientemente reforzado para aplicaciones en vivo, el KSM137 puede soportar niveles de presión de sonido extremadamente altos. Su bajo nivel de ruido propio y respuesta de frecuencia extendida lo hacen ideal para grabar instrumentos musicales. Características de desempeño Respuesta de frecuencia extendida Ruido propio bajo Reproducción excepcional de sonidos de baja frecuencia Puede soportar altos niveles de presión de sonido (NPS) Nivel de salida alto Sin distorsión de cruce Respuesta polar uniforme Rechazo de modo común superior y supresión de interferencia de radio frecuencia APLICACIONES Algunas aplicaciones tradicionales del KSM137 están enumeradas a continuación. Sin embargo, el uso del micrófono es una cuestión de gusto personal. El KSM137 puede utilizarse para diversas aplicaciones además de las aquí mencionadas. Instrumentos acústicos: como piano, guitarra, batería, percusión, cuerdas Instrumentos de viento: de metal y de madera Instrumentos de baja frecuencia: contrabajo, bajo eléctrico, bombo Microfonía suspendida: batería o percusión Conjuntos: corales u orquestales Captación de ambiente de la sala: amplificador de guitarra o batería 30

31 El entorno acústico y la ubicación del micrófono afectan enormemente el sonido que se obtiene al poner un micrófono en una fuente. Quizá necesite experimentar con la ubicación del micrófono y el tratamiento de la sala para obtener el mejor sonido general para cada aplicación. Características Un patrón polar cardioide altamente consistente. Diafragma Mylar ultradelgado, de baja masa, enchapado en oro de 24 quilates, ultra fino, de 2,5 micrones para una excelente respuesta transiente. Preamplificador de primera clase, discreto y sin transformador para mayor transparencia, respuesta transiente extremadamente rápida y sin distorsión de cruce, con mínima distorsión armónicas y de intermodulación. Componentes electrónicos de primera calidad, incluidos conectores internos y externos enchapados en oro. Filtro subsónico que elimina las reverberaciones de alta frecuencia (menos de 17 Hz) causada por la vibración mecánica. Atenuador seleccionable de 15 db para manejar niveles de presión de sonido (NPS) extremadamente altos. Atenuador seleccionable de 3 posiciones (0 db, 15 db, y 25 db) para manejar niveles de presión de sonido (NPS) extremadamente altos. Filtro de baja frecuencia seleccionable de tres posiciones que reduce el ruido de fondo y contrarresta el efecto de proximidad. Especificaciones Tipo de cápsula Condensador permanentemente polarizado Respuesta de frecuencia 20 a Hz Fig. 36 Respuesta en Frecuencia Micrófono KSM

32 Patrón polar direccional Cardioide Impedancia de salida 150 ohmios (real) Interruptor de atenuación Atenuación de 0, 15 o 25 db Interruptor de respuesta de baja frecuencia Plana; -6 db/octava por debajo de los 115 Hz; -18 db/octava por debajo de 80 Hz Phantom Power 48 VCC +/-4 VCC (IEC-26815/DIN ), pines positivos 2 y 3 Consumo de corriente 4,65 ma típica a 48 VCC Rechazo de modo común >50 db, de 20 a Hz. Polaridad La presión positiva en el diafragma produce una señal positiva en el pin 2 de salida en relación al pin 3. Medidas y peso 20 mm (0,8 pulg.) diámetro, 122 mm (4,8 pulg.) largo; 100 gramos (3,5 onzas) Sensibilidad (típica, a 1000 Hz; 1 Pa = 94 db NPS) -37 dbv/pa Ruido propio (típico, NPS equivalente; con ponderación A, IEC 651) 14 db NPS máximo a 1 Hz Carga de 5000 ohmios (Atenuador activado): 145 (160, 170) db Carga de 2500 ohmios (Atenuador activado): 139 (154, 164) db Carga de 1000 ohmios (Atenuador activado): 134 (149, 159) db Nivel de corte de salida* Carga de 5000 ohmios: 15 dbv Carga de 2500 ohmios: 9 dbv Carga de ohmios: 3 dbv 32

33 Rango dinámico Carga de 5000 ohmios: 131 db Carga de 2500 ohmios: 125 db Carga de ohmios: 120 db Relación señal a ruido** 80 db *20 a Hz, THD < del 1% THD del preamplificador del micrófono cuando la señal de entrada aplicada es equivalente a la salida de la cápsula a un NPS específico. **La relación señal a ruido es la diferencia entre 94 db NPS y el NPS equivalente del ruido propio con ponderación A. Fig. 37 Micrófono KSM 137 Micrófono para instrumentos SM81, condensador cardioide El SM81 de Shure es un micrófono condensador unidireccional (cadioide) de alta calidad, diseñado para televisión, radio, refuerzo de sonido y grabaciones de estudio. Su amplia respuesta de frecuencia, características de bajo ruido y baja susceptibilidad a las frecuencias de radio lo han convertido en un estándar para aplicaciones relacionadas con instrumentos acústicos, especialmente guitarra, piano y platillos. Características El SM81 tiene un diseño reforzado. Funciona con Phantom Power y en muy distintas condiciones de temperatura y humedad. Está equipado con un adaptador giratorio, bloqueo del interruptor del atenuador, pantalla anti-viento de espuma, y estuche para guardarlo y transportarlo. Respuesta de frecuencia de 20 a Hz. Curva de respuesta plana para una reproducción precisa de fuentes de sonido. Nivel de corte de ruido bajo y salida alta. Baja distorsión en un amplio rango de impedancias de carga. Patrón polar cardioide, uniforme con la frecuencia y simétrico con respecto al eje, para proporcionar un máximo rechazo y una mínima coloración de los sonidos fuera del eje. Baja susceptibilidad a la radio frecuencia. Respuesta de baja frecuencia 33

34 seleccionable: plana, atenuación de 6 o 18 db/octava. Interruptor del atenuador bloqueable 0 db/10 db. Phantom Power (tensiones DIN de 12 a 48 VCC). Construcción de acero reforzado para mayor durabilidad. Utilizable en distintas condiciones de temperatura y humedad. Especificaciones Tipo Condensador (polarización electrostática) Respuesta de frecuencia 20 a 20,000 Hz Fig. 38 Respuesta en Frecuencia Micrófono SM 81 Patrón polar Respuesta cardioide (unidireccional), uniforme con frecuencia, simétrico respecto al eje Impedancia de salida Nominal de 150 ohmios (real de 85 ohmios) Impedancia de carga mínima recomendada: 800 ohmios (Puede utilizarse con cargas tan bajas como 150 ohmios con nivel de corte reducido) Configuración de salida y conector Salida balanceada, acoplada con el transformador, conector XLR macho Sensibilidad (a Hz) Voltaje de circuito abierto: -45 dbv/pascal (5,6 mv) (1 Pascal = 94 db NPS) Nivel de corte (a Hz) Carga de 800 ohmios: -4 dbv (0,63 V) Carga de 150 ohmios: -15 dbv (0,18 V) 34

