Sistema de refuerzo de sonido | componentes del sistema

Componentes del sistema

Transductores de entrada

Muchos tipos de transductores pueden ser encontrados en un sistema de refuerzo de sonido, siendo los micrófonos los más usados como dispositivos de entrada. Estos pueden ser clasificados de acuerdo con su método de transducción, su patrón polar o su aplicación funcional. La mayoría de los micrófonos usados en el refuerzo sonoro son los micrófonos dinámicos y de condensador.[9]

Los micrófonos usados para refuerzo sonoro por lo general se encuentran posicionados y montados de distintas maneras, incluyendo soportes verticales con peso en la base, soportes de podio, sujetadores, soportes para instrumentos, y conjuntos con auriculares. Los micrófonos montados en auriculares y sujetadores son usualmente utilizados por medio de transmisión inalámbrica para permitir a los ejecutantes o altavoces moverse libremente. Los primeros usuarios de la tecnología de micrófonos montados en auriculares incluyen al cantante de country Garth Brooks,[11]

Existen muchos otros tipos de transductores de entrada, los cuales pueden ser usados ocasionalmente, incluyendo piezoeléctricos magnéticos utilizados en guitarras eléctricas y bajos eléctricos, micrófonos de cerámica para instrumentos de cuerda y pastillas para fonógrafo y piano (cartuchos) usados en tocadiscos. La tecnología inalámbrica se ha vuelto popular en el refuerzo sonoro, comúnmente usada para guitarras eléctricas, bajo eléctrico y micrófonos de mano. Esto le permite a los ejecutantes moverse por todo el escenario durante el show o incluso introducirse en la audiencia sin la preocupación de tropezarse o desconectar el cable.[12]

Una mesa de mezcla Yamaha PM4000 y una Midas Heritage 3000 en la posición de sala en un concierto al aire libre.

Mesas de mezcla

Las mesas de mezcla son la base de un sistema de refuerzo de sonido. Éste es el lugar en el cual el operador puede mezclar, ecualizar y agregar efectos a señales provenientes de fuentes de sonido. Las consolas múltiples pueden ser usadas para diferentes aplicaciones en un sistema de refuerzo sencillo. La consola de sala (FOH) puede ser colocada donde el operador pueda ver la acción en escena y escuchar la salida del sistema de altavoces. Algunos recintos con sistemas instalados de manera permanente, tales como instalaciones religiosas y teatros colocan la mesa de mezcla dentro de un pabellón cerrado, aunque este acercamiento es más común para aplicaciones de grabación y radiodifusión. Esto es menos común en la reproducción de sonido en vivo, ya que el ingeniero obtiene mejores resultados cuando puede escuchar lo que la audiencia escucha.[13]

Producciones musicales más grandes frecuentemente usan una mesa de mezcla para monitores de escenario por separado, la cual está dedicada a crear mezclas en escenario o en los oídos para los ejecutantes. Estas consolas son colocadas, por lo general, a un costado del escenario, a fin de que el operador se pueda comunicar con los intérpretes.[15]

Procesadores de señal

Los sistemas PA pequeños para lugares tales como bares y clubes ahora cuentan con características que alguna vez estuvieron solo disponibles para equipo profesional, tales como efectos de reverberación, ecualizadores gráficos y, en algunos modelos, circuitos de prevención de retroalimentación con sensores electrónicos que evitan los "chillidos" antes de que se conviertan en un problema para el evento. Las unidades de efectos digitales pueden ofrecer múltiples efectos predeterminados, tales como reverb variable y eco. Los sistemas digitales de manejo de altavoces ofrecen a los ingenieros de sonido delay digital, limitación, funciones de cruce, filtros y ecualizadores, compresión y otras funciones en una unidad sencilla para ser montada en un "rack". En décadas previas, los ingenieros de sonido comúnmente tenían que transportar un número sustancial de dispositivos periféricos analógicos montados en un rack para completar estas tareas.[16]

Ecualizadores

Ecualizador gráfico

Los ecualizadores existen en los sistemas de refuerzo de sonido en dos formas: gráfica y paramétrica. Un filtro paso alto y/o uno paso bajo pueden estar incluidos. Los ecualizadores paramétricos están a menudo incluidos en cada canal en la mesa de mezclas, aunque también se pueden encontrar por separado en unidades separadas. Estos se hicieron populares por primera vez en los años 70's y han permanecido como los ecualizadores por elección de muchos ingenieros desde entonces.[17]

