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Música

Respuesta impulsiva

Software que analiza la acústica de salas para presentación musical está disponible en internet

Los músicos son competentes, los instrumentos son de primera línea, el repertorio es agradable y el maestro saca el máximo de su orquestra, pero el sonido no fluye bien. Los músicos no se oyen unos a los otros y el público no aprovecha el eficiente conjunto musical. Un problema que ocurre en muchas salas de espectáculos nuevas o antiguas. La arquitectura, el tipo de construcción y, principalmente, los materiales usados en el acabado de la sala no siempre son los más indicados para la obtención de una buena sonoridad. Para estudiar mejor este tipo de fenómeno y sus variables, además de ofrecer soluciones y una herramienta accesible para los profesionales del área, un grupo de investigadores de la Universidad de São Paulo (USP) desarrolló un software destinado a analizar el comportamiento sonoro de salas, teatros y auditorios que puede obtenerse gratuitamente vía descarga de internet. Con él, los investigadores hacen mediciones con el auxilio de una computadora portátil, micrófonos y amplificadores en los locales que van a analizarse.

El análisis de variables engloba valores de 12 parámetros que suministran informaciones sobre aspectos sonoros vinculados a la inteligibilidad de los sonidos, el balance entre graves y agudos, la distribución de la energía sonora dentro de la sala y la percepción de la posición de las fuentes sonoras como amplificadores acústicos, voces e instrumentos musicales. También involucra la reverberación, tiempo en que un sonido, después de terminar, continúa resonando con sus múltiples reflexiones en las superficies que componen un ambiente.

“El software tiene funciones que lo convierten más abarcador y completo que otros productos comerciales existentes en el mercado”, dice Fernando Iazzetta, profesor del Laboratorio de Acústica Musical e Informática (Lami) del Departamento de Música de la Escuela de Comunicación y Artes (ECA) de la USP. Él coordinó un proyecto temático financiado por la FAPESP que tuvo el software como principal resultado. “Nuestra área es el estudio de la acústica y el sistema hace mediciones de parámetros del sonido en los locales a ser estudiados.” El software posee herramientas de cálculo que auxilian en el análisis acústico de ambientes y las mediciones son realizadas a partir de la generación de señales sonoras especiales que son captadas por micrófonos colocados en cada posición que se desea analizar de una sala. Él calcula la respuesta impulsiva, que es la respuesta de la sala al impulso mecánico del sonido, caracterizado como ondas que se propagan en el aire en variaciones entre 20 y 20 mil veces por segundo, o frecuencias de 20 a 20 mil hertz que corresponden al rango percibido por la audición humana.

La respuesta impulsiva suministra un modelo temporal de las reflexiones en la sala, registrando el comportamiento del sonido en el ambiente. “Con los números que él nos suministra podemos también comparar los resultados obtenidos con la percepción de los músicos, o la subjetividad de cada uno en relación a la sala, si el sonido está bueno o malo para los instrumentistas.” Eso es realizado por medio de pruebas subjetivas en que algunos fragmentos  musicales grabados en un estudio anecóico, donde no existen ecos ni reflexiones de las ondas sonoras, son tocados a partir de un CD en las salas estudiadas. Esos fragmentos son grabados de modo idéntico en cada sala y, posteriormente, presentados a músicos experimentados que pueden comparar las grabaciones y evaluar como una determinada música suena en salas diferentes. Otra posibilidad, en estudios más avanzados con el software, para pruebas también de estudios de grabación, es el uso de un sistema binaural que simula la audición humana. Ese equipamiento está dotado de un busto semejante a un maniquí. Las orejas de él tienen formato y contornos iguales a las humanas que facilitan la captura del sonido por medio de micrófonos especiales embutidos.

Alianza musical
El software, que lleva el nombre de AcMus, comenzó a ser desarrollado en el 2002 y contó con la alianza del Departamento de Ciencia de la Computación del Instituto de Matemáticas y Estadísticas (IME) de la USP, liderado por el profesor Fábio Kon, además de investigadores de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo (FAU), de la Escuela Politécnica (Poli) y del Instituto de Física (IF) de la misma universidad. En el final de 2006 estaba validado y listo para ser distribuido por  internet, vía descarga, en la dirección: http://gsd.ime.usp.br/acmus/ El software ya comenzó a ser utilizado por profesionales para auxiliar la reforma y la construcción de teatros y estudios de grabación, como, por ejemplo, en la reforma del teatro de la Universidad Federal del Estado de Río de Janeiro (Unirio). “A partir de las medidas producidas por el sistema fueron hechas las adaptaciones para que el local tenga una mayor calidad de sonido”, dice el profesor Iazzetta.

“Por lo que sabemos, otros dos estudiantes de doctorado, uno de la Poli-USP y otro de la ingeniería de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), además de disertaciones de maestría y varios proyectos de iniciación científica también ya utilizaron el software en sus trabajos. Pero cualquier músico, por ejemplo, que quiera analizar y adaptar a su sala de ensayo en la propia casa, por ejemplo, puede usar el AcMus, hasta con micrófonos y bocinas acústicas caseras.” El uso del programa también es indicado para locales como salas de clases y pequeños auditorios para conferencias. El análisis de los resultados sirve para mejorar la sala y el consiguiente nivel de inteligibilidad de una conferencia. Un ejemplo de dificultad en la proyección de la voz sucedió en algunos de los Centros Integrados de Educación Pública (Cieps), en Río de Janeiro, creados al inicio de los años 1980, en que el sonido de una sala de clase interfería en otra, porque algunas paredes no llegaban hasta el techo. Con eso, el nivel elevado de ruido disminuía la capacidad de concentración de los alumnos y obligaba a los profesores a hablar muyo alto, perjudicando la voz de esos profesionales. El problema fue resuelto, después de un estudio acústico, simplemente colocando ladrillos para tapar las aberturas.

