sistemas de refuerzo sonoro
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Amplificadores domésticos
• Diseñados, en teoría, para proporcionar máxima fidelidad
• Esto implica que no se da tanta prioridad a:
• Protección contra sobrecarga
• Estabilidad
• Pensados para dar mucha potencia en periodos cortos de tiempo
Amplificadores profesionales
• En muchos casos son de un solo canal (no estéreo)
• Mayores sistemas de refrigeración
• Protección de sobrecalentamiento
Características
• Sensibilidad
• Distorsión
• Potencia
• Respuesta en frecuencia
• Factor de amortiguamiento
Sensibilidad
• Indica cuánta tensión es necesaria para que el amplificador produzca su máxima salida.
• Ejemplo: 100W en 8Ω, 775mV
Distorsión
• Se suele expresar como THD (Total Harmonic Distortion)
• Mide la cantidad de distorsión armónica que produce el amplificador
• Un valor menor de 0,1% es bastante común
Potencia
• Como con los altavoces, se mide de distintas formas en función de lo que se quiera destacar:
• Potencia de pico: El valor más espectacular
• Potencia continua: La que es capaz de entregar de forma continuada. Depende de qué señal se haya utilizado para medirla.
• Potencia RMS: Potencia que puede entregar el amplificador con un tono puro y manteniendo la distorsión por debajo de un determinado umbral.
• Ejemplo: (8Ω, 1kHz, 10%THD) 120W + 120W
Factor de amortiguamiento
• Cuando un amplificador deja de enviar potencia a un altavoz, éste se sigue moviendo un tiempo por inercia.
• En este momento, el altavoz ya no funciona como tal, sino como micrófono, y puede llegar a producir distorsión.
• El factor de amortiguamiento mide la capacidad del amplificador de controlar esta inercia del altavoz.
• Se expresa como el cociente entre la impedancia del altavoz y la del amplificador:
• Zaltavoz = 8Ω, Zampli = 0,01Ω -> FA = 800
Clase A
• Dan corriente a la salida aunque no haya nada a la entrada
• Son muy ineficientes. Generan mucho calor
• Los transistores se mantienen siempre a temperatura constante
• Son capaces de dar muy buena calidad
Clase B
• Si no hay nada a la entrada, tampoco hay corriente a la salida
• Muy eficientes
• Muy útiles si hay baterías de por medio
• Si la entrada es pequeña, los transistores operan en una zona no lineal
• Menor calidad de sonido
Clase A-B
• Si el nivel de la entrada es alto, operan como un clase B
• Si es bajo, se mantiene una pequeña corriente a la salida (una especie de clase A de poca potencia).
• La mayor parte de los amplificadores son de esta clase
Clase D
• Mal llamados digitales
• Utilizan una señal cuadrada añadida al audio para alimentar los transistores
• Igual de eficientes que los A-B
• Mucho más pequeños y ligeros
Cables apantallados y no apantallados
• No apantallados:
• Sensibles a interferencias electromagnéticas
• Se usan en conexiones con nivel elevado (ampli-altavoces)
• Apantallados:
• Llevan una malla metálica que protege contra las interferencias
• Se usan cuando la señal es pequeña
Líneas balanceadas y no balanceadas
• No balanceadas:
• Son las más utilizadas en consumo
• Longitud máxima 10m aprox.
• Balanceadas
• Aplicaciones profesionales
• Mucho menos robustas frente al ruido
• Admiten cables más largos
Conexiones digitales
• AES/EBU
• Para aplicaciones profesionales
• Dos canales de audio hasta a 100m
• Cables balanceados y conectores XLR
• S/PDIF
• Versión de consumo del AES/EBU
• Cables no balanceados y conectores RCA ó TOS-link
Conexiones digitales - Comparación
AES/EBU S/PDIF
Línea Balanceada No balanceada
Conector XLR RCA/Tos-link
Cable Par trenzado Coaxial
Distancia máxima
100m 10m
Conexiones inalámbricas
• Analógicas:
• Se transmite la señal del micrófono por FM
• Frecuencias establecidas por ley (Orden IET/787/2013)
• Margen dinámico limitado a no más de 50dB
• Sistemas diversity: más de una antena para un solo micrófono, para asegurar una buena covertura
• Digitales
• Menores niveles de ruido, distorsión y mayor fiabilidad
Ganancia acústica
• Cuánto sube el nivel de presión sonora debido al sistema de refuerzo sonoro
• En la figura: 85-70 = 15dB
Amplificador
¡85 dB!