Los ecualizadores gráficos contienen faders (controles por deslizamiento), los cuales al ser colocados juntos se parecen a una curva de respuesta de frecuencia trazada en una gráfica. Los sistemas de refuerzo de sonido por lo general usan ecualizadores gráficos con puntos de control de frecuencia central en tercios de octava. Estos son típicamente usados para ecualizar señales de audio que se dirigen hacia el sistema principal de altavoces o a los monitores en el escenario.[18]

Los filtros paso bajo (corte de bajos) y paso alto (corte de altos) restringen el ancho de banda de un cierto canal. Al cortar la energía de frecuencias muy bajas (cuyo término es infrasónico o subsónico, siendo este último no muy apropiado) se reduce el desperdicio de potencia de amplificación que no produce vibración audible y que también puede ser dañina para los altavoces. Un filtro paso bajo para reducir la energía ultrasónica es útil al prevenir interferencia de frecuencias de radio, control de iluminación o de circuitos digitales cercanos a los amplificadores. Tales filtros vienen por lo general incluidos junto con los ecualizadores gráficos y paramétricos, lo cual proporciona un control completo del rango de frecuencias audible. Si la respuesta de éstos es suficientemente inclinada, los filtros paso alto y paso bajo funcionan como filtros de corte extremo.. Un supresor de retroalimentación es un filtro de rechazo de banda automáticamente ajustado, también conocido como filtro notch, el cual incluye un microprocesador que detecta el comienzo de la retroalimentación y controla al filtro para que éste pueda suprimirla por medio de la disminución de ganancia junto en la frecuencia transgresora.[19]

Compresores

Rack de compresores

Los compresores están diseñados para manipular el rango dinámico de una señal de audio. Un compresor logra lo anterior por medio de una reducción de la ganancia de una señal que supera un nivel de intensidad definido (umbral) por cierta cantidad definida (proporción). Sin la reducción de ganancia, una señal que alcanza, por ejemplo, un 10% más de nivel en la entrada, producirá un aumento del 10% también en la salida. Por medio de la reducción, una señal que excede un cierto nivel de entrada en ésta proporción será más intensa, por ejemplo, en solo un 3% en la salida. La mayoría de los compresores disponibles son diseñados para permitirle al operador seleccionar una proporción dentro de un rango, normalmente entre 1:1 y 20:1, mientras que algunos incluso permiten configuraciones de hasta ∞:1. A un compresor con una proporción infinita se le conoce típicamente como un limitador. La velocidad a la cual el compresor ajusta la ganancia de la señal (llamada "ataque") por lo general se puede ajustar, lo cual sucede también con la salida final del dispositivo (ganancia).[20]

Las aplicaciones del compresor varían ampliamente, desde estándares objetivos de diseño de sistemas hasta aplicaciones subjetivas determinadas por irregularidades en los materiales del show y preferencias de acuerdo al ingeniero. Algunos criterios del diseño de sistemas especifican el uso de limitadores para protección de componentes y el control de la estructura de ganancia. La manipulación de la señal artística es una técnica subjetiva extensamente utilizada por ingenieros de mezcla para mejorar la claridad o alterar creativamente la señal en relación con el material del programa. Un ejemplo artístico de la compresión es la compresión seria que se usa comúnmente en varios componentes de un conjunto moderno de batería de rock. La batería es procesada para ser percibida como más contundente y completa.[21]

Racks de procesamiento en la sala (FOH) en un concierto al aire libre.

Compuertas de ruido

Una compuerta de ruido funciona estableciendo un umbral en el cual si la señal es menor a éste aquella no dejará pasar la señal y, si ésta es más fuerte, el mecanismo permitirá la apertura de la compuerta. La función de una compuerta de ruido es, en cierto sentido, la opuesta a la del compresor. Las compuertas de ruido son útiles para micrófonos que captan ruido que no es relevante para el material del programa, tal como el zumbido de un amplificador eléctrico microfoneado o el crujido de papeles en el podio del ministro.[22]

Las compuertas son también usadas para procesar los micrófonos colocados junto a las piezas de batería de un conjunto en muchas bandas de rock y metal. Sin una compuerta de ruido, el micrófono de un instrumento específico tal como el tom de piso también captará señal de alguna otra percusión o platillo. Por medio de una compuerta de ruido, el umbral de sensibilidad para cada micrófono en el conjunto puede ser ajustado de manera que solamente el ataque directo y el declive del instrumento intencionado sean escuchados, no los sonidos cercanos.[22]

