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Fase y tiempo: dos enemigos invisibles
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Introducción a los problemas de fase y tiempo en una instalación de audio. Texto: Ramon Sendra Fase y tiempo son dos de los valores primordiales e Conseguir una coherencia absoluta de tiempo y fase en el diseño de una caja acústica es difícil y, normalmente, caro. Pero el resultado se traduce en mejoras: una reproducción del sonido más precisa y por ende más cerca del ideal “en vivo”. En definitivas cuentas, el objetivo es proporcionar una experiencia musical más natural y completa, libre de cualquier fatiga y distorsión (entendiéndola como la modificación no deseada de cualquier sonido). Coherencia temporal Como ya hemos repasado en otros artículos (uno de ellos, publicado en este mismo número, en la sección de En Vanguardia) la mayoría de cajas acústicas están compuestas de diferentes altavoces para la reproducción de todo el espectro acústico audible. El objetivo de todos ellos es reproducir un mismo sonido a la vez, e intentar que la suma de las diferentes vías consiga mantener la estructura del sonido original. En caso contrario, aparecen los errores de sincronización, que reducen la información direccional o, lo que es lo mismo, la proyección de una imagen sonora contundente. En el número anterior introdujimos el Efecto Haas, que explicaba que el oído humano descubría la localización de un sonido no por las posibles diferencias en amplitud, sino por las diferencias de tiempo. Así, un sonido que primero llegase al oído izquierdo y luego al derecho (aunque se recibiesen al mismo nivel de presión sonora o incluso el derecho ligeramente superior), nuestro cerebro deduciría que la fuente está, efectivamente, en la izquierda. He aquí otro argumento que confirma la importancia de la coherencia temporal. Y, ¿qué problema temporal puede presentar una caja acústica? En el diseño de un recinto multi-vías, la distancia real entre cada uno de los diferentes altavoces al oído del espectador puede ser ligeramente diferente. En los diseños más tradicionales, los agudos del tweeter llegan ligeramente antes que los medios del woofer. Como que ambos altavoces están en un mismo eje vertical, más que percibir una “localización” errónea (lo que ocurriría en el cine “estéreo” cuando justificábamos el efecto Haas en el número anterior), perderemos una generosa cantidad de detalles que convierten un sonido en otro más rico y preciso. Hay fabricantes que utilizan diseños curvados o ligeramente inclinados para que las distintas vías tengan exactamente la misma distancia al punto de escucha ideal. Por ejemplo, las D450 de Jamo presentan un perfil ovalado. Otra solución es el uso de altavoces coaxiales, que no son más que la fabricación de un tweeter literalmente dentro de un woofer. De esta manera se consigue una perfecta alineación temporal, aunque es poco frecuente el uso de este tipo de altavoces por otros problemas que el diseño presenta (hay fabricantes, como Tannoy, que cuentan con una excelente experiencia en este tipo de diseños, como podemos ver en el Laboratorio del conjunto Arena en este mismo número). La caja acústica la compramos ya fabricada y diseñada, por lo que ¿tenemos que tener consciencia de este problema? Pues sí. Aunque el fabricante pueda haber solucionado con más o menos gracias los (siempre presentes) problemas temporales en el diseño de sus productos, lo único que nos asegura es que un sonido radiado por esa caja presentará tal o cual distorsión temporal. Pero no los efectos que producirán dos cajas acústicas en modo estéreo (cinco o más en multicanal) en nuestro salón. Si en la fabricación de un recinto el objetivo es alinear los dos o tres altavoces, en nuestro salón tenemos que buscar la mejor colocación de cada caja acústica. Lo ideal es que, en una configuración estéreo, ambas cajas acústicas estén exactamente a la misma distancia de nosotros y con la misma abertura respecto a nuestra perpendicular. Un pequeño retraso de pocos centímetros sin duda ofrecerá problemas de tiempo (y no sólo el único). Conseguir una colocación milimétrica es muy