35 Distorsión armónica total Menor que el 0,5%(131 db NPS a 250 Hz en carga de 800 ohmios) NPS máximo (a Hz) Carga de 800 ohmios: 136 db (atenuador a 0) 146 db (atenuador a -10) Carga de 150 ohmios: 128 db (atenuador a 0) 138 db (atenuador a -10) Captación de zumbido Equivalente -3 db NPS en un campo de milioersted (60 Hz) Ruido propio (niveles de presión de sonido equivalentes, medido con medidor de voltios de valor rms verdadero) 16 db típico, con ponderación A 19 db típica, ponderado por DIN Relación señal a ruido 78 db (IEC 651)* a 94 db NPS *La relación señal a ruido es la diferencia entre la salida del micrófono a 94 db NPS y el ruido propio con ponderación A. Protección de sobrevoltaje y polaridad inversa Voltaje externo máximo aplicado a los pines 2 y 3 en relación al pin 1: +52 VCC Protección de polaridad inversa: 200 ma máx. (Nivelado por diodo) Polaridad La presión positiva en el diafragma produce una señal positiva en el pin 2 en relación al pin 3. Capacidad de la cápsula 54 pf Posiciones del interruptor de respuesta de baja frecuencia Plano, -6 db/octava por debajo de 100 Hz; -18 db/octava por debajo de 80 Hz Posiciones del interruptor del atenuador (bloqueable) 0 o -10 db Energía Voltaje de alimentación: 11 a 52 VCC, positiva, pines 2 y 3 Consumo de corriente: 1,2 ma máx. Condiciones ambientales Temperatura: Para guardarlo: -29 a 74 ºC (-20 a 165 ºF) En funcionamiento: -6.7 a 49 ºC (20a 120 ºF) Humedad: Para guardarlo 0 a 95% de humedad relativa a temperatura ambiente (72 a 80 ºF, 22 a 27 ºC) Estructura externa Construcción de acero con acabado de pintura metálica de vinilo y pantallas de acero inoxidable Medidas Consulte la Guía para el usuario Peso Neto: 230 gramos (8 onzas) Con embalaje: 740 gramos (1 lb, 10 onzas) 35

36 Fig. 39 Micrófono SM 81 Utilizadas también son las Cajas de inyección directa (caja DI), éstas son un conversor, una unidad especial de interconexión. Las siglas DI provienen de la terminología inglesa y significan en español inyección directa. La caja DI se encarga de transformar la señal procedente de una línea no balanceada en una señal equilibrada de baja impedancia susceptible de ser transportada por una línea balanceada. Las cajas DI son muy utilizadas, porque la mayoría de consolas sólo poseen entradas para líneas equilibradas. Pero no es su única aplicación. Se usan desde el ámbito doméstico al más profesional. Existen dos tipos de cajas DI: las pasivas y las activas. Caja DI pasiva: no requiere ninguna alimentación. Sus principales ventajas es que son baratas y simples. Caja DI activa: requieren alimentación, porque además de la transformación permiten modificar la señal electrónicamente, introducir atenuación, filtros paso alto o paso bajo etc. Fig. 40 Caja Pasiva Fig. 41 Caja Activa 36

37 Continuando con el estudio de cada elemento ha llegado el momento de hablar de Altavoces, también conocidos como bafles y, en América Latina, como parlantes, altoparlantes o bocinas, decimos que son dispositivos utilizados para la reproducción de sonido. Altavoz y pantalla acústica no son sinónimos, pues uno o varios altavoces pueden formar parte de una pantalla acústica. El altavoz es un transductor, en concreto, un transductor electroacústico, en el que la transducción sigue un doble procedimiento: eléctrico-mecánico-acústico. En la primera etapa convierte las ondas eléctricas en energía mecánica, y en la segunda convierte la energía mecánica en energía acústica. Es por tanto la puerta por donde sale el sonido al exterior desde los aparatos que posibilitaron su amplificación, su transmisión por medios telefónicos o radioeléctricos, o su tratamiento. El sonido se transmite mediante ondas sonoras a través del aire. El oído capta estas ondas y las transforma en impulsos nerviosos que llegan al cerebro. Si se dispone de una grabación de voz, de música en soporte magnético o digital, o si se recibe estas señales por radio, se dispondrá a la salida del aparato de unas señales eléctricas que deben ser convertidas en sonidos audibles; para ello se utiliza el altavoz. Fig. 42 Altavoz Características de los altavoces Las principales características de un altavoz son: Respuesta en frecuencia. Impedancia. Potencia. 37

38 Sensibilidad. Rendimiento. Distorsión. Directividad. Respuesta en frecuencia La respuesta en frecuencia del altavoz no es plana. El altavoz ideal debería dar una respuesta uniforme, es decir, igual a todas las frecuencias, pero este altavoz no existe. En las especificaciones técnicas viene indicada la respuesta en frecuencia: Los altavoces de alta calidad son los que tienen un margen de variación de 6 db para el margen audible de los 20 Hz - 20 khz. Fuera de los sistemas de alta calidad, también son aceptables las variaciones de 3 db en un margen de 100 Hz a 15 KHz. La banda conflictiva es la de los graves, por ello, no se empieza la medición en los Hz, sino que se eleva esta cifra hasta los 80 Hz. En las especificaciones técnicas también suele venir la curva de respuesta en frecuencia, pero hay que tener en cuenta que los fabricantes probablemente hayan hecho sus mediciones en las condiciones más favorables, por lo que los resultados serán superiores a los reales. Potencia Hace referencia a la potencia eléctrica que entra en el altavoz (no a la potencia acústica). Es la cantidad de energía (en vatios) que se puede introducir en el altavoz antes de que distorsione en exceso o de que pueda sufrir desperfectos. Dentro de la potencia se diferencia entre potencia nominal y potencia admisible. Potencia nominal Potencia máxima, en régimen continuo, que puede soportar el altavoz antes de deteriorarse. Si se hace trabajar al altavoz por encima de esa potencia nominal se podrá dañar irremediablemente el altavoz ya que éste no podrá disipar el calor producido por la corriente eléctrica que circula por la bobina y ésta puede fundir el aislante que recubre el hilo de cobre que la forma, provocando cortocircuitos o cortándose la bobina por fusión del hilo de cobre. La fórmula para obtener la potencia eléctrica de entrada necesaria es: Donde: P = potencia eléctrica I = intensidad 38

39 Z = impedancia Potencia media máxima o potencia de régimen Corresponde a la potencia máxima que se puede aplicar al altavoz de forma continua. Determina la potencia máxima que puede disipar la bobina (en forma de calor) sin que ésta se queme por exceso de temperatura. A veces se encuentra como Potencia RMS, pero esto es incorrecto, pues el apelativo RMS solo tiene sentido para voltajes y corrientes, no para potencias. Potencia de pico máximo o potencia admisible Potencia máxima impulsiva (un pico de señal), que puede soportar cada cierto tiempo el altavoz antes de deteriorarse. Corresponde al valor máximo instantáneo de potencia que puede aplicarse durante un tiempo muy corto. Este valor está muy relacionado con otra limitación de los altavoces que es el máximo recorrido de la bobina sin que se destruya el diafragma (esto se denomina desconado del altavoz). Esta potencia es mayor que la potencia media máxima. Estas dos anteriores son quizás las más importantes pero existen otras cuya medida es importante para conocer el comportamiento de los altavoces a corto, mediano y largo plazo. Potencia PMPO Es una especificación de potencia común en equipos de consumo como radio grabadores o mini componentes y representa una especie de valor pico durante un tiempo extremadamente corto (frecuentemente 10ms), dando valores mayores a la de la potencia pico máximo. Es importante aclarar que esta especificación es del altavoz y no del amplificador que lo alimenta, lo que puede dar falsas expectativas al comprar un equipo. Se trata de una medida máxima en un corto tiempo, pues aunque un altavoz diga que alcanza, por ejemplo, 200 watts P.M.P.O., generalmente su potencia real (RMS) es la mitad de lo que alcanza el pico; es decir, su potencia real seria de 100 watts. Potencia eléctrica a corto plazo (PMUS) Especifica el máximo valor de la potencia con que puede trabajar el altavoz (sobre la impedancia nominal) sin que sufra daños permanentes, cuando se le excita con una señal de prueba que simula el espectro musical durante 1 segundo o más pero no pasa de un minuto. Potencia eléctrica a largo plazo (PNOM) Especifica el máximo valor de la potencia con que puede trabajar el altavoz (sobre la impedancia nominal) sin que sufra daños permanentes, cuando se le excita con una señal de prueba que simula el espectro musical durante 1 minuto; también a futuro hace mucho daño en el sentido auditivo. 39