Efectos

Los efectos de reverberación y de delay son muy usados en los sistemas de refuerzo de sonido para realzar la mezcla relativamente en el impacto artístico deseado del material del show. Los efectos de modulación tales como el flanger, el phaser o el chorus son también aplicados a algunos instrumentos. Un exciter anima el sonido de una señal de audio al aplicar ecualización dinámica, manipulación de la fase y síntesis armónica de señales de alta frecuencia por lo general.[23]

El tipo, variación y nivel apropiados de los efectos es bastante subjetivo y es a menudo determinado de manera colectiva por el ingeniero de producción, el artista o el director musical. La reverberación, por ejemplo, puede hacer que la señal parezca presente en algún lugar, desde un cuarto pequeño hasta un estadio masivo, o incluso uno que no existe en el mundo físico. El uso del reverb casi siempre pasa desapercibido por la audiencia, dado que éste suena habitualmente más natural que si la señal estuviera "seca".[24]​ El uso de los efectos en la reproducción de la música moderna es a menudo un intento de imitar el sonido de la versión de estudio de la música del artista.

Supresor de retroalimentación

Un supresor de retroalimentación detecta retroailmentación acústica y la elimina normalmente por medio de la inserción de un filtro notch en la ruta de la señal del sistema, el cual previene la ocurrencia los "chillidos".[25]

Amplificadores de potencia

Tres amplificadores de audio

Los amplificadores de potencia incrementan el nivel de una señal de voltaje mínimo y proveen potencia eléctrica para habilitar el uso de altavoces. Todos los altavoces requieren de potencia de amplificación de una señal con amplitud baja, incluyendo a los auriculares. La mayoría de los amplificadores profesionales también proveen protección de señales saturadas, cortos circuitos a través de la salida y temperatura excesiva. Un limitador es usado con frecuencia para proteger a los altavoces de ser sobrecargados.[26]

Así como en la mayoría del equipo de refuerzo de sonido, los amplificadores profesionales están diseñados para ser montados en racks estándar de 19 pulgadas. Muchos amplificadores de potencia contienen ventiladores internos para extraer aire a través de sus disipadores de calor. Dado que éstos pueden generar una cantidad significativa de calor, la disipación de calor es un factor importante que los operadores consideran cuando están montando amplificadores en racks.[27]​ Los altavoces activos se caracterizan por contener amplificadores montados internamente, los cuales han sido seleccionados por el fabricante para ser el más adecuado para el parlante dado.

En los años 70's y 80's, la mayoría de los amplificadores eran pesados, del tipo AB. A finales de los años 90's éstos se hicieron más ligeros, más pequeños, más poderosos y más eficientes, debido al uso creciente de fuentes de poder conmutadas y amplificadores tipo D, los cuales ofrecen ahorro de peso y espacio significativos, junto con una eficiencia mayor. Cuando se llevan a cabo instalaciones en estaciones de ferrocarril, estadios y aeropuertos, su alta eficiencia les permite funcionar con enfriamiento adicional mínimo y mayor densidad de módulos en el rack comparado con amplificadores anteriores.[28]

Los sistemas de manejo digital de altavoces (DLMS en inglés) que combinan funciones de cruce, compresión, limitación y otras características en una unidad simple se han vuelto populares desde su introducción. Estos son usados para procesar la mezcla desde la mesa de mezcla y enviarla a varios amplificadores activos. Los sistemas pueden incluir muchos altavoces, cada uno con su propia salida optimizada por un rango específico de frecuencias (bajas, medias y altas). La amplificación doble, triple o cuádruple en un sistema de refuerzo de sonido con la ayuda de un DLMS resulta en un uso más eficiente de la potencia de amplificación por medio del envío de las frecuencias apropiadas a su altavoz respectivo. La mayoría de las unidades DLMS que son diseñadas para uso no profesional tienen calibración y funciones de prueba tales como un generador de ruido rosa acoplado con un analizador en tiempo real para poder llevar a cabo una ecualización automatizada del recinto.[26]

La cantidad de potencia amplificada usada en una instalación para interpretación musical depende de un cierto número de factores, tales como el Nivel de Presión Sonora deseado, si el lugar es en un recinto cerrado o al aire libre y la presencia de ruido ambiental conflictivo. La siguiente lista proporciona una "regla de oro" aproximada para la cantidad de potencia de amplificación utilizada en diferentes instalaciones:

  • "Sistema vocal" pequeño- Alrededor de 500 watts
  • "Sistema vocal" grande - Alrededor de 1,000 watts
  • "Sistema para local" pequeño - Alrededor de 9,000 watts
  • "Sistema para local" grande - Alrededor de 18,000 watts
  • "Sistema para estadio" pequeño - Alrededor de 28,000 watts[29]

Transductores de salida

Altavoces principales

Un line array grande con subwoofers separados y otro line array más pequeño de refuerzo a un costado.

