Usar ecualizadores para tratar la acústica, ¿sí o no?

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A mediados de los 70 era normal, ver ecualizadores gráficos para tratar los problemas en la respuesta en frecuencia de los altavoces que causaba la acústica de las salas. Después de los 70 ya se empiezan a descartar estos ecualizadores, y se comienza a tomar conciencia de la importancia de la acústica en los estudios de grabación como primera medida para disponer de las mejores condiciones de grabación y escucha.

A día de hoy, todo el mundo o casi todo el mundo, debería tener claro que los ecualizadores gráficos no son la solución a los problemas que introduce la acústica de la sala en la respuesta de los altavoces, pero la pregunta realmente es ¿sabemos cuando sí y cuando no podemos utilizar sistemas de ecualización para tratar los diferentes problemas? Creo que no todo el mundo lo tiene tan claro, y voy a tratar de explicarlo con una pequeña receta para que cada uno evalúe si es su caso.

Si te vas al libro de Philip Newell (por poner uno, porque tienes miles de artículos al respecto en internet y en libros), lo deja claro, se puede ecualizar aquellos sistemas que se comporten como uno de fase mínima (sistemas en los cuales la variación de la fase es mínima), mientras que los sistemas que no se comporten como uno de fase mínima no deberían ser ecualizados. Sin embargo, un sistema de fase mínima, es un un sistema más complejo de lo que su nombre indica, ya que el termino fase mínima aunque se refiere a un cambio mínimo en la fase, no refleja del todo su naturaleza. Efectivamente si te coges un libro de señales y sistemas, podrás conocer que es un sistema de fase mínima y entender si tu sistema se caracterizan de la misma forma. Pero a estas alturas de la vida, entender un sistema de fase mínima quizás no sea la prioridad de nadie. ¿Podemos entonces entender cuando podríamos usar un ecualizador y cuando no, de una forma más sencilla, sin saber que es un sistema de fase mínima? La respuesta es un sí.

Lógicamente no va a ser lo mismo que entendiendo estos sistemas, los ecualizadores, y que es lo que pasa con las fases en las ondas, pero a bote pronto, para que la gente tenga una idea sencilla de cuando sí y cuando no se pueden usar sistemas de ecualización, se puede recurrir a algunas ideas genéricas.

 

Los altavoces cuando se construyen, se suelen probar en una cámara anecoica, que son las condiciones más parecidas a un campo libre, en el cual las reflexiones del recinto no interfieren con la señal directa del altavoz y no la colorean. Una vez que cogemos este altavoz y lo colocamos en un recinto cualquiera, su respuesta en frecuencia varía. Los fabricantes, saben como funciona su cámara anecoica, pero no saben donde has pensado tu colocar tus altavoces, y por tanto te dan la opción de con diferentes filtros, tratar de acomodar los altavoces a la posición en la que estén. Pero estos filtros, no van a tratar de arreglar o corregir la acústica de la sala, sino que van a tratar de arreglar el realce o atenuación global que se produce en los altavoces en función de unas determinadas posiciones en la sala.

Los ecualizadores gráficos, al tener muchas bandas y posibilidades de atenuar o amplificar conformando un espectro casi a medida fueron utilizados para tratar de minimizar el filtro en peine que se produce cuando se suma una señal directa y una reflejada retardada en el tiempo y que proviene de un rebote en la sala. Mientras que los filtros en los altavoces tienen como función amplificar o atenuar una parte del espectro que se ve alterada como fruto de la posición del altavoz y el entorno que le rodea, los ecualizadores gráficos, pretenden solventar estas irregularidades de tipo filtro en peine debido a rebotes que provienen de diferentes lugares y tiempos a lo largo.

A raíz del párrafo anterior, podríamos ir ya pensando en la receta de cuando se puede y cuando no se puede utilizar un ecualizador, o filtro. Digamos que existen dos posibles perturbaciones de la respuesta en frecuencia del altavoz en una sala, originadas por lo mismo, el rebote de una onda contra una superficie, sin embargo sus consecuencias no son las mismas y es evaluando que es lo que pasa en estos choques, lo que hace que podamos decidir si usamos un filtro o no.

El primer tipo de perturbación se produce cuando nosotros acercamos un altavoz a alguna superficie dura y variamos su patrón de radiación. Por ejemplo, supongamos un altavoz encerrado en una caja sellada en mitad de una habitación, el patrón polar para los graves será parecido a una circunferencia, es decir la perturbación que provoca el altavoz, se expande en todas las direcciones del recinto. Supongamos que encastramos este altavoz a ras de una pared, en este caso, el patrón polar será claramente una semicircunferencia, ya que la pared impide a las ondas viajar por detrás del altavoz, forzando a que se propaguen hacia adelante. En este caso la onda que se propaga directamente hacia adelante y la onda que es forzada a propagarse hacia adelante, están completamente en fase y sin ningún retardo entre ellas, expandiéndose ambas ondas hacia adelante. Si yo tengo una determinada intensidad sonora, repartida en una esfera como fruto de una radiación omnidireccional, si yo confino la directividad del altavoz a media esfera usando una pared, entonces en el nuevo campo sonoro tendré para cada punto el doble de potencia y por tanto el doble de intensidad, +3 dB, y en términos de presión tendré lo mismo, el doble, +6 dB. Si lo acercamos a una esquina de dos paredes, tendremos 4 veces más de potencia, intensidad y presión, ya que estamos confinando esta energía en un cuarto de la circunferencia, lo cual en presión se traduce en un aumento de +12 dB. Y si lo acercamos a una esquina de tres paredes pues nuestra directividad se reduce a un octavo de la esfera inicial, produciéndose 8 veces más de potencia, intensidad y presión en los anteriores puntos o los que es lo mismo un aumento de +18 dB en términos de presión. Pero este aumento no es selectivo en frecuencias, se produce para todas las frecuencias, lo que sucede, es que mientras que el patrón de los graves en campo libre se asemeja a una circunferencia, los patrones de radiación de los tweeters, directividad etc.. empiezan a estrechar su haz, hacia la parte delantera del altavoz, con lo cual realmente donde se nota este aumento de presión debido al confinamiento de la directividad es en las frecuencias graves, ya que para las agudas, la propia directividad de los tweeters, hacen que realmente muy poca energía se distribuya por la parte trasera de los altavoces. En resumen, la modificación de la respuesta en frecuencia se daría teóricamente para todas las frecuencias y con la misma amplificación para todas las frecuencias, pero debido a la radiación de los agudos, en estos no se percibe en los mismos términos que para los graves. En este tipo de situación SÍ se pueden usar los filtros de los altavoces (los típicos filtros paso alto en graves), y de hecho están pensados para corregir la desviación respecto a la respuesta en frecuencia de la cámara anecoica, que como fruto del confinamiento se produce una amplificación en todas las frecuencias, aunque claramente afectan más a unas que a otras.