40 Potencia continua senoidal Especifica el máximo valor de la potencia con que puede trabajar el altavoz (sobre la impedancia nominal) sin que sufra daños permanentes (mecánicos o térmicos), cuando se le excita con una señal senoidal continua en una determinada banda de frecuencias. Potencia de ruido Especifica el máximo valor de la potencia con que puede trabajar el altavoz (sobre la impedancia nominal) sin que sufra daños permanentes (mecánicos o térmicos), cuando se le excita con una señal ruidosa en alguna banda del espectro. Un parámetro importante (y muy relacionado con la potencia) de los altavoces es la eficiencia. La eficiencia es una medida del rendimiento de la transducción eléctrica-acústica. Es la relación de la potencia acústica del altavoz y la potencia eléctrica necesaria para ello: La eficiencia de un altavoz nunca supera el 50% y generalmente es menor al 10%. En equipos domésticos (inclusive de alta calidad), la eficiencia es del orden de 0.5-1%. Afortunadamente, no se requiere una potencia acústica elevada para obtener un elevado volumen sonoro. Impedancia La impedancia es la oposición que presenta cualquier dispositivo al paso de pulsos suministrados por una fuente de audio (esta corriente no es ni alterna, ni directa, es una combinación de las dos la cual no tiene ciclos definidos) y se mide en Ohmios En los altavoces el valor de la impedancia varía en función de la frecuencia, con lo que en las especificaciones técnicas de cada modelo de altavoz nos vendrá una curva con esta relación impedancia-frecuencia, amén de que se nos indique la resistencia (impedancia para una frecuencia concreta que sirva de referencia, generalmente, los 0 Hz, aunque también hay muchos fabricantes que optan por los 50 Hz). Si queremos obtener una transferencia máxima de energía entre la fuente de sonido (el amplificador) y el altavoz, las impedancias del altavoz debe ser la mínima aceptada por el amplificador. Las impedancias normalizadas de los altavoces son 2, 3.2, 4, 6, 8, 16 y 32 ohmios, pero las más utilizadas son 4 en audio car, 6 para sistemas mini componentes, 8 para los sistemas de alta fidelidad, 16 para sistemas de surround y auriculares. 40

41 Sensibilidad Es el grado de eficiencia en la transducción electroacústica. Es decir, mide la relación entre el nivel eléctrico de entrada al altavoz y la presión sonora obtenida. Suele darse en db/w, medidos a 1 m de distancia y aplicando una potencia de 1 W al altavoz (2,83 V sobre 8 Ω). Los altavoces son transductores electroacústicos con una sensibilidad muy pobre. Esto se debe a que la mayor parte de la potencia nominal introducida en un altavoz se disipa en forma de calor. En los altavoces, a diferencia del micrófono, la sensibilidad no es un indicativo de calidad sonora, pues la práctica ha demostrado que altavoces de inferior sensibilidad producen mejor coloración sonora. Rendimiento El rendimiento mide el grado de sensibilidad del altavoz. Es el tanto por cien que indica la relación entre la Potencia acústica radiada y la Potencia eléctrica de entrada. Potencia acústica / potencia eléctrica x 100. Distorsión El altavoz es uno de los sistemas de audio que presenta mayor distorsión, por lo que los fabricantes no suelen suministrar al consumidor las cifras de distorsión de sus altavoces. La distorsión tiene causas muy variadas: flujo del entrehierro, vibraciones parciales, modulación de frecuencia sobre el diafragma, alinealidad de las suspensiones, etc. Directividad La mayor parte de la distorsión se concentra en el segundo y tercer armónico, por lo que afectará en mayor medida a los tonos graves. Se trata de una distorsión en torno al 10%. En las medias y altas frecuencias esta distorsión es proporcionalmente mucho menor y no llega al 1%, aunque en las gargantas de bocinas de alta frecuencia esta distorsión se dispara hasta un margen del 10-15%. Indica la dirección del sonido a la salida del sistema, es decir, el modo en el que el sonido se disipa en el entorno. En realidad, ningún altavoz da una respuesta, pues sea cual sea su direccionalidad global, siempre son más direccionales cuando se trata de altas frecuencias (agudos) que cuando se trata de bajas frecuencias (graves). 41

42 La forma más gráfica de dar la directividad es mediante un diagrama polar, que normalmente es recogido en las especificaciones, pues cada modelo tiene una respuesta concreta. Un diagrama polar es un dibujo técnico que refleja la radiación del altavoz en el espacio en grados para cada punto de sus ejes (horizontal y vertical). Dependiendo de su directividad podemos decir que un cono de altavoz es: OMNIDIRECCIONAL. BIDIRECCIONAL CARDIOIDE. Omnidireccional o no direccional Radian igual en todas direcciones, es decir, en los 360º.Por la importancia de la frecuencia de resonancia del propio altavoz, es un diagrama polar muy poco utilizado en altavoces. Los altavoces que utilizan esta direccionalidad requieren de grandes cajas acústicas. Fig. 43 Patrón Omnidireccional Bidireccional El diagrama polar tiene forma de ocho. Emiten sonido tanto por delante como por detrás, mientras que son prácticamente mudos en los laterales. Los ángulos preferentes se sitúan en torno a los 100º. Los diagramas polares bidireccionales no se utilizan demasiado por idénticas razones que los omnidireccionales: requieren de grandes cajas acústicas. 42

43 Fig. 44 Patrón Bidireccional Unidireccionales Son los altavoces que emiten el sonido en una dirección muy marcada y son relativamente muertos en las otras. Dentro de los direccionales, los más utilizados son los cardioides. El altavoz cardioide se llama así porque su diagrama polar tiene forma de corazón, lo que se traduce en que radian hacia la parte frontal del micro y tienen un mínimo de sensibilidad en su parte posterior, donde se produce una atenuación gradual. El ángulo preferente lo alcanza en un ángulo de 160º. Fig. 45 Patrón Unidireccional 43