Un altavoz simple y económico para sistema PA puede contener un controlador de altavoz con rango completo, incrustado en un contenedor adecuado. Altavoces para refuerzo sonoro calibrados de manera profesional pueden incorporar controladores separados para producir sonidos en frecuencias bajas, medias y altas. Una red de filtros de cruce envía las diferentes frecuencias a los controladores apropiados. En los años 60's, los altavoces de cuerno encontrados en los teatros y sistemas PA eran casi siempre "columnas de controladores múltiples montados en una línea vertical dentro de un contenedor alto. Los años 70's y principios de los 80's fue un periodo de innovación en el diseño de los altavoces gracias a las múltiples compañías de refuerzo sonoro que diseñaron sus propios altavoces. Los diseños básicos fueron basados en otros ya conocidos y los componentes de los altavoces se obtuvieron de otros ya comerciales.

Las áreas de innovación estuvieron en el diseño de las vitrinas, la durabilidad, la facilidad de empaque y transporte y la sencillez de su configuración. Este periodo también vio la introducción del colgado o "vuelo" de los altavoces principales en los conciertos grandes. Durante los 80's, los fabricantes de grandes altavoces comenzaron a producir equipos estándar usando las innovaciones de los años 70's. Estas fueron en su mayoría sistemas de dos vías con woofers de 12, 15 o 30 pulgadas y un controlador de frecuencias altas adjunto a una bocina con este rango. Los años 80's también presenciaron el inicio de las compañías enfocadas en el mercado del refuerzo sonoro. Los años 90's fueron testigos de la introducción de los "Line array", en los cuales arreglos verticales largos de altavoces con una pequeña vitrina eran usados para incrementar la eficiencia y proveer dispersión y respuesta de frecuencia uniforme. Este periodo también estuvo marcado por la introducción de contenedores de altavoces de plástico moldeado económico montados en trípodes. Muchos de éstos se caracterizan por sus amplificadores de potencia incorporados, los cuales los hicieron prácticos para uso no profesional en cuanto a instalación y operación exitosa. La calidad del sonido disponible en estos simples "altavoces alimentados" varía extensamente dependiendo de la implementación.[30]

Muchos sistemas de altavoces para refuerzo sonoro incorporan circuitos de protección, los cuales previenen daño por exceso de potencia o error de operación. Los resistores de coeficiente de temperatura positivos, bulbos de luz especializados en limitación de corriente e interruptores eran usados solos o en combinación para reducir fallos.[32]

Los tres diferentes tipos de transductores son los subwoofers, los controladores de compresión y los tweeters. Todos ellos se caracterizan por la combinación de una bobina de voz, un imán, un cono o diafragma y una coraza o estructura. Los altavoces tienen una clasificación de potencia (en watts), la cual indica su máxima capacidad de poder, para ayudar a los usuarios a evitar alimentarlos con mayor potencia de la necesaria para su correcto funcionamiento.[33]​ Gracias a los esfuerzos de la Audio Engineering Society (AES) y al grupo perteneciente a la industria de los altavoces, ALMA, las especificaciones del manejo de la potencia se volvieron más confiables, si bien la adopción de la norma EIA-426-B se encuentra todavía lejos de la universalidad. Alrededor de a mitad de los 90's, los contenedores en forma trapezoidal se volvieron populares, puesto que esta forma permitió a muchos de ellos ser fácilmente acomodados en conjunto.

Un cierto número de compañías están elaborando ahora sistemas de altavoces ligeros y portátiles para recintos pequeños que envían parte de las frecuencias bajas en la música (bajo eléctrico, bombo, etc.) a un subwoofer alimentado. El envío de la energía de las frecuencias bajas a un amplificador separado puede mejorar sustancialmente la respuesta baja del sistema. Además, la claridad puede ser mejorada, porque los sonidos en frecuencias bajas consumen una gran parte de la potencia de amplificación; Con solo un amplificador sencillo para el espectro audible, los ávidos sonidos en frecuencias bajas pueden consumir una cantidad desproporcionada de la potencia de sistema de refuerzo.

