Ya sea un altavoz Hi-Fi, un home cinema, un estudio de grabación o un cine, el sistema de altavoces interactuará con la sala. Las normas nacionales de construcción suelen estipular los indicadores de rendimiento de aislamiento acústico de las viviendas, pero no suelen incluir el tratamiento del sonido reflejado. Por lo general, si una sala no recibe tratamiento acústico, por muy buenos que sean los altavoces, estos experimentarán cuellos de botella debido a las interferencias. Actualmente, los materiales de tratamiento acústico son una necesidad.
Los materiales de tratamiento acústico se pueden dividir, a grandes rasgos, en materiales fonoabsorbentes , materiales difusores y materiales fonoaislantes, según su función. Entre ellos, además de los paneles fonoabsorbentes convencionales, otro tipo de material fonoabsorbente es la trampa de baja frecuencia, que se utiliza específicamente para absorber frecuencias bajas. Sin embargo, aquí me gustaría hablar primero sobre la diferencia entre materiales fonoabsorbentes y materiales fonoaislantes. Aquí es donde mucha gente se confunde. Para entender la diferencia entre ambos, primero hay que entender cómo se propaga el sonido después de llegar a nuestras paredes.
Sonido incidente – Sonido reflejado = Coeficiente de absorción acústica
Sonido incidente – Sonido transmitido = Pérdida de transmisión
Parte del sonido es absorbido por la pared y transformado en energía térmica.
De la relación anterior, es fácil concluir que el aislamiento acústico solo debe garantizar la mínima transmisión de sonido posible, pero no necesariamente una buena absorción acústica. A continuación, se presenta un ejemplo extremo: si la pared de la habitación es muy lisa y de doble capa, el aislamiento acústico es muy bueno gracias a este diseño. Sin embargo, al ser tan lisa, el sonido reflejado, especialmente el de alta frecuencia, es muy intenso y la absorción acústica es muy deficiente.
De hecho, existen diseños similares muy comunes, como el vidrio insonorizado de doble capa, que ofrece un buen aislamiento acústico, pero la suavidad de su superficie hace que el sonido reflejado sea muy intenso. Este vidrio insonorizado de doble capa prácticamente no absorbe el sonido.
Al mismo tiempo, los materiales absorbentes de sonido comunes suelen tener propiedades de aislamiento acústico mediocres y no suelen ser tan buenos como las paredes del mismo espesor.
Material absorbente de sonido
Los materiales fonoabsorbentes tradicionales son porosos, conocidos científicamente como materiales fonoabsorbentes de resistencia acústica. La esencia de las ondas sonoras es un tipo de vibración. Para ser precisos, en el sistema de altavoces, es la vibración del aire. Cuando las vibraciones del aire se transmiten a este material fonoabsorbente, la fina estructura porosa las alivia gradualmente y las convierte en energía térmica.
Cuanto más grueso sea el material que absorbe el sonido, más pequeñas cavidades habrá en la dirección de propagación del sonido y mejor será el efecto de absorción del sonido que incide de forma aleatoria o en ángulos pequeños.
Por otro lado, los materiales fonoabsorbentes acústicamente resistivos tienen una frecuencia de corte de baja frecuencia para una absorción efectiva, que suele estar relacionada con el espesor del material, que requiere aproximadamente un cuarto de la longitud de onda. Por lo tanto, es casi imposible utilizar materiales fonoabsorbentes acústicamente resistivos para absorber bajas frecuencias, y se requieren otros tipos de materiales de procesamiento para estas frecuencias.
Al mismo tiempo, el coeficiente de absorción acústica de los materiales fonoabsorbentes también está relacionado con el ángulo de incidencia del sonido. Por ejemplo, los tableros de fibra de alta densidad pueden reflejar el sonido en ángulos amplios.
Material de difusión
Primero, todavía necesitamos entender qué es la difusión del sonido o cuál es el papel de los materiales de difusión.
Cuando el sonido incide sobre una pared, parte del sonido saldrá en la dirección geométrica y continuará propagándose. Sin embargo, este proceso no suele ser una reflexión especular absoluta. Si se trata de una reflexión absoluta ideal, el sonido debería salir exactamente en la dirección geométrica tras atravesar la superficie, y la energía en la dirección de salida debería ser coherente con la dirección de incidencia. Todo el proceso no pierde energía, lo que puede entenderse como ausencia total de difusión, o más comúnmente, reflexión especular en óptica.
En la difusión ideal, no existe una dirección de emisión principal. El sonido se emite uniformemente en todas las direcciones del espacio tras incidir sobre la superficie. En óptica, esto se conoce comúnmente como reflexión difusa.
Por supuesto, todo esto también está relacionado con factores como la longitud de onda del sonido. El entorno de escucha no solo requiere cierta difusión, sino que también debe evitar reflejos fuertes, como el de la totalidad del cristal del suelo al techo. Sin embargo, esto implica que el sonido reflejado será más complejo y el cálculo será mayor.