44 Carga Eléctrica El alimento de los sistemas de sonido es la electricidad. Si dicho alimento es deficiente los sistemas de sonido no funcionarán correctamente (y sin alimento simplemente no funcionaran). Para alimentar correctamente un sistema de sonido es necesario comprender los aspectos relacionados con la electricidad. Haremos una analogía de un sistema hidráulico con un sistema eléctrico, imaginemos entonces el tinaco de agua de una vivienda, teniendo así que: Presión del agua = Presión ó Tensión Eléctrica (Volts) Llave de paso = Impedancia ó Resistencia Eléctrica (ohms) Flujo del Agua = Corriente Eléctrica (Amperes) Fuerza del agua = Potencia Eléctrica (Watts) De dicha analogía se pueden desprender dos análisis: Si los volts disminuyen (y los ohms no varían), entonces los amperes y los watts disminuyen, y viceversa. Por lo tanto el voltaje es directamente proporcional a la corriente y la potencia (Nota: Al disminuir el voltaje la potencia disminuye). Si los ohms aumentan (y los volts no varían), entonces los amperes y los watts disminuyen, y viceversa. Por lo tanto la impedancia es inversamente proporcional a la corriente y la potencia (Nota: Al aumentar la impedancia la potencia disminuye). Las ecuaciones de la Ley de Ohm se hacen presentes: La corriente es el resultado de la presión entre la impedancia I (amperes) = V (volts) / Z (ohms) La potencia es el resultado de la presión por la corriente P (watts) = V (volts) X I (amperes) Corriente Directa / Corriente Alterna La característica de la corriente directa es que todo el tiempo es continua. La corriente alterna por su parte se comporta de manera similar al sonido (oscila a determinada frecuencia). 44

45 Para lograr la equivalencia entre la corriente directa y la corriente alterna es necesario multiplicar el valor pico de la corriente alterna por El resultado de esta conversión se conoce como valor RMS. Para poder medir cualquier señal alterna es necesario determinar su valor RMS. La alimentación eléctrica doméstica en México es alterna (oscila a una frecuencia de 60 Hz, la tensión es de 120 volts RMS (170 volts pico) La red de alimentación eléctrica entrega 120 volts RMS alternos aproximadamente de tensión eléctrica con frecuencia de 60 Hz, en tres líneas con un desajuste de fase de 120º entre sí. A las líneas de alimentación eléctrica se les conoce como fases. Fase / Neutro / Tierra física Para poder cerrar el circuito eléctrico y lograr que el equipo funcione es necesario utilizar además de la fase una línea conocida como neutro. La tensión eléctrica en el neutro debe ser de 0 volts RMS. La conexión a tierra física permite que cualquier fuga de voltaje en la alimentación eléctrica ó la señal de audio se canalice a tierra. La tierra física es en si un sistema de drenaje eléctrico. Para el suministro eléctrico doméstico se utiliza cualquiera de las tres fases y el neutro. Fase 1 (120 volts) + Neutro = 120 volts Fase 2 (120 volts) + Neutro = 120 volts Fase 3 (120 volts) + Neutro = 120 volts Cuando se necesita el doble de tensión eléctrica (220) volts) se utilizan dos fases. Fase 1 (120 volts) + Fase 2 (120 volts) = 220 volts Fase 1 (120 volts) + Fase 3 (120 volts) = 220 volts Fase 2 (120 volts) + Fase 3 (120 volts) = 220 volts 45

46 En lo que a Consolas se refiere podemos decir que se da el nombre de consolas, o mas propiamente de consolas mezcladoras a un conjunto de amplificadores y una o varias redes de mezcla. En la actualidad pueden distinguirse diferentes configuraciones de consolas, pero podemos clasificarlas, de acuerdo con su salida, en los siguientes tipos: monoaurales, estereofónicas, dos canales y de canales múltiples. También podemos establecer diferencias tomando en cuenta el número y tipo de recursos incorporados dentro de la misma unidad, y así tenemos consolas con módulos de una o varias entradas, con circuitos de ecualización y con salidas auxiliares. La configuración más simple, está formada por una serie de Potenciómetros que reciben la señal y una red de mezcla, generalmente resistiva, como se muestra en la Fig. 46 y que tan sólo puede reducir los valores de las señales recibidas y entregar una señal única. El balance entre las señales de entrada, únicamente se puede lograr atenuando las más altas. Fig. 46 Red mezcladora pasiva Esta configuración, por ser pasiva, introduce una pérdida de señal que depende del número de entradas que se tengan. Lógicamente, esta limitación se puede remediar si se incorporan circuitos activos en cada una de las entradas y en la salida. Si se quieren manejar señales de diferente intensidad, deben incorporarse circuitos activos que hagan las señales del mismo orden de magnitud antes de entrar a los diferentes Potenciómetros. La configuración básica será como la mostrada en la Fig. 47. Fig. 47 Consola mezcladora con circuitos amplificadores Con la incorporación de un conmutador de dos vías, la señal de cada uno de los amplificadores puede enviarse a diferentes canales de salida, así como a los correspondientes sistemas de vigilancia (monitoreo), tendremos entonces una consola de dos canales como la mostrada en la Fig. 48. El número de salidas puede aumentarse, incrementando al mismo tiempo el sistema de monitoreo visual, sin embargo, no es práctico incrementar el 46

47 monitoreo auditivo en la misma proporción ya que no es fácil disponer de un número demasiado grande de altavoces en el mismo recinto. Fig. 48 Consola de dos canales En la mayoría de los casos, se ha limitado a 2 el número de altavoces independientemente del número de salidas de que se disponga. Las consolas más grandes disponen de 32 salidas y 32 medidores visuales, pero solamente 2 altavoces. En aplicaciones especiales, como Dolby estéreo o televisión de alta definición, se aumenta el número de altavoces. Para el sistema de monitoreo auditivo, se incorpora una red de mezcla adicional en la que cada canal de entrada alimenta a uno, otro o ambos sistemas de monitoreo, llamado paneo, pudiendo además variar la intensidad de la señal entregada a cada uno de ellos para situarlos dentro del campo estereofónico o de la configuración que se utilice. Fig. 49 Circuito de paneo Una consola estereofónica difiere de las anteriores en el hecho de que cada uno de los canales de entrada maneja simultáneamente dos informaciones, incrementando o reduciendo al mismo tiempo ambas señales como se muestra en la Fig. 50. Estas consolas están proyectadas para utilizarse en cabinas maestras ( master ) de transmisión estereofónica (actualmente sólo en radiodifusión de FM, pero próximamente también en televisión y en AM), con el propósito de respetar la distribución espacial de las diferentes señales. Fig. 50 Red estereofónica 47