difícil, pero no imposible. Así, cuando no es fácil conseguirlo, debemos recurrir a ciertas “trampas”, entre ellas el retardo temporal o delay. Presente sobre todo en mucho receptores de A/V, el retardo temporal es una prestación que permite “retrasar” la reproducción de un sonido por un canal ciertos milisegundos, a la espera de poder conseguir una coherencia temporal lo más precisa posible. Aplicaremos un retardo a la caja más cercana a nosotros, con el objetivo de que “espere” a que el sonido de la caja contraria llegue al punto de referencia exacto, en comparación a la caja a la que hemos aplicado el retardo. Una mala configuración hará perder gran parte de la escena sonora, es decir, la “imagen tridimensional” que puede conseguir una buena grabación. Hagan ustedes la prueba contraria, y apliquen brutales diferencias de tiempo a los dos canales frontales e intenten disfrutar de sus mejores músicas: verán qué diferente es la experiencia. Este problema es más preocupante en las altas frecuencias, debido a que generan muchísimos más ciclos por segundo que una frecuencia más grave. Esto justifica, por ejemplo, que la colocación del subwoofer sea mucho menos problemática que la de un satélite. Coherencia de fase No sólo hay que conseguir que los diferentes altavoces que forman una caja acústica radien al mismo tiempo un único sonido, sino que además lo hagan en una misma “dirección”. Un altavoz empuja el aire en función de unas órdenes que le llegan en forma de corriente continua y utilizando para ello una membrana. Por ejemplo, un tono de 1 kHz implica mover 1.000 veces por segundo la membrana; pero el primer movimiento es ¿hacia fuera o hacia dentro? Aunque si utilizamos un único altavoz igual nos daría, ¿cómo conseguimos que dos altavoces reproduzcan un sonido multifrecuencial con fase sincrónica? Lo que no aparenta problema lo es cuando entran en juego los filtros divisores (Luis Llana publica en este mismo número un artículo dedicado a ello). A grandes rasgos, y a excepción de los de primer orden (muy poco utilizados, por cierto), la mayoría de filtros presentan numerosos problemas de fase que deben solucionarse, siendo éste uno de los problemas al que más atención dedican los fabricantes de cajas acústicas. Sobre todo en el punto donde un altavoz termina su margen de reproducción y el siguiente empieza el suyo, es muy fácil que un mismo sonido sea radiado por ambos con una perfecta coherencia temporal pero desfasados 90, 110, 160 o más grados. Nuestro oído se limita a “sumar y restar” todas las frecuencias que escucha, por lo que, en el peor de los casos, un sonido radiado de manera idéntica por dos altavoces pero desfasados 180º será percibido en nuestro oído como silencio. Evidentemente, además de las soluciones propias que el fabricante habrá aportado al diseño de sus cajas acústicas, la colocación de las cajas en nuestro salón, el correcto cableado de las mismas y, no menos importante, la acústica de la sala, harán que nuestro oído “perciba” más o menos ciertos sonidos. En una situación ideal, además de una colocación espacial exacta de las cajas acústicas respecto al punto de escucha para la corrección temporal, será necesario verificar la polaridad en el cableado (ver recuadro) y la precisa orientación de los altavoces respecto a un mismo eje y al punto de escucha elegido. A diferencia del tiempo, los problemas de fase son mucho más evidentes cuanto más baja es la frecuencia; por eso los subwoofers incluyen o bien un conmutador de polaridad o un regulador de fase continuo para los 180 ó 360 º posibles. |
POLARIDAD: EL ERROR TÍPICO Polaridad y fase son dos aspectos diferentes, aunque los resultados suelen ser muy parecidos. La polaridad es la que define si una membrana tiene que ir hacia dentro o hacia fuera. Si no cuidamos la polaridad de dos altavoces en un mismo recinto, éstos estarán desfasados 180º, lo que produce cancelaciones totales. Pero este problema es muy fácil de solucionar si se presta especial atención durante el cableado de las cajas acústicas desde el receptor e incluso cuando conectamos las fuentes (analógicas).
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