A veces necesitamos cierta cantidad de sonido reflejado, pero si no lo necesitamos especialmente fuerte, podemos colocar materiales de difusión en los lugares adecuados. Por ejemplo, si una habitación está llena de materiales fonoabsorbentes, absorberá demasiado sonido. Los materiales de difusión pueden reducir el sonido de reflexión temprana y, al mismo tiempo, garantizar el sonido de reflexión tardía, de modo que las habitaciones pequeñas también puedan tener cierto efecto de reverberación. Para sistemas de altavoces estéreo, se recomienda contar con cierta cantidad de material de difusión en la habitación, mientras que para sistemas de cine en casa, el material de difusión puede reducirse adecuadamente o, en ocasiones, adoptar un diseño de absorción acústica completa.
Como se mencionó anteriormente, la frecuencia efectiva más baja del material de difusión, o la frecuencia de difusión más baja, está relacionada con el tamaño de la protuberancia del difusor. Cuantas más protuberancias tenga el difusor, menor será la frecuencia que se puede difundir eficazmente.
También hay casos en los que este tipo de difusor se fabrica con la apariencia de una columna romana, manteniendo al mismo tiempo un diseño estético. De hecho, dado que las habitaciones de muchos audiófilos no son grandes actualmente, tal difusor podría no ser necesario. La frecuencia efectiva de una placa de difusión de residuo cuadrático general es de aproximadamente 700 a 1000 Hz. En ocasiones, la elección de la frecuencia también debe hacerse caso por caso.
Al mismo tiempo, nuestros sistemas de altavoces Hi-Fi habituales, los sistemas de cine en casa y otros entornos de escucha domésticos pequeños no necesitan difusores con protuberancias excesivas. Dado que la difusión del sonido suele explicarse en términos de acústica geométrica, cuando la frecuencia es inferior a la frecuencia excesiva de la sala, se clasifica como acústica ondulatoria. O bien, los materiales de difusión adecuados para salas pequeñas generalmente no tienen que ser tan gruesos como los de los teatros de ópera y las salas de conciertos.
Trampa de graves
Como se mencionó anteriormente, es prácticamente imposible que los materiales acústicamente resistivos absorbentes del sonido absorban eficazmente las bajas frecuencias. Para absorberlas, suelen necesitarse materiales basados en otros principios.
El resonador de Helmholtz es una estructura acústica muy común, utilizada a menudo en aplicaciones como la reducción del ruido de escapes de automóviles y motocicletas. Su principio consiste en abrir una pequeña abertura en una cavidad V y conectar un tubo corto para formar el dispositivo más simple: el resonador de Helmholtz. Si la columna de aire S del tubo corto se altera y se desplaza hacia la cavidad, el gas se comprime y la presión aumenta. El movimiento de entrada de la columna de aire S se bloquea y, en cambio, se desplaza hacia afuera. Tras alcanzar la posición de equilibrio, continúa moviéndose hacia afuera debido a la inercia. En ese momento, la presión en la cavidad disminuye, lo que provoca que la columna de aire S deje de moverse hacia afuera y luego se mueva hacia adentro, repitiéndose el ciclo.
Los absorbentes acústicos de resonancia mecánica de membrana son otro tipo de material fonoabsorbente para bajas frecuencias , que se suelen emplear en diseños arquitectónicos como los muros multicapa.
Debido a factores como las ondas estacionarias de la sala, suele generarse una ganancia adicional en ciertas bandas de frecuencia, lo que resulta en una resonancia de baja frecuencia. Las trampas de baja frecuencia pueden eliminar hasta cierto punto la interferencia de pico causada por estos modos de sala. Por supuesto, también se pueden utilizar métodos como múltiples subwoofers o procesamiento digital de señales DSP.
Materiales de aislamiento acústico
Como se explicó en detalle anteriormente, el rendimiento de aislamiento acústico y de absorción acústica de los materiales es diferente. Los materiales fonoabsorbentes suelen aprovechar la estructura de pequeños poros del material. Sin embargo, esta estructura de pequeños orificios también suele provocar la transmisión de ondas sonoras. Para evitar una mayor transmisión y propagación del sonido, es necesario reducir al máximo la estructura de cavidades y aumentar la densidad del material.
Generalmente, el rendimiento de aislamiento acústico de los materiales de aislamiento acústico está relacionado con su densidad. La adquisición de materiales de insonorización de alta densidad puede mejorar aún más las propiedades de insonorización de una habitación. Sin embargo, los materiales de aislamiento acústico de una sola capa a veces presentan limitaciones. En este caso, se puede utilizar un tratamiento de aislamiento acústico de doble capa, añadiendo materiales de amortiguación adicionales a las dos capas de materiales de aislamiento acústico. Sin embargo, es importante evitar que las dos capas de materiales de aislamiento acústico tengan el mismo grosor en la medida de lo posible para evitar la repetición de la misma frecuencia. Si durante la construcción y la decoración se insonoriza primero toda la casa, y luego se realizan tratamientos de absorción y difusión del sonido.
El tratamiento acústico es fundamental para los sistemas de altavoces. Sin embargo, no es una aplicación aleatoria. Comprender los conocimientos básicos relevantes es un requisito fundamental para un tratamiento acústico correcto. El diseño del tratamiento acústico también está estrechamente relacionado con la sala, el sistema de altavoces, etc. No existe una solución definitiva, y la situación real debe prevalecer.
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