48 Por lo que respecta a las facilidades dentro de cada uno de los módulos de entrada-salida, las diferencias fundamentales se encuentran en el circuito de entrada de la señal y así encontramos módulos de entrada para señales de nivel de micrófono (- 60 dbm), para nivel de línea, (0 dbm), o para ambos con un circuito de conmutación e inclusive para mas de dos señales de entrada, con posibilidades de mezclarse entre si. La conmutación de las diferentes señales de entrada puede hacerse con interruptores mecánicos, o como se hace en las consolas mas sofisticadas, con conmutadores de estado sólido a base de FETs. Existen también consolas con circuitos de entrada modulares, lo que permite el intercambio de una configuración a otra, para aplicaciones específicas. La mayoría de las consolas modernas disponen de algún tipo de compensación en frecuencia el cual generalmente se encuentra después del control de nivel como se muestra en la Fig. 51. Estos compensadores, llamados ecualizadores, se presentan también en varias configuraciones, siendo los más simples aquellos que sólo afectan la parte alta del espectro acústico (8 000 Hz), mas elaborados, controlan altas y bajas frecuencias, en 3 o mas bandas de ecualización, en algunos casos sus límites se entrelazan para cubrir toda la banda de audio. También se utilizan ecualizadores paramétricos (controlan frecuencia, ancho de banda y nivel de compensación), o gráficos (La posición de los controles representan la curva de ecualización). Las consolas más modernas permiten también el intercambio de los módulos de ecualización. Fig. 51 Módulo con circuitos de ecualización En algunas consolas, se dispone de una o más salidas auxiliares dentro de cada módulo, que se utilizan para alimentar circuitos de audífonos, monitoreo auxiliar, cámaras de reverberación o circuitos de retardo y cualquier otro dispositivo que produzca efectos especiales. El empleo de potenciómetros de estado sólido controlados por voltaje, al aplicarlo a los circuitos de control de nivel o de respuesta en frecuencia, permite controlar externamente este funcionamiento y si los voltajes de control se graban previamente, se dispone de consolas automatizadas que permiten reproducir exactamente los cambios introducidos en las diferentes señales logrando así un alto grado de calidad. En casi todos los casos, la relación señal a ruido alcanza valores sumamente elevados (mayores de 100 dbs) así como porcentajes de distorsión armónica sumamente reducidos. El sonido que se obtiene de la consola, depende de los recursos de la misma y de la habilidad e imaginación del que la maneja. Los siguientes modelos son de los más solicitados en la mayoría de raiders para eventos profesionales. 48

49 Yamaha M7CL M7CL-48 disponibles en dos configuraciones de 48 y 32 canales, las Consolas M7CL cuentan con una nueva interface de usuario Yamaha Centralogic (Central, Lógica e Intuitiva) que ofrece un uso tan sencillo como el de una mesa analógica, con solo dos menús principales, sin necesidad de acceder a capas de canal y pantalla táctil en color. Todo lo necesario para aplicaciones de directo está incluido en las Consolas M7CL, como disponer de todas las entradas en formato analógico y 16 salidas Omni asignables a cualquiera de los buses de salida (16 mix, 8 matrices, master LCR), o el sistema Virtual Rack con 8 unidades de procesos que proporciona un máximo de 16 ecualizadores gráficos 15 bandas o 4 procesadores de efectos o cualquier otra combinación de ecualizadores gráficos y efectos internos. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Nueva interface de usuario Yamaha Centralogic con solo dos pantallas de menús: Visión del Canal Seleccionado y Visión General. Pantalla táctil en color y teclas de navegación. Una sola capa de fader y botones sin dobles funciones. Versión con 48 entradas + 4 estéreos ó 32 entradas + 4 estéreos. Todos los canales de entradas están en formato analógico con conectores XLR. 16 buses de Mix (Envíos Aux/Subgrupos), 8 buses de Matriz y salida Master LCR. 16 salidas Omni en formato analógico configurables a cualquier bus de salida. 3 slot para tarjetas Yamaha mini-ygdai. 8 DCA s (VCA s digitales). Canales de entrada totalmente equipados con ecualizador paramétrico de 4 bandas, 2 procesadores de dinámica (incluyendo de-esser), unidad de retardo, filtro pasa-altos La ganancia, la inversión de fase y la alimentación phantom son programables y quedan memorizadas en las escenas. 8 unidades de efectos Virtual Rack, para ecualizadores gráficos y efectos internos. Incluido de serie el paquete de efectos ADD-ON Effects REV-X. 300 memorias de escena con funciones Recall Safe y Focus. Fuente de alimentación interna con posibilidad de fuente redundante externa mediante PW800W. 49

50 Fig. 52 Consola Yamaha M7CL Fig. 53 Panel trasero de la consola Yamaha M7CL Yamaha PM5D La PM5D parte como una nueva dimensión para el sonido de directos fruto de la experiencia de las grandes consolas analógicas y digitales. Se trata de una Consola de Mezcla pequeña en dimensiones comparando con PM1D y todas las prestaciones de DM2000 en una superficie de trabajo apta para el directo. Dos modelos diferentes PM5D y PM5D-RH; la primera con previos totalmente analógicos similares a DM2000, y la segunda con preamplificadores de la más alta calidad usados en PM5000 y totalmente programables junto con las Escenas, tanto para parámetros de ganancia como de phantom. Ambos modelos comparten las mismas características con un total de 64 Canales de Entrada: 48 mono, 4 estéreos (8 monos) y 4 Retornos de Efectos estéreos, 24 Envíos Auxiliares, 8 Salidas de Matriz, Salida Master Estéreo y Mono, 8 DCA s (VCA s digitales), 8 Procesadores de Efectos tipo SPX2000 y 12 Ecualizadores Gráficos de 31 bandas, y todo ello a 96Khz y 32-bit lineales de proceso interno. 50

51 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Canales de Entadas y Salidas abundantes. 64 canales de entrada en 2 capas de faders: 48 mono, 4 estéreos (8 mono) y 8 retornos de efectos. 24 envíos Auxiliares o Subgrupos. 8 salidas de Matriz. 2 Master estéreo y mono. Patch Flexible. Ganancia programable, incluyendo Phantom Power (en PM5D-RH). Todas las entradas y salidas, efectos, buses, etc... son ruteables. Inserción y Direct Out por canal, también programables. Nueva generación de DSP s de 24-bit/96KHz Reales. Funcionamiento real a 24-bit/96KHz sin ninguna restricción de canales u otra limitación de funciones. Entradas y Salidas analógicas para todos los canales de Entrada y Salida. 48 entradas analógicas Micro/Línea en XLR con Inserción, mas 4 entradas estéreo a nivel de Línea en XLR y mismas calidades de DM2000 (PM5D). 48 entradas analógicas Micro/Línea en XLR, mas 4 entradas estéreo a nivel de Línea en XLR con previos programables y mismas calidades de PM5000 (PM5D-RH). 5 Entradas Estéreos 2TR-IN adicionales en formatos analógicos y digitales. 24 salidas analógicas XLR para los Mix Out, 8 salidas para Matriz Out y 5 salidas para Monitor Out y Cue Out. Conversión DA y DA a 24-bit/96KHz reales. Gran cantidad de proceso interno. 8 Procesadores de Efectos tipo SPX2000 a 96kHz. 12 Ecualizadores Gráficos de 31 Bandas asignables a cualquier salida. Interface fácil y estilo analógico. 24 fader motorizados de 100 mm para gestionar los canales de entradas mono en 2 capas y 4 fader para los canales de entrada estéreos y retornos de efectos. 8 fader para los canales Master y DCA s y 2 fader para los Master de salida. 24 Encoder para gestionar simultáneamente todo los Mix de canal. Botones dedicados para la gestión del canal seleccionado con acceso directo a todos los parámetros del canal. Gran pantalla LCD a color y un buen número de VU para señalizar el estado de todas las entradas y salidas. Renombrado electrónico de los canales de Entrada y DCA s. Automatización. 500 Memorias de Escenas. Posibilidad de almacenar las mezclas en tarjeta externa PCMCIA o por ordenador. Prestaciones avanzadas. Preparada para panorama surround. Fácilmente expandible en formato digital mediante 4 slot Mini-YGDAI de 16 E/S. Completa integración con la Matriz de Audio Yamaha DME64N. Automatización muy depurada y sencilla para directos. 51

