Conocimientos esenciales de los fundamentos del diseño acústico.

Longitud de onda

La distancia que recorre una onda sonora en un ciclo de vibración se puede calcular dividiendo la velocidad de la onda sonora por su frecuencia. Esto da la longitud de onda de la onda sonora. El rango de longitud de onda es de 17 metros a 1,7 centímetros. En acústica interior, el cálculo de la longitud de onda es de gran importancia para el análisis del campo sonoro. Se debe enfatizar plenamente el papel de la longitud de onda. Por ejemplo, sólo cuando un obstáculo tiene un tamaño mayor que una longitud de onda de la onda de sonido, la onda de sonido se reflejará normalmente. De lo contrario, fenómenos como la difracción y la dispersión se intensificarán, el área de sombra se reducirá y las características acústicas serán completamente diferentes. Otro ejemplo es que un campo sonoro mayor que el doble de la longitud de onda se llama campo lejano, y un campo sonoro menor que el doble de la longitud de onda se llama campo cercano. Las leyes de distribución y propagación del campo sonoro en el campo lejano y en el campo cercano son muy diferentes. Además, en habitaciones de menor tamaño (en comparación con la longitud de onda), los sonidos de baja frecuencia no se pueden reproducir bien debido a sus longitudes de onda más largas. Por lo tanto, en los hogares en general, si el volumen de la sala de escucha no es lo suficientemente grande, es difícil que el efecto de baja frecuencia alcance el estado ideal.

Muchos ingenieros de sonido en vivo no han tenido en cuenta la relación entre audio y longitud de onda. De hecho, esto es muy importante: el audio y la longitud de onda están directamente relacionados con la velocidad del sonido. Bajo la presión del aire a una altitud y a una temperatura de 21 grados centígrados, la velocidad del sonido es de 344 m/s, mientras que la velocidad del sonido con la que he tenido contacto entre los ingenieros de sonido nacionales es de 340 m/s. Esta es la velocidad del sonido a una temperatura de 15 grados Celsius, pero la mayoría de la gente recuerda principalmente que la velocidad del sonido cambia con la temperatura y la presión del aire. Cuanto menor sea la temperatura, mayor será la densidad de las moléculas en el aire, por lo que la velocidad del sonido disminuirá. Y si el sonido en vivo se realiza a gran altura, donde se reduce la presión del aire, las moléculas en el aire se dispersan más y la velocidad del sonido aumentará. La relación entre audio y longitud de onda y sonido es: longitud de onda = velocidad del sonido/frecuencia; λ = v/f. Si asumimos que la velocidad del sonido es 344 m/s, la longitud de onda de un audio de 100 Hz es 3,44 m, la longitud de onda de 1000 Hz (es decir, 1 kHz) es 34,4 cm y la longitud de onda de un audio de 20 kHz es 1,7 cm.

rango dinámico

La diferencia entre los niveles máximo y mínimo de presión sonora de los equipos de audio. El nivel máximo de presión sonora del equipo está limitado por factores como distorsión de la señal, sobrecalentamiento o daños, por lo que es el máximo sonido libre de distorsión que el sistema puede producir. El límite inferior del nivel de presión sonora depende de las condiciones ambientales como el ruido ambiental, el ruido térmico y el ruido eléctrico, por lo que es el sonido más pequeño que se puede escuchar. Cuanto mayor sea el rango dinámico, menos distorsión por sobrecarga se producirá en señales de sonido fuertes, por lo que puede garantizar que los sonidos fuertes tengan suficiente impacto y pueden ser más realistas al expresar sonidos con cambios grandes e intensos, como truenos y relámpagos. Al mismo tiempo, los sonidos de señal débil no serán ahogados por varios ruidos y los detalles delicados se expresarán más vívidamente. Generalmente, el rango dinámico de un sistema de audio de alta fidelidad debe ser superior a 90 decibelios. Si es demasiado pequeño, la reproducción del efecto de fuerza musical es pobre y el atractivo insuficiente. En el proceso de ajuste de sistemas de audio profesionales, los ingenieros de sonido deben prestar atención a las dos cuestiones siguientes al ajustar el sonido: Primero, la ganancia de entrada del mezclador no debe ajustarse demasiado baja, de lo contrario los sonidos débiles serán ahogados por el ruido del equipo mezclador. En segundo lugar, el umbral y la relación de compresión del limitador deben ajustarse con gran precaución. Un umbral demasiado pequeño y una relación de compresión demasiado grande causarán una compresión dinámica del sonido severa, por lo que se debe reducir la pérdida dinámica del sonido tanto como sea posible mientras se garantiza el efecto. Además, también existe un rango dinámico en los circuitos de amplificación y fuentes de audio. En este momento, se puede resolver la diferencia entre la señal distinguible más pequeña y la señal máxima sin distorsión.

inversión

La situación en la que dos señales de sonido idénticas tienen una diferencia de fase de 180 grados. Cuando se inicia el mismo sonido, las direcciones de vibración del altavoz o del micrófono entre ellos son opuestas, lo que también pertenece a la inversión. Hay cuatro tipos de inversión de fase en el sistema de audio: inversión de fase de los canales izquierdo y derecho, inversión de fase verdadera (es decir, la fase entre la señal de entrada y la señal de salida), inversión de fase del micrófono e inversión de fase de algunos altavoces en una matriz de múltiples altavoces. La inversión de fase puede causar fenómenos como cortocircuito de sonido (donde los sonidos se anulan entre sí y el volumen disminuye), pérdida de posicionamiento del sonido y graves turbios, que pueden dañar la reproducción del sonido.

Decibel

Unidad de medida para la ganancia de energía eléctrica y la intensidad del sonido, que lleva el nombre de una décima parte de la unidad bel. Por cada duplicación de potencia, la ganancia es de 3 decibeles, y por cada aumento de 10 veces, la ganancia es de 10 decibelios.

Efecto Hass

Un efecto de un sistema de fuente dual. Cuando el tiempo de retardo de una de las dos fuentes de sonido está entre 5 y 35 milisegundos, el oyente percibe que el sonido proviene de la primera fuente que llega, mientras que la otra fuente parece no existir. Si el retraso es de 5 a 50 milisegundos, el sonido se desplaza gradualmente hacia el primer altavoz que llega; si el retraso es de 30 a 50 milisegundos, se puede sentir la existencia de una fuente de sonido retrasada. El altavoz Haier, que lleva el nombre del Dr. Haier de Estados Unidos, es un altavoz con diafragma plegado. Fue introducido en 1973 y tiene una estructura especial de altavoz eléctrico, utilizado principalmente para altas frecuencias.

Efecto Laura

Un pseudo (falso) efecto estéreo. Retrasando la señal y superponiéndola a la inversa sobre la señal sonora directa, se produce inmediatamente una impresión espacial clara y el sonido parece venir de todas direcciones. El oyente tiene la sensación de estar en la banda.

Distorsión de intermodulación

Un tipo de distorsión de señal en el que una única señal de audio con amplitudes en una determinada proporción (normalmente 4:1) se mezcla y, a través del equipo de reproducción, genera nuevos componentes de frecuencia. Es una distorsión no lineal y los nuevos componentes de frecuencia incluyen los armónicos de las dos señales de audio individuales y varias combinaciones de sobretonos y subtonos.