Los sistemas profesionales de altavoces para refuerzo de sonido continuamente incluyen hardware dedicado a "volar" sobre el área del escenario, a fin de proveer más cobertura uniforme y maximizar la visibilidad dentro de los recintos de eventos musicales.[34]

El número de contenedores de altavoces usados en una interpretación varía en cantidad considerable, aunque la siguiente lista proporciona una idea aproximada de cuantos son usados en un recinto típico:

  • "Sistema vocal" pequeño- Dos altavoces de rango completo montados en trípodes.
  • "Sistema vocal" grande -Cuatro altavoces de rango completo para una cobertura espacial amplia.
  • "Sistema para local" pequeño - Dos subwoofers y dos altavoces de frecuencias medias y altas.
  • "Sistema para local" grande - Cuatro subwoofers y cuatro altavoces de frecuencias medias y altas.
  • "Sistema para estadio" pequeño - Cuatro subwoofers, cuatro altavoces de frecuencias medias bajas y cuatro de frecuencias medias altas.[29]

Monitores

Un monitor JBL con un woofer de 12 pulgadas y un tweeter en forma de "bala".

Los monitores, también llamados altavoces de escenario, son altavoces que se utilizan sobre el escenario para ayudar a los intérpretes a escuchar su canto o ejecución. Como tales, los monitores se dirigen hacia un ejecutante o a una sección del escenario. Por lo general se les envía una mezcla distinta de voces o instrumentos a la que se envía al sistema de altavoces principales. Los monitores son a menudo cuneiformes, dirigiendo su salida de manera ascendente hacia el intérprete cuando se colocan en el suelo del escenario. Los diseños con controladores duales en dos vías con un cono parlante y una bocina son comunes, ya que los monitores necesitan ser más pequeños para ahorrar espacio en el escenario. Estos altavoces requieren por lo general menos potencia y volumen que el sistema principal de altavoces, puesto que solo proveen sonido para unas cuantas personas que se encuentran en relativamente cerca de los mismos. Algunos fabricantes han diseñado altavoces para uso como componentes de un pequeño sistema PA o como monitores. En la década pasada, un cierto número de éstos produjo altavoces de escenario alimentados, los cuales contienen un amplificador integrado.[6]

El uso de los altavoces de escenario en vez de monitores de oído resulta normalmente en un incremento del volumen en el escenario, lo cual puede llevar a más problemas de retroalimentación acústica y daño en la audición de los ejecutantes que se encuentran frente a ellos.[35]​ La claridad de la mezcla para el intérprete en el escenario tampoco es la óptima debido a que se escuchan ruidos ajenos de los alrededores. El uso del monitor, activo (con un amplificador integrado) o pasivo, requiere mayor cableado y equipo en el escenario, lo cual resulta en una plataforma aún más desordenada. Estos factores, junto con otros, han llevado al incremento en la popularidad de los monitores de oído.

Monitores de oído

Un par de monitores de oído de encaje universal. Este modelo particular corresponde al Etymotic ER-4S.

Los monitores de oído son auriculares que han sido diseñados para uso como monitores por un intérprete en vivo. Estos pueden ser de diseño universal o a la medida del usuario. Los monitores con diseño universal poseen puntas de goma o espuma que pueden ser insertadas en el oído de prácticamente cualquier persona. Los diseños a la medida del usuario son creados a partir del molde del oído del cliente, el cual es hecho por un . Los monitores de oído son casi siempre usados en conjunto con un sistema de transmisión inalámbrica, permitiéndole al ejecutante moverse libremente alrededor del escenario mientras su mezcla para monitoreo se mantiene.

Los monitores de oído ofrecen un aislamiento considerable para el intérprete que los usa, lo cual significa que el ingeniero de monitores puede elaborar una mezcla mucho más clara y precisa para el mismo. Por medio de los monitores de oído, se le puede enviar a cada ejecutante su propia mezcla individual; si bien éste era también el caso con los monitores de escenario, los monitores de oído de un intérprete no pueden ser escuchados por otros músicos. Una desventaja de este aislamiento es que el ejecutante no pueda oír al público o a otros en el escenarios que no tienen micrófonos (por ejemplo, un bajista). Esto ha sido solucionado en producciones grandes por medio de la instalación de dos micrófonos dirigidos a la audiencia en cada lado del escenario que son mezclados en los envíos a los monitores de oído.[35]

Desde su introducción a mediados de los 80's, los monitores de oído han crecido para ser la opción de monitoreo más popular para grandes conciertos de giras. La reducción o eliminación de los altavoces que no son amplificadores de instrumentos en el escenario ha permitido un ambiente más claro y menos problemas relacionados con la mezcla, tanto para los ingenieros de sala como para los de monitoreo. La retroalimentación es más fácil de manejar y existe menor cantidad de reflexiones acústicas provenientes de los muros traseros del escenario que se dirigen hacia la audiencia, lo cual afecta la claridad de la mezcla que el ingeniero de sala intenta crear.[36]

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