Técnica Electroacústica

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Técnica Electroacústica en Relación a este Tema

En este contexto, a efectos históricos puede ser de interés lo siguiente: [1] En los Años 80-90: La Técnica Electroacústica se ocupa de la amplificación, transmisión y almacenamiento de los sonidos con los medios auxiliares de la electrotecnia. Los elementos fundamentales usados en la Técnica Electroacústica son los micrófonos y los altavoces, denominados conjuntamente traductores electroacústicos. Los micrófonos son dispositivos que transforman la energía acústica de los sonidos en energía eléctrica proporcionalmente.

Detalles

Los altavoces realizan la transformación inversa. Estas conversiones son necesarias porque en su forma eléctrica la información sonora se puede manejar con facilidad. Un problema de Técnica Electroacústica se resuelve mediante un sistema electroacústico, que consiste en la conexión encadenada de diversos elementos, de los cuales, generalmente, el primero es un micrófono y el último un altavoz. La índole de los elementos intermedios depende del tipo de problema a resolver. Por ej., si se trata de reforzar la voz de una persona el sistema constará, en el caso más sencillo, de un micrófono seguido de un amplificador (véase, si se desea, más sobre este último termino en la plataforma general) eléctrico de audiofrecuencia que alimentará a uno o varios altavoces. Otros sistemas electroacústicos más complejos los constituyen los equipos de registro y reproducción de sonido, que entre micrófono y altavoz incluyen una serie de elementos tan diversos como amplificadores especiales, dispositivos de registro magnético, mecánico u óptico, el portador de la información (cinta magnética, disco fonográfico o banda sonora en película cinematográfica) y el correspondiente dispositivo de lectura o reproducción.
l. Altavoces. La conversión de energía eléctrica en energía acústica en un sistema electroacústico se lleva a cabo por medio de altavoces. Básicamente, un altavoz consta de un dispositivo radiante actuado por un elemento motor. El dispositivo radiante tiene la misión de entregar energía al aire, de tal manera, que dicha energía se propague en éste en forma de ondas sonoras. Por el tipo de su dispositivo radiante los altavoces pueden ser de radiación directa o de bocina.Entre las Líneas En los primeros, una membrana rígida vibra, arrastrando las moléculas de aire de sus proximidades, las cuales comunican a su vez su movimiento a las moléculas próximas y así sucesivamente. La membrana pierde energía mecánica que es entregada al aire y se dice que la membrana está acoplada directamente al aire.