 

El segundo tipo de perturbación se produce cuando la señal directa del altavoz, interacciona con algún rebote que se produce en la habitación. Mientras que en el caso anterior el confinamiento de la energía, podía entenderse como un primer rebote en el que la señal directa y la del rebote, están en fase (fase mínima) y son la misma, como si hubiese transcurrido en el instante cero, en este segundo caso, la señal directa interactúa con una señal que si bien ha sido emitida por el altavoz, ha sido emitida en instantes anteriores, con lo cual la interacción entre la señal directa y la reflejada, presentará diferentes fases y amplitudes en función de la frecuencia y de la posición de la sala, haciendo imposible crear un filtro que se ajuste perfectamente mediante una función inversa. Esta composición de ondas (señal directa y señal reflejada) con diferentes amplitudes y diferentes fases, hacen que la respuesta en frecuencia del altavoz medida en el punto de la perturbación se presente como un filtro en peine, unas frecuencias se amplifican y otras se atenúan. En el caso del confinamiento, se podría decir que existe una correlación entre la señal directa y la reflejada, en este segundo caso no existe correlación, ya que es una señal totalmente independiente (la señal actual emitida por el altavoz no depende ni se puede conocer a partir de señales anteriores emitidas por el altavoz). En este caso NO es posible utilizar ecualizadores, porque para cada punto de perturbación de la sala, existe una función inversa diferente, que deshace la perturbación de la señal reflejada sobre la directa.

 

Veamos un ejemplo clásico, colocar los altavoces encima del puente de vúmetros. En este caso se producen dos perturbaciones, la primera es como consecuencia de que la mesa hace que la supuesta esfera que estaría radiando el altavoz, sea confinada a media esfera, produciendo un incremento de 6 dB en los graves. Esta perturbación sí se podría tratar con unos de los filtros de los altavoces, es una amplificación que se produce por igual para todas las frecuencias graves emitidas por el altavoz, aunque como he explicado antes, debido a la directividad de los agudos, y a sus longitudes de onda tan pequeñas, solo afecta a los graves. Sin embargo existe otra perturbación la debida a la directividad de los agudos y las fases que manejan, que hace que se sume la señal directa del tweeter con la señal reflejada en la mesa. En este caso las caminos y las diferencias de fases conformaran perturbaciones constructivas y destructivas en función de las frecuencias y de los caminos que recorran, con lo cual existirá una función inversa diferente para cada posición de la sala.

 

¿Pero por que no usar un ecualizador gráfico? La respuesta es sencilla, toda onda acústica, está compuesta de una información que es el modulo y otra información que es la fase. Los ecualizadores gráficos permiten trabajar sobre el módulo, sin embargo no permiten ajustar la fase, y todos los ecualizadores, cuando procesan el módulo, procesan la fase de forma inherente. Tu puedes dejar en tu punto de escucha un módulo bastante plano, pareciendo que tu sala y tus altavoces son cojonudos, a base de ir subiendo y bajando en el ecualizador gráfico diferentes bandas, el problema, es que cada vez que tocamos un banda, la fase varía, y podemos encontrarnos con auténticos esperpentos en fase, aun teniendo un módulo apañado. Además de esto debes tener en cuenta algo que he comentado anteriormente, mientras que en las perturbaciones de tipo confinamiento, la respuesta se modifica para todas las frecuencias y para todos los puntos de la sala. En el segundo caso la respuesta se modifica para determinadas frecuencias y para determinados puntos de la sala. Lo cual sería una locura porque tendríamos que tener diferentes ecualizadores gráficos para los diferentes puntos de la sala.

¿Se puede usar ecualización para los segundos tipos de perturbaciones? Teóricamente no, y a la vista está por lo que he comentado que sería una locura. Sin embargo hoy en día la tecnología hace posible usar sistemas adaptativos que varían adaptándose a las condiciones de cada momento. Por ejemplo, se pueden usar filtros digitales, con respuestas impulsivas increibles, que sean capaces de tocar el módulo sin tocar la fase, o sistemas que conociendo la respuesta anecoica del altavoz ajusten los filtros en función de la posición en la que estés situado, usando para ello de las mediciones que sobre el campo sonoro hace con la ayuda de un micrófono y un procesado.

Respecto a esto último existen soluciones que funcionan, como por ejemplo los procesadores de Trinnov o las trampas de graves activas de PSI audio AVAA C20, sin embargo aunque esto funcione, es necesario colocar el micrófono en cada una de las posiciones nuevas que queramos ajustar y no dejan de ser más que un parche a un problema que se tendría que haber solucionado desde un principio con una buena acústica.

 

 

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