52 Fig. 54 Consola Yamaha PM5D Los Amplificadores son una etapa que no podemos dejar a un lado, el tipo más común de amplificador es el amplificador electrónico, usado en casi todos los equipos electrónicos, como emisores y receptores de radio y televisión, ordenadores, equipos de comunicación, instrumentos musicales, etc. Un amplificador electrónico es un dispositivo para incrementar la corriente, el voltaje o la potencia de una señal. El amplificador realiza esta función tomando potencia de una fuente de alimentación y controlando la salida para hacer coincidir la forma de onda de la señal de entrada con la de salida, pero con una amplitud mayor. Podríamos decir, en sentido figurado, que un amplificador ideal sería un pequeño trozo de hilo conductor con ganancia, de forma que la salida es una réplica exacta de la entrada pero más grande. La relación que existe entre la entrada y la salida del amplificador (normalmente expresada en función de la frecuencia de la señal de entrada) se le denomina función de transferencia del amplificador y a su magnitud ganancia. Como su amplificación depende de la frecuencia, se les suele hacer 52

53 funcionar en un determinado rango de frecuencias, normalmente donde la amplificación es constante o lineal. El componente clave de estos amplificadores es el elemento activo, que puede ser un tubo de vacío o un transistor (normalmente BJT, aunque también se emplean MOSFET). La función del BJT es la de amplificar la corriente eléctrica que haya en su base un determinado valor en el colector y en el emisor. El valor de amplificación depende del tipo de transistor y del diseño del circuito (valores de los componentes, configuración en base común, colector común, etc). Con transistores se pueden hacer dispositivos más complejos que también cumplan la función de amplificar, como los amplificadores operacionales, y éstos a su vez otros como los amplificadores de instrumentación. Otro tipo de amplificadores electrónicos son los diseñados específicamente para audio, en ellos se suelen preferir las válvulas de vacío a los transistores por sus mejores características sonoras. Estos amplificadores para audio son los preamplificadores y las etapas de potencia Clases de amplificador Amplificadores clase A Son aquellos amplificadores cuyas etapas de potencia consumen corrientes altas y continuas de su fuente de alimentación, independientemente de si existe señal de audio o no. Esta amplificación presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante emisión de calor. No obstante, los transistores de salida están siempre a una temperatura fija y sin alteraciones. En general, podemos afirmar que esta clase de amplificación es frecuente en circuitos de audio y en los equipos domésticos de gama alta, ya que proporcionan una calidad de sonido potente y de muy buena calidad. Resumiendo, los amplificadores de clase A tienen mayor calidad de sonido, cuestan más y son menos prácticos, ya que despilfarran corriente, pero, devuelven señales muy limpias. La clase A se refiere a una etapa de salida con una corriente de polarización mayor que la máxima corriente de salida que dan, de tal forma que los transistores de salida siempre están consumiendo corriente. La gran ventaja de la clase A es que es casi lineal, y en consecuencia la distorsión es menor. La gran desventaja de la clase A es que es poco eficiente, es decir que requiere un amplificador de clase A muy grande para dar 50 W, y ese amplificador usa mucha corriente y se pone a muy alta temperatura. Algunos amplificadores de high-end son clase A, pero la verdadera clase A solo está en quizás un 10% del pequeño mercado de high-end y en ninguno del mercado de gama media. Los amplificadores de clase A a menudo consisten en un transistor de salida conectado al positivo de la fuente de alimentación y un transistor de corriente constante conectado de la salida al negativo de la fuente de alimentación. La señal del transistor de salida modula tanto el voltaje como la corriente de salida. Cuando no hay señal de entrada, la corriente de polarización constante fluye directamente del positivo de la fuente de alimentación al negativo, 53

54 resultando que no hay corriente de salida, se gasta mucha corriente. Algunos amplificadores de clase A más sofisticados tienen dos transistores de salida en configuración push-pull. Amplificadores de clase B Son aquellos amplificadores que tienen la peculiaridad de no disponer de corriente a través de los transistores si no existe una señal de audio presente. La propia señal de excitación polarizará a los transistores para que entren en conducción y así exciten a su vez a los altavoces. Esta característica hace especialmente indicados a estos tipos de amplificadores en equipos alimentados por baterías, ya que el consumo está íntimamente ligado al nivel de señal de entrada. Hablando de forma genérica, podríamos afirmar que la calidad en la amplificación de estos equipos es menor y su utilización se adecuaría a aplicaciones que no requieran un sonido muy elaborado, como pueden ser sistemas telefónicos, transmisores de seguridad portátiles, sistemas de aviso, entre otras aplicaciones. Este tipo de amplificadores no se usa en audio. Los amplificadores de clase B tienen etapas de salida con corriente de polarización cero. Generalmente, un amplificador clase B tiene corriente de polarización cero en una pequeña parte del circuito de potencia, para evitar no linealidades. Tienen una importante ventaja sobre los de clase A en eficiencia debido a que casi no usan electricidad con señales pequeñas. Los amplificadores de clase B tienen una gran desventaja, una distorsión audible con señales pequeñas. Probablemente sea una distorsión con una deficiente sonoridad, que lleva a notarse con señales más grandes. Esta distorsión se llama distorsión de filtro, porque sucede en un punto que la etapa de salida se cruza entre la fuente y la corriente de amortiguación. No hay casi amplificadores de clase B hoy en día a la venta. Los amplificadores clase B consisten en un transistor de salida conectado de la salida al positivo de la fuente de alimentación y a otro transistor de salida conectado de la salida al terminal negativo de la fuente de alimentación. La señal fuerza a un transistor a conducir mientras que al otro lo corta. Amplificadores de clase C Este tipo de amplificador tampoco se usa en audio. Los amplificadores de clase C son similares a los de clase B en que la etapa de salida tiene corriente de polarización cero. Sin embargo, los amplificadores de clase C tienen una región de corriente libre cero que es más del 50% del suministro total de voltaje. Las desventajas de los amplificadores de clase B son más evidentes en los amplificadores de clase C, por tanto los de clase C tampoco son prácticos para audio. Amplificadores de clase AB Son aquellos amplificadores que reciben una pequeña alimentación constante de entrada, independiente de las entradas, en suma a la que será producida en 54