Detalles

Los altavoces de bocina poseen una membrana vibrante adaptada a una bocina, siendo el cuello de ésta de menor diámetro que la membrana. Entre ambos queda una pequeña cámara de aire. La combinación de esta cámara y de la bocina hace que la conversión de energía sea más eficaz en este tipo de altavoz que en los de radiación directa.
El elemento motor trabaja en la mayoría de los casos según el principio de la inducción electromagnética (véase, si se desea, más sobre este último termino en la plataforma general). El altavoz se denomina entonces de tipo dinámico o de bobina móvil. También existen altavoces de tipo electrostático, cuyo principio de funcionamiento es la fuerza de atracción electrostática ejercida sobre dos conductores cargados eléctricamente. La forma más común de altavoz, la que más se ha impuesto por su tamaño reducido y por la multiplicidad de sus aplicaciones, es el dinámico de radiación directa. Cuando se requiere una gran potencia acústica (p. ej., en instalaciones al aire libre) o es importante una buena conversión de energía, se utilizan altavoces dinámicos de bocina. Los electrostáticos son siempre de radiación directa; su calidad de reproducción, sobre todo de los tonos agudos, es excelente.
Un altavoz dinámico de radiación directa funciona de la siguiente forma: El elemento motor de la membrana es una bobina móvil suspendida en un campo magnético radial y constante producido por un imán permanente. La bobina está sujeta de tal forma que puede oscilar elásticamente en su dirección axial pero no en otras direcciones y está ligada a la membrana radiante, llamada también diafragma radiante. El diafragma está construido de un material rígido y tiene una forma ligeramente cónica para que tenga mayor rigidez; está suspendido en su contorno (circular o elíptico) por medio de un material blando que amortigua su movimiento. Al inyectar en la bobina móvil una corriente eléctrica alternada, la bobina experimenta una fuerza axial según el principio de la inducción electromagnética y se desplaza siguiendo las variaciones de la corriente, poniendo así en vibración el diafragma.
El rendimiento de estos altavoces es bastante bajo, es decir, la relación entre la potencia acústica producida por el altavoz y la potencia eléctrica aplicada al mismo es muy pequeña, generalmente de menos del 5%. La causa está en que el altavoz radia un margen de frecuencias para las cuales las dimensiones del diafragma son menores que las longitudes de onda de los sonidos radiados. Un dato importante de un altavoz es su respuesta de frecuencias, que expresa cómo varía su rendimiento en función de la frecuencia. El rendimiento de un altavoz de radiación directa es aproximadamente constante en un margen amplio de frecuencias, pero no cubre, en general, toda la banda audible (se puede estudiar algunas de estas cuestiones en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). Fuera de este margen útil el rendimiento decrece. La posición y extensión del mismo depende de las dimensiones del diafragma y de las características mecánicas del sistema oscilante que constituye la membrana y la bobina móvil con su suspensión, que se pueden resumir en un dato: la frecuencia de resonancia del altavoz o frecuencia propia, que es aquella en que el sistema vibra libremente después de comunicarle una cantidad de energía. Todo altavoz trabaja por encima de su frecuencia de resonancia, de modo que ésta limita la respuesta de frecuencia en el extremo inferior. Hacia las frecuencias altas, la respuesta está limitada por la masa del sistema oscilante. Estas dos limitaciones están relacionadas entre sí, de tal forma que un altavoz que sea apropiado para radiar frecuencias muy altas, no lo es para radiar también frecuencias muy bajas y viceversa. Cuando se desea radiar toda la banda de frecuencias audibles, se reparte ésta entre dos o tres altavoces que radien cada uno un margen más pequeño. Este procedimiento se utiliza en sistemas buenos de reproducción de sonido. El reparto de las frecuencias se realiza mediante redes eléctricas divisoras.
2. Micrófonos. Un micrófono es un traductor electroacústico que convierte energía sonora en eléctrica.Entre las Líneas En esencia, consiste en un elemento generador acoplado a un campo sonoro (medio en el que se produce el sonido original). La naturaleza del elemento generador y el modo de acoplar éste al campo sonoro determinan el tipo de micrófono. Según sea este acoplamiento, los micrófonos pueden ser de dos tipos: de presión y de gradiente de presión. Un micrófono de presión está acoplado al campo sonoro en un solo punto y responde a las variaciones de presión en ese punto. Como la presión es una magnitud escalar (no dirigida), un micrófono de presión no es direccionel, es decir, responde por igual para todas las direcciones de incidencia de las ondas sonoras. Generalmente el acoplo consiste en una membrana o diafragma flexible, de cuyas caras una está expuesta al campo sonoro y la otra está terminada por una cavidad cerrada. Las dimensiones de la membrana deben ser pequeñas respecto a las longitudes de onda de los sonidos. La presión sonora del campo crea una fuerza en la membrana que se aprovecha para actuar el elemento generador.