70 dB
1
2
bla, bla, bla…
bla, bla, bla…
Máxima ganancia acústica (MAG)
• Cuál es la ganancia acústica máxima que puede tener el sistema antes de entrar en realimentación.
• ¡No depende del nivel de presión sonora del orador!
• Para aumentar la MAG:
• Acercar el micrófono al orador
• Acercar el altavoz a laaudiencia
• Alejar el altavoz del micrófono
• Utilizar micrófonos y altavoces direccionales
Amplificador
dAltavoz-Audiencia
dOrador-Audiencia
dOrador-Micro
dAltavoz-Micro
¿Qué tenemos que elegir?
• Elección del altavoz
• Potencia del altavoz
• Directividad
• Apuntamiento del altavoz
• Tipo de sistema de refuerzo
Elección del altavoz
• En función de:
• El nivel de presión sonora necesario
• Las condiciones acústicas del recinto
• Elegiremos:
• La potencia del altavoz
• Su factor de directividad
Distancia crítica
• En una sala el sonido tiene dos componentes:
• Sonido directo: El que viene directamente de la fuente sonora. Más débil según nos alejemos de ella
• Sonido reverberante: Debido a la acústica de la sala. Independiente de la distancia
• Distancia crítica: Distancia a la cual ambas contribuciones se igualan
• Depende de las características de la sala y de la directividad de la fuente
• Objetivo: Que nadie esté más allá de 4 veces la distancia crítica
Apuntamiento del altavoz
• En general se apunta a una distancia de 3/4 de la audiencia
• Así conseguimos:
• El efecto de la directividad compensa la cercanía de las zonas delanteras
• El máximo de presión sonora se obtiene un poco antes del punto a donde se dirige el altavoz
• La zona trasera tendrá una presión sonora menor, pero eso es esperable.
Elección del tipo de sistema
¿La localización es importante?
¿Altura mayor de 6m?
¿Largo mayor de 27m?
¿Ancho mayor de 55m?
¿Hay balconadas?
SI
NO
NO
NO
Cluster centralizado Cluster descentralizado Sistema distribuido
NO
SI
SI
SI
NO
SI
Sistema descentralizado
Escenario
Audiencia
PrincipalSecundario
Ojo! Es necesario retardar los altavoces secundarios para compensar el retardo de propagación y evitar problemas de
localización
Sistema distribuido
Vista superior
Vista lateral
2·H
AudienciaH
El sonido se localiza en el techo,
no en la fuente
• Control sobre la directividad vertical
• Menor caída del SPL con la distancia
• Gran capacidad de SPL
• Fáciles de montar y desmontar
• “Bonitos”
Ventajas de los line arrays
Ejemplo: diseño de un sistema de cine
http://www.dolby.com/in/en/technologies/dolby-atmos/dolby-atmos-specifications.pdf
Dolby Surround 7.1 (2010)
Pantalla
DERECHO
CENTRAL
LFE
IZQUIERDO
SURROUND IZQUIERDO
SURROUND DERECHO
SURROUND TRASERO IZQ.
SURROUND TRASERO DER.
Dolby Atmos (2012)
Pantalla
Altavoces de pantalla ya existentes
Altavoces surround ya existentes
Altavoces surround laterales extra
Altavoces surround superiores extra
Altavoces surround LFE extra
Altavoces de pantalla extra
Altavoces de pantalla
• Deben colocarse sobre un muro con mucho material absorbente para evitar distorsiones
• Mínimo 3 altavoces. Si la pantalla mide más de 12 metros de ancho, se recomiendan 5
• Nivel de presión sonora objetivo: 105dB
• Respuesta en frecuencia: 80Hz-16kHz ±3dB
• Se recomienda colocarlos a 2/3 de la altura de la pantalla, para evitar exceso de presión sonora en las primeras filas
• Altavoces orientados horizontalmente hacia el centro y verticalmente hacia 2/3 de la longitud de la sala
Subwoofer de pantalla
• Nivel de presión sonora objetivo: 10dB más que el altavoz central de pantalla
• Respuesta en frecuencia: 31,5Hz - 120Hz ±3dB
• Se coloca cerca del centro, pero no exactamente para evitar modos propios.