55 función de la señal. Es decir, contaremos con una alimentación constante mínima y además, el amplificador aumentará también la potencia que entrega a los altavoces en función de las señales de entrada que reciba. Esta es la clase de amplificador más común en el área del autosonido, sin embargo podemos conseguir también de clase A, aunque ya sabemos el alto consumo de corriente de estos aparatos. La clase AB domina el mercado y rivaliza con los mejores de clase A en calidad de sonido. Usa menos corriente que los de clase A y pueden ser más baratos, pequeños, frescos y ligeros. Los amplificadores de clase AB son casi iguales a los de clase B en que tienen dos transistores de salida. Sin embargo, los amplificadores de clase AB difieren de los de clase B en que tienen pequeña corriente libre fluyendo del terminal positivo al negativo incluso si no hay señal de entrada. Esta corriente se incrementa ligeramente, pero no se incremente tanto como para parecerse a los de clase A. Esta corriente libre incluso corrige casi todas las no linealidades asociadas con la distorsión del filtro. Estos amplificadores se llaman de clase AB en vez de A porque con señales grandes, se comportan como amplificador clase B, pero con señales pequeñas, se comportan como amplificador de clase A. La mayoría de los amplificadores disponibles en el mercado son de clase AB. Amplificadores de clase D La ventaja fundamental de este tipo de amplificadores es su excelente rendimiento energético, superior en algunos casos al 90-95%, lo que reduce drásticamente el tamaño de los disipadores, y por tanto el tamaño y peso. Tradicionalmente se han visto relegados a aplicaciones limitadas como amplificadores para dispositivos portátiles o subwoofers, en los que la distorsión o el ancho de banda no son factores determinantes. Sin embargo, con la tecnología actual existen amplificadores clase-d para toda la banda y niveles de distorsión comparables a los de clase AB o incluso clase A. Los amplificadores de clase D se basan en la conmutación entre dos estados (aunque existen variaciones multinivel), con lo que los dispositivos de salida siempre se encuentran en corte o en saturación (en ambos casos la potencia disipada en los mismos es prácticamente nula), salvo en los estados de transición, cuya duración debe ser minimizada a fin de no disminuir el rendimiento. Esta señal conmutada, que puede ser generada de diversas formas, aunque la más común es la modulación por anchura de pulsos o PWM, debe ser filtrada posteriormente para recuperar la información de audio. Para ello, la frecuencia de conmutación debe ser sustancialmente superior al ancho de banda requerido (al menos 10 veces mayor) para poder ser rechazada eficazmente. El filtro suele ser de tipo LC, por no suponer pérdidas importantes. Los amplificadores Clase-D requieren de un minucioso diseño para minimizar la radiación electromagnética y evitar que pueda interferir en equipos adyacentes, típicamente en la banda de FM. No obstante, la tecnología actual ha demostrado que esta clase de amplificadores es la alternativa lógica a las tecnologías lineales tradicionales no sólo por su rendimiento, sino también por su calidad de sonido, tamaño y costo. 55

56 Otros amplificadores Algunos hablan también de las clases E, G y H, aunque las denominaciones no están tan estandarizadas como las clases A y B. Se trata de variaciones de las topologías clásicas aunque confían en la variación de las tensiones de alimentación para minimizar la disipación en los transistores de potencia en cada momento, dependiendo de la señal de entrada. Según ésta variación se realice en varios pasos discretos y de manera continua estaremos ante un amplificador de clase G ó H. Estas clases se suelen limitar a amplificadores para sonorización profesional de elevada potencia, aunque presentan problemas importantes, sobre todo en el caso de la conmutación discreta de los niveles de alimentación. Desde la aparición y evolución de los amplificadores de clase D, estas tecnologías están cayendo en desuso. Los amplificadores que se ocupan con frecuencia son: Fig. 55 Amplificadores Crown Ahora entonces, veamos lo que a Line Array s nos concierne, porque aunque parezca lo último en tecnología de refuerzo sonoro sus principios de funcionamiento tienen más de medio siglo. Primero fue Auguste Jean Fresnel, en 1814, quien demostró una multiplicidad de fenómenos manifestados por la luz polarizada. Observó que dos rayos polarizados ubicados en un mismo plano se interfieren, pero no lo hacen si están polarizados entre sí cuando se encuentran perpendicularmente. Este descubrimiento le invita a pensar que en un rayo polarizado debe ocurrir algo perpendicularmente en dirección a la propagación, y establece que ese algo no puede ser más que la propia vibración luminosa. Su analogía en el mundo del sonido demuestra que la onda reflejada y la refractada están formadas por la envolvente de las ondas elementales, producidas al mismo tiempo en puntos distintos de la superficie. El rayo reflejado es perpendicular a la onda reflejada, como el rayo incidente respecto a la onda incidente. De ello podemos deducir que para evitar lóbulos considerables en la respuesta polar vertical y que la suma entre las fuentes individuales de sonido tenga coherencia, la separación máxima entre cajas ha de ser menor que la mitad de la longitud de onda de la frecuencia más alta que deben de reproducir. 56

57 Harry F. Olson en su libro "Acoustical Engineering", publicado en 1947, ya adelantaba varias teorías aplicadas a la acústica, como las líneas de subgraves, arcos, directividad de las frecuencias graves, arreglos lineales, etc Pero no fue hasta que el Doctor Christian Heil, en 1992, presentara en AES (Audio Engineering Society) el estudio "Fuentes sonoras irradiadas por fuentes múltiples de sonido" cuando se comenzaran a fabricar los primeros line array. Este doctor en Acústica Francés pensó que si se tiraba una piedra al agua, esto provocaría una onda circular progresiva emitida a partir del punto de caída de dicha piedra. Si tiramos un puñado de piedras se crearía una red de interferencias. Como la superficie del agua no permite ver una forma de onda progresiva, es como si estuviéramos en un campo sonoro caótico. Pero resulta que si se cogen todas esas piedras, se meten en una misma bolsa y la tiramos al agua, volvemos a observar una onda circular progresiva. O sea, que lo que se trataba era de crear una fuente sonora puntual, en la que se pudiera controlar la apertura, con el fin de concentrar la energía sobre la zona de público que nos interesa. Esta idea le condujo al desarrollo de la tecnología WST (Wavefront Sculpture Technology), "escultura del frente de ondas" cuyo objetivo era encontrar las condiciones físicas para que un sistema con varios altavoces sea el equivalente a una sola fuente sonora, de grandes dimensiones, capaz de reproducir una onda continua y manejable. En el desarrollo de su teoría también observo que el ARF, Active Radiating Factor (Factor de radiación activo) ha de ser mayor que el 80% del área total del sistema completo, incluido separación entre cajas. El comportamiento de radiación depende de la proporción entre la longitud del array y la longitud de onda de la frecuencia reproducida. Para una frecuencia fija, si aumentamos la longitud de la línea, el lóbulo principal se estrecha y aparecen lóbulos secundarios. Para un tamaño de array fijo, al subir en frecuencia el lóbulo principal se estrecha y aparecen lóbulos secundarios. Teorías sobre Line Array Propagación del Sonido Ondas Esféricas Como ya sabemos, según la ley de la inversa de los cuadrados, tenemos una atenuación del nivel de presión sonora de 6dB cada vez que doblamos la distancia. Esto es debido a la propagación del sonido como frente de ondas esféricas Así, cada vez que se dobla la distancia del oyente a la fuente, la energía radiada se dispersa en un área 4 veces superior, por lo que la densidad de energía se reduce a una cuarta parte, lo que supone esa caída de 6dB. 57

58 Fig. 56 Ondas Esféricas Ondas Cilíndricas En un line array, el frente de ondas generado por cada elemento es cilíndrico, manteniéndose constante en el plano vertical. Este frente de ondas es casi plano y por ello no existen interferencias entre cada una de las fuentes, por lo que tenemos una suma coherente comportándose como una única fuente de sonido. Fig. 57 Ondas Cilíndricas 58