Un micrófono de gradiente de presión está acoplado a dos puntos del campo sonoro y responde a la diferencia de presiones en ambos. Si la distancia entre los puntos es pequeña comparada con la longitud de onda de los sonidos, dicha diferencia de presiones es proporcional a la velocidad de las partículas de aire en la onda sonora, razón por la que estos micrófonos se llaman también de velocidad. La información que recoge un micrófono de este tipo depende de su orientación respecto al campo sonoro; por tanto, una característica de estos micrófonos es que son direccionales. Presentan un máximo en su respuesta cuando la dirección de propagación de las ondas coincide con la línea de unión de los puntos de acoplo al campo sonoro y su respuesta es más débil para otras direcciones. Esta propiedad los hace apropiados para eliminar sonidos indeseados procedentes de direcciones determinadas, p. ej., ruidos o reverberación. Se usan mucho en equipos de registro y en estudios de radiodifusión. Otra de sus características es que si la fuente sonora está situada muy próxima al micrófono la respuesta aumenta en las frecuencias bajas, razón por la que cuando un locutor o un cantante aproxima a su boca un micrófono de este tipo su voz suena más «profunda».
Los dos tipos anteriores de micrófonos pueden funcionar con una gran variedad de elementos generadores. Los principales son: dinámico, de cinta, magnético, de condensador, de carbón, cerámico y de cristal.Entre las Líneas En los tipos dinámico, de cinta y magnético la conversión es por inducción electromagnética.Entre las Líneas En el micrófono de condensador la conversión es por inducción electrostática. Los cerámico y de cristal utilizan el efecto piezoeléctrico (v. DIELÉCTRICOS) y en el de carbón se consigue la conversión por variaciones de la resistencia eléctrica de un conjunto de gránulos de carbón al ser presionados por la membrana expuesta al campo sonoro. El empleo de uno u otro tipo depende de diversos factores en los que intervienen el precio, las condiciones externas de utilización (temperatura, humedad, etc.) y los requerimientos dictados por la función a desempeñar.
De un micrófono es importante conocer su sensibilidad, que es una medida de su respuesta eléctrica en relación con su excitación acústica. Se suele expresar como el cociente entre la tensión eléctrica que genera el micrófono y la presión acústica que actúa sobre él. Otro dato es su respuesta de frecuencias, que indica cómo varía la sensibilidad en función de la frecuencia de las ondas incidentes. Existen micrófonos de banda ancha, que responden por igual en una gran porción del margen de frecuencias audibles, p. ej., de 100 a 8.000 c/seg., a veces de 30 a 20.000. Estos micrófonos pueden ser dinámicos, de cinta, de condensador, de cristal o cerámicos. Se emplean en radio, televisión, cine, sonorización de locales y, en general, en aquellas aplicaciones en que se requiere reproducir música o palabra con buena calidad.Entre las Líneas En aplicaciones que requieren exclusivamente la transmisión de información vocal, p. ej., en el caso del teléfono, se puede prescindir de la calidad que proporciona la transmisión de una banda ancha de frecuencias, pues lo que importa es que la inteligibilidad de la palabra transmitida sea aceptable, y esto se puede conseguir transmitiendo una banda de frecuencias más pequeña. A este fin son apropiados los micrófonos de carbón o magnéticos, cuya curva de respuesta no es muy amplia pero presentan otras ventajas, como bajo precio o gran sensibilidad.
3. Instalaciones de sonorización. Tienen por objeto reforzar una fuente sonora o transmitir una información a gran número de personas, problemas básicamente diferentes.Entre las Líneas En el primer caso, el público tiene la atención concentrada en el acontecimiento sonoro y la sonorización es necesaria porque la fuente sonora es débil; la instalación debe llamar lo menos posible la atención del oyente, que debe tener la sensación de que el sonido procede directamente de la fuente sonora. La forma más sencilla de conseguir esto consiste en colocar altavoces en el plano de la fuente sonora, p. ej., encima de ella. La colocación de altavoces en diversos puntos cerca del público no es conveniente para estos fines cuando se usa un sistema sencillo de refuerzo sonoro formado por micrófono, amplificador y altavoces, pues para la mayoría de las personas del público el sonido parece proceder, no de la fuente, sino del altavoz que se encuentre más próximo, lo que está en contradicción con la impresión visual de la fuente sonora. Esto se debe a que, en presencia de varias fuentes sonoras que radian los mismos sonidos, un oyente percibe el sonido total como proveniente de aquella fuente cuyas ondas le alcanzan en primer lugar, siempre que las restantes lleguen con un retraso comprendido entre 1 y 50 milisegundos. Añadiendo al sistema dispositivos de retardo se puede conseguir que cada oyente reciba el sonido de los altavoces dentro de los 50 milisegundos después de recibir el sonido directo de la fuente sonora, que queda así reforzada sin que se pierda su localización.