Altavoces surround
• Su número dependerá del tamaño de la sala
• Nivel objetivo: 99dB
• Respuesta en frecuencia: 40Hz - 16kHz ±3/-6dB
Surround laterales Surround traseros
Surround traseros
• Todos a la misma altura, por encima de la audiencia
• Horizontalmente, hacia el centro de la sala
• Verticalmente, hacia un asiento justo en el lado opuesto del altavoz
Surround laterales
• Sobre una línea imaginaria desde el central de pantalla hasta los surround traseros
• Equiespaciados
• Apuntamiento idéntico que para los traseros
Surround superiores
• Sobre el techo
• Equiespaciados
• A la altura de los altavoces central-izquierdo y central-derecho de la pantalla
• Apuntando hacia el centro de la sala
LFE-Surround
• Al menos 2
• Nivel objetivo igual al central de pantalla
• Respuesta en frecuencia: 40Hz - 120Hz ±3/-6dB
• En la parte trasera, nunca en las esquinas
• Recomendable en la parte superior o incluso en el techo
• Qué necesitan los músicos:
• Oírse a sí mismos
• Sentir que están sonando bien
• Sentirse “seguros”
• Ejemplo:
• El vocalista debe oírse a sí mismo para saber si está afinado y también debe oír al grupo
• El batería puede necesitar oír una pista de metrónomo
• Cada músico tendrá sus requerimientos concretos.
Monitores de escenario
Autoajuste
• Se permite a los músicos ajustar su propia mezcla de monitorización
• Problemas:
• Puede distraer a los músicos
• Es necesaria mucha experiencia
• Los músicos tienden a subir demasiado el nivel
Monitores de escenario
• Pero hay un problema…
• Si los músicos se mueven, se salen de la zona de “cobertura” de su monitor
• Para esto se usan los “side-fills”…
• …que también dan muchos problemas:
• Añaden mucho más ruido sobre el escenario
• “Está tan alto que no oigo nada”
Para los baterías...
• Los monitores no suelen funcionar bien por el ruido de la batería
• Si el batería toca utilizando un metrónomo, no tienen por qué oírlo los demás (ni el público)
• Solución: cascos
Monitores de escenario
• ¿Y el técnico de sonido?
• Se suele colocar en un lateral del escenario
• Facilita la comunicación con los músicos
• Puede oír lo que pasa en el escenario
• ¿Cómo monitorizar las mezclas?
• Con cascos aislantes
• Con un monitor “de cuña”
Monitores de escenario
• El gran problema: la realimentación
• Los monitores suelen estar muy cerca de los micrófonos
• Algunas soluciones:
• Acercar los micrófonos a las fuentes sonoras
• Si la fuente sonora tiene un nivel alto, mejor
• Alejar los altavoces de los micrófonos
• Reducir el nivel de los altavoces tanto como sea posible
• Ecualizar las frecuencias más problemáticas
Monitores de escenario
• Ventaja:
• Permite a cada músico oir una mezcla a medida y además el sonido de su propio amplificador y la reverberación de la sala.
• Problemas:
• El nivel tiene que ser muy alto
• Posibilidad de realimentación
• El sonido también se propaga hacia la audiencia
In Ear Monitors (IEM)
• Ventajas:
• Menos agresivos para el oído
• La mezcla se puede hacer completamente a la medida de cada músico
• Desventajas:
• Al principio resultan molestos
Sistemas para reproducción sonora
• Pubs, discotecas, cines, etc.
• Material previamente grabado y mezclado -> Pocas manipulaciones
• La distorsión y ruido introducidos por el sistema se notan más que en los sistemas de directos.
PC
CD
Mesa de mezclas
Ecualizador
Amplificador
Altavoces
Sistemas para refuerzo sonoro
• Muchas fuentes distintas
• Gran cantidad de unidades de efectos, ecualizadores, etc.