59 De esta figura se aprecia que cada vez que doblamos la distancia del oyente al line array, el área en la que se dispersa toda la energía del sistema dobla su tamaño, por lo que esta densidad de energía se reduce solo a la mitad, lo que equivale a una caída de 3dB. Diferencia entre la propagación en campo cercano y campo lejano Como la longitud del array no es infinita, existirá un punto, dependiendo de la frecuencia, cuyo frente de onda resultante pasará de cilíndrico a esférico. Este punto es el que separa el campo cercano del campo lejano, por ello cuanto mayor sea el número de cajas más lejos llegara el campo cercano. Si aplicamos la siguiente formula, tendremos la relación entre longitud del array y el límite del campo cercano: D = H 2 f / 2C H= Altura del array - f= Frecuencia - c= velocidad del sonido Si la longitud del array es de 5 m, entonces si f=100hz D= 3,7m y si f=1khz D=37m Realmente el comportamiento en campo cercano de los arreglos lineales es más complejo. Cualquier punto dado en el campo cercano está sobre el eje de uno solo de los difusores de alta frecuencia altamente direccionales, pero recibe la energía de baja frecuencia de la mayor parte de los componentes del arreglo. Por esta razón, añadir más componentes al arreglo aumentará la energía de baja frecuencia en el campo cercano, pero las altas frecuencias permanecerán igual. Por ello, los arreglos lineales necesitan ecualización para aumentar las altas frecuencias en campo lejano, la ecualización efectivamente compensa la pérdida por propagación. En el campo cercano, compensa la suma constructiva de las bajas frecuencias y la proximidad a la guía de onda de alta frecuencia. Cobertura del array La cobertura de un sistema es el ángulo determinado por una caída de nivel de presión de 6dB, o sea: 59

60 Si verificamos esto con el siguiente grafico: Fig. 58 Ángulo determinado por una caída de nivel de presión de 6dB Para un array lineal plano de 2 m su ángulo de cobertura vertical seria: Si f=100 Hz, lambda = 3.4 m o sea longitud / lambda = 0.59 en el gráfico leemos 150 º. Mientras que si f=1khz, lambda = 0.34 m longitud / lambda = 5.9 en el gráfico leemos < 15º. La Importancia de la Fase John Meyer demostró la otra teoría de los Line Array, donde el principio de funcionamiento de éstos es bastante más complejo que lo expuesto anteriormente y es consecuencia de la relación de fase entre las cajas. Un arreglo lineal es un grupo de elementos radiantes arreglados en línea recta, espaciados cercanamente y operando con igual amplitud y en fase. Descritos por Harry Olson en "Acoustical Engineering", los arreglos lineales son útiles en aplicaciones donde el sonido debe ser proyectado a grandes distancias. Esto se debe a que los arreglos lineales logran una cobertura vertical muy direccional. Los arreglos lineales logran su directividad mediante interferencia constructiva y destructiva. La directividad del altavoz varía con la frecuencia, a baja frecuencia es omnidireccional, al disminuir la longitud de onda, conforme aumenta la frecuencia, su directividad se estrecha. Apilar dos de estos altavoces, uno sobre el otro, y operar ambos con la misma señal da como resultado un patrón de radiación diferente. En puntos sobre el 60

61 eje entre ambas habrá interferencia constructiva y la presión sonora aumentará por 6 db relativos a la presión sonora de una sola unidad. En otros puntos fuera del eje, las diferencias entre las trayectorias producirán cancelaciones, dando como resultado un nivel de presión sonora menor. Esta interferencia destructiva se llama combing. Una idea errónea y bastante común respecto a los line array es creer que éstos permiten a las ondas sonoras combinarse para crear una sola onda cilíndrica con características especiales de propagación. Bajo la teoría de la acústica lineal, esto no podría ser, por lo que este argumento no es ciencia, sino una técnica de mercado. Las ondas sonoras no se pueden unir a las presiones sonoras usadas en sonorización, sino que pasan a través unas de otras linealmente. Aún a los altos niveles de presión presentes en la garganta de los motores de compresión, las ondas sonoras cumplen con la teoría de ondas lineales y pasan unas sobre otras transparentemente. Incluso a niveles de presión de más de 130 db`s la distorsión no lineal es menor a 1%. Para comprobar lo que acabamos de decir, colocamos dos cajas en arreglo "crossfire" (Fuego Cruzado) y observamos en el mapa de presión sonora que una no afecta a la otra en su eje, por lo que a cobertura y presión se refiere. Fig. 59 Dos cajas acústicas dispuestas en "Crossfire" Los gráficos que vienen a continuación son los mapas de presión de lo que ocurre con 8 cajas de line array separadas 0,56 m de centro a centro de la caja. 61

62 En los tres primeros casos la separación entre las cajas es inferior a 2/3 de la longitud de onda de la frecuencia que se reproduce. Para fuentes omnidireccionales, frecuencias graves: Fig. 60 Fr: 100Hz Fig. 61 Fr: 200Hz Fig. 62 Fr: 400Hz 62

63 En los ejemplos siguientes estamos sobrepasando los 2/3 de onda de la frecuencia reproducida: Fig cajas convencionales en campo lejano Fig cajas formando un line array a la misma distancia Principios que deben cumplir los Line Arrays La teoría de los line array funciona mejor para las bajas frecuencias. Al disminuir la longitud de onda, más y más parlantes, pequeños en tamaño y espaciados más cercanamente, son necesarios para mantener la directividad. El método más práctico para sistemas de sonorización es usar guías de onda, difusores acoplados a motores de compresión. Emuladores de listón y difusores Un principio que deben cumplir los difusores es tener la menor separación posible, para ello lo ideal siria emular un listón. Cada fabricante ha elegido una técnica diferente para crear su guía de ondas, así Christian Heil optó por el DOSC (Difusor de ondas esféricas y cilíndricas). El diseño de este difusor permite que cada onda sonora tome el mismo camino, 63

64 creando un frente de onda de la misma fase en forma de cinta a partir de un motor de compresión clásico. Muchas otras marcas, como Adamson o Nexo, han seguido este camino con diseños muy similares. John Meyer optó por un emulador de cinta REM (Ruban Emulator Manifold). En la parte de atrás del REM se colocan los dos motores, mientras que se aprecia cómo cada motor tiene 4 salidas para su difusión espaciadas a menos de 2/3 de la longitud de onda de la frecuencia máxima reproducida. Y aunque parezca mentira, muchas cajas comercializadas como line array no cumplen este último principio, aunque algunas ya lo están rectificando. Longitud de la línea Otro principio fundamental para el funcionamiento correcto de un line array es que la longitud de éste sea mayor que la longitud de onda de la frecuencia mínima que puede ser reproducida. En el siguiente mapa de presión sonora la longitud de la línea es inferior a su longitud de onda: Fig. 65 Mapa de Presión Sonora - Longitud de la línea inferior a su longitud de onda 64

65 En este, sin embargo, la línea es mayor que la longitud de onda: Fig. 66 Mapa de Presión Sonora - Longitud de la línea mayor a su longitud de onda Respuesta en frecuencia según el número de cajas Otra particularidad es que al apilar cajas éstas modifican la respuesta en frecuencia total del sistema, así lo observamos en el siguiente gráfico, donde se aprecia un aumento de frecuencias graves y medias. Las frecuencias agudas permanecen sin cambio. Esta característica depende del número de cajas pero también del tamaño de estas. Respuesta en frecuencia según los parámetros medioambientales Sabemos que la velocidad del sonido, y por lo tanto su propagación, varía a medida que lo hace la temperatura, es decir, a más grados más velocidad. Y que también existe atenuación debido a la distancia y absorción del aire. Pero este no es el único parámetro medioambiental que afecta al sonido, uno de los más importantes es la humedad relativa, que se mide en porcentaje. La interacción de estos dos factores modifica la respuesta en frecuencia del sistema, pero sólo en la zona de agudos., altas temperaturas con poca humedad atenúan las altas frecuencias, lo mismo ocurre si la temperatura es baja y existe mucha humedad. 65