En el segundo caso de sonorización electroacústica se trata de transmitir una información a gran número de personas que se encuentran distribuidas en un amplio espacio y que no esperan noticia alguna. La dirección de procedencia de la información no tiene importancia en este caso, y es suficiente un refuerzo normal con un buen número de sistemas directivos de altavoces que cubran toda la superficie del público. Tal sistema es la columna de altavoces, consistente en varios altavoces normales alineados en vertical y radiando simultáneamente; la radiación sonora se concentra entonces en un «abanico» horizontal.
4. Ambiofonía. Es un procedimiento que permite variar las propiedades acústicas de una sala con medios electroacústicos. Las citadas propiedades están determinadas exclusivamente por la forma en que se producen en la sala las reflexiones de los sonidos. Se pueden describir mediante los cuatro conceptos siguientes: tiempo de reverberación, relación entre sonido directo e indirecto, retardo de las primeras reflexiones y difusividad (v. ACÚSTICA II). Según el destino de la sala, sus propiedades acústicas deben ser diferentes; p. ej., la información hablada se hace ininteligible con un tiempo de reverberación demasiado largo; por otra parte la música suena poco profunda y sin vida en una sala con un tiempo de reverberación corto. La ambiofonía permite adaptar acústicamente una sala a las exigencias de cada caso. Se basa en la posibilidad de producir artificialmente y de forma controlada un gran número de reflexiones a partir de un sonido original, mediante un sistema electroacústico compuesto de micrófono, dispositivo de retardos, amplificadores y un gran número de altavoces distribuidos en las paredes. El dispositivo de retardos suele consistir en un equipo magnetofónico especial de grabación y lectura simultáneas, con varias cabezas de lectura.
5. Reproducción de un acontecimiento sonoro en una sala. Tanto en la transmisión como en la grabación de un acontecimiento sonoro, deben distinguirse dos casos extremos: en uno la fuente sonora original posee un volumen sonoro que cuadra con la sala en que se escuchará la reproducción, p. ej., palabra y música para uno o pocos instrumentos reproducida en la sala de estar de una vivienda; en el otro caso el volumen sonoro original es demasiado grande para la sala de reproducción, p. ej., para una sala de estar, música de orquesta, órgano o coro.Entre las Líneas En el primer caso, la potencia acústica del sonido reproducido debe ser igual a la del sonido original, pues entonces se crea la impresión de que la fuente sonora ha sido tansportada a la sala de reproducción.Entre las Líneas En la toma debe excluirse todo sonido que no proceda directamente de la fuente, como, p. ej., reverberación. A este fin se emplean micrófonos direccionales situados cerca de la fuente sonora y, en lo posible, se efectúa la toma del sonido en una sala con fuerte absorción (véase su concepto jurídico) acústica, como es el caso de los estudios de radiodifusión y de grabación.Entre las Líneas En el segundo caso, es evidente que no hay que reproducir el acontecimiento sonoro en toda su potencia acústica, sino tal como lo percibirían los oyentes que asistieran a él: atenuado por la distancia a la fuente y provisto de la reverberación que produce la sala en que sucede. Esto se consigue mediante especial disposición de uno o varios micrófonos cuyas señales eléctricas se mezclan después.
La reproducción de un acontecimiento sonoro gana en efecto espacial mediante el empleo de un sistema con varios canales, es decir, si la captación, transmisión y reproducción se llevan a cabo con dos o más sistemas completos independientes que trabajen simultáneamente. r_ste es el caso de la transmisión estereofónica de dos canales, que se ha impuesto en combinación con el procedimiento de almacenamiento sonoro por discos. La estereofonía con tres o más canales (véase qué es, su definición, o concepto, y su significado como “canals” en el contexto anglosajón, en inglés) se emplea en el sonido de ciertas películas cinematográficas.
V. t.: ACÚSTICA; SONIDO; AMPLIFICADOR.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Recursos

Notas y Referencias

1. Basado parcialmente en el concepto y descripción sobre técnica electroacústica en la Enciclopedia Rialp (f. autorizada), Editorial Rialp, 1991, Madrid

Véase También

Bibliografía

H (se puede estudiar algunas de estas cuestiones en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). F. OLSON, Acoustical Engineering, 3 ed. Londres 1957; L. L. BERANEK, Acústica, Buenos Aires 1961; W. REICHARDT, Grundlagen der Technischen Akustik, Leipzig 1968; E. MEYER y E. G. NEUMANN, Physikalische und Technische Akustik, Braunschweig 1967; 1. WEBERS, Tonstudiotecl:nik, Munich 1968; J. JECKLIN, Lauisprecherbuch, Stuttgart 1967; H. SCHRÖEDER, Tonbandgerüte-Messpraxis, 2 ed. Stuttgart 1967.

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