• Puede ser necesaria una segunda mesa sólo para el sonido sobre el escenario
Sistemas para refuerzo sonoro (II)
Unidades de efectos
Líneas del escenario
Mesa de monitores
Ecualizadores de monitores
Amplificadores de monitores
Monitores
Unidades de efectos
Splitter
Mesa principal
PC
CD
Micrófonos de vozMicrófonos de instrumentos
Efectos de instrumentos
Teclado
A la mesa demonitores
Al grupo de salida
Un concepto: Headroom
• Es la diferencia entre el nivel medio del sonido en una aplicación y el máximo que soporta el sistema
• Varía con la aplicación:
• Música clásica: Hace falta mucho (30dB)
• Rock: A lo mejor bastan 20dB
• Megafonía: Con 6dB a lo mejor sobra
HEADROOM
Ruido de fondo
120
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
dB
Nivel medio del sonido
Nivel máximo soportado
Un poco de historia
• El sonido surround lleva utilizándose desde los años 30 (3 canales frontales para el cine, desarrollados por Bell Labs)
• En 1941 se añadieron los canales traseros, para la película Fantasía de Walt Disney. Era el sistema de sonido Fantasound, también utilizado para el Cinemascope de la Fox.
• En los años 60 el sistema Dolby Surround se convirtió en el estándar de facto, con 4 canales.
• En los años 70 se creo el sistema Quad, para música, que acabó desapareciendo por falta de compatibilidad.
Ventajas del surround
• El sonido es más claro
• No hay un sweet spot
• La posición de los altavoces no es tan crítica
• Más posibilidades para la mezcla
Dolby AC-3
• Creado en 1991 para la película “Batman returns”.
• Es un codificador pensado desde el principio para la industria del cine (audio multicanal), que acabó adaptándose para aplicaciones domésticas (home theater)
• Es el estándar para la televisión de alta definición en EEUU y DVD-Video
• Velocidades binarias soportadas: desde 32 hasta 640kbps
• Frecuencias de muestreo: 32, 44.1 y 28 kHz
Tecnologías Dolby para consumo
• Dolby Volume: Control automático de volumen
• Dolby ProLogic IIx: Convierte audio a 5.1, 6.1 ó 7.1
• Dolby TrueHD: Codificador sin pérdidas
• Dolby Digital 5.1: El básico. Sonido 5.1
• Dolby Digital Plus: Hasta 7.1 canales.
• Dolby Pro Logic IIz: Como el IIx pero añade altura.
Tecnologías Dolby
Blu-ray DVD
Codec Canales Bitrate Canales Bitrate
5 . 1 640 kbps 5 . 1 448 kbps
7 . 1 1.7 Mbps
8 18 Mbps
Tecnologías Dolby para cines
• Dolby Vision: Ajuste de la imagen
• Dolby 3D: Para películas 3D
• Dolby Surround 7.1: Sonido 7.1 para cines
• Dolby Digital Cinema: El básico. Sonido 5.1 digital.
• Dolby Atmos: Hasta 64 canales.
Tecnologías DTS (consumo)
Codificación sin pérdidas, hasta 7.1 canales
Codificación con pérdidas, hasta 5.1 canales
Equivalente al Prologic II de Dolby
Extensión del Neural Surround hasta 11.1
SDDS
• Es una tecnología exclusiva para salas de cine
• Ofrece hasta 8 canales de sonido
• La información se graba en los bordes externos de la película
• Pueden existir fallos de sincronismo
• El ratio de compresión es menor que en AC-3
• Se suele coincidir en que es el formato más fiel al sonido del master
• La instalación es más barata
Ventajas e inconvenientes de DTS
Ventajas e inconvenientes de Dolby AC-3
• Usa un ratio de codificación elevado
• Puede haber problemas con los cambios de rollo, aunque se puede evitar
• Es el formato más extendido
• El audio va sobre la película para evitar problemas de sincronismo
Ventajas e inconvenientes de SDDS
• Tiene el ratio de codificación más bajo de todos (creo)
• Proporciona 8 canales de sonido, aunque no hay demasiados cines que soporten esto
• Está muy ligado a Sony y sus estudios (Columbia, Tristar, etc.)
• Es el sistema más caro de instalar
THX
• Es un sistema de certificación de la calidad creado en 1983 para asegurar que la película “El retorno del Jedi” se escuchase igual en los mejores cines.
• THX viene de Tomlinson Holman’s eXperiment.
• THX impone unos requisitos muy estrictos para los cines:
• Suelo flotante
• Paredes tratadas acústicamente
• Pantalla perforada
• Ruido de fondo NC-30
• Ángulo de visión
• Calidad de la imagen
THX
• Criterios de certificación para cines:
• Ruido de fondo (NC-30)
• Aislamiento acústico
• Reverberación
• Ángulo de visión
• Calidad de la imagen
• Equipamiento
• Instalación de los equipos