En breve, el software tendrá también la función de simular el comportamiento acústico en un teatro aún en la fase de proyecto. “Los mismos parámetros de medición de una sala real son calculados en la planta, en tres dimensiones, del local que se va a  construir, garantizando la buena calidad del sonido y eliminando posibles problemas antes de la construcción”, dice Iazzetta. Será posible analizar la geometría de la sala, simular el comportamiento acústico y hacer una descripción detallada de los materiales que serán usados. “Esa simulación es realizada teniéndose en consideración no solamente la geometría, sino también el desempeño acústico de cada superficie que compone el ambiente. Los materiales que revisten esas superficies poseen coeficientes de absorción sonora que determinan la cantidad de energía del sonido que es absorbida o reflejada de vuelta para el ambiente. Por ejemplo, si un material absorbe 20% de las ondas, él refleja los otros 80%.”

Los materiales rígidos y lisos como las paredes y ladrillos tienden a reflejar el sonido, mientras los materiales blandos y porosos como tapetes, espumas y acolchados absorben las ondas sonoras. Son características importantes también para el tipo de silla de la platea. Ella precisa ser equivalente a la absorción del sonido de una persona  media. “Eso sucede porque el sonido no puede variar cuando algunas sillas están vacías, o hasta antes de la presentación, cuando se realiza la prueba el sonido lo que normalmente es hecho con el teatro vacío.” Para la mejor caracterización de las mediciones acústicas, el AcMus tiene en cuenta también otros datos como la humedad y la temperatura de la sala.

Para validar el software y probarlo en relación a la funcionalidad, los investigadores hicieron un análisis comparativo del  comportamiento acústico de seis salas, todas de la administración pública. En São Paulo, ellos llevaron los equipamientos para cinco teatros: el anfiteatro Camargo Guarnieri, con 367 lugares, auditorio del Memorial de la América Latina, 1.600, el Teatro Municipal de São Paulo, 1.580, Teatro São Pedro, 636, y el Sérgio Cardoso, 864. El sexto fue en el municipio vecino de Diadema, en el Teatro Clara Nunes, con 460 lugares. Las mediciones indicaron que los teatros que presentan las mejores condiciones para una buena escucha musical son el Municipal de São Paulo y el São Pedro, no coincidentemente los preferidos por los músicos entre esos seis. “El software compara el sonido tocado por el computador con el captado por los micrófonos. En esa substracción de un semáforo al otro,  lo que sobra es la sala. En ese sentido, los más estables son el Teatro Municipal y el São Pedro”, dice Iazzetta.

Hasta con una buena estabilidad de sonido, los investigadores detectaron puntos de perturbación sonora en el Teatro Municipal, inaugurado en 1911. “Bien en el medio de la platea, en el corredor central, existe un punto de desequilibrio muy fuerte porque es el punto focalizado por la cúpula en el centro del teatro que, en vez de diseminar el sonido, se concentra en un mismo local perjudicando la buena audición.” El problema desaparece desplazándose un poco más de 1 metro para el lado. Otra característica del Municipal es el comportamiento del sonido en los nichos formados en los balcones de las laterales del teatro. En esas posiciones, las ondas sonoras son reflejadas por las paredes y por el techo formando resonancias que alteran el equilibrio sonoro. “Pero el Municipal, como muchos teatros antiguos, tienen muchas superficies con concavidades y acabamientos irregulares que sirven como buenos difusores del sonido.”

Graves frecuencias
En los otros teatros problemas estructurales y de materiales dificultan un poco el desempeño del sonido. En el Sérgio Cardoso una enorme cámara detrás del palco funciona como una caja de resonancia en que las frecuencias graves se quedan emboladas y los músicos tienen dificultad en oírse. En el Memorial de la América Latina el problema está en las paredes acolchonadas que absorben frecuencias más agudas. La solución en teatros como el Sérgio Cardoso y otros con acústica problemática es la amplificación con micrófonos y la consola de sonido que compensa las deficiencias sonoras de la sala. Pero hasta con la amplificación algunos locales pueden también presentar problemas. Ejemplo clásico fue la inauguración del Credicard Hall, en São Paulo, en el 1999, cuando el músico João Gilberto reclamó mucho del sonido durante su presentación, causando abucheo en la platea. “El problema es que el sonido chocaba en el fondo y volvía con un atraso perceptible. Era posible oír el eco en las primeras filas de la platea”, recuerda Iazzetta. “Eso sucedió porque no existía en la época un revestimiento absorbedor o un material difusor en el fondo do palco.”

Los investigadores involucrados con el desarrollo del AcMus quieren que él tenga una gran propagación. Para eso, además de la distribución gratuita, el software es multiplataforma. Puede ser usado en ambientes Windows, Linux y Macintosh. Su estructura también permite la adicción de funciones por medio de plug-ins (programas menores) y el código fuente abierto, posibilitando el amplio uso y colaboraciones de los usuarios en la evolución del sistema.

El Proyecto
Proyecto y simulación acústica de ambientes para audición musical
Modalidad
Proyecto Temático
Coordinador
Fernando Henrique de Oliveira Iazzetta – USP
Inversión
135.425,25 reales y 3.527,00 dólares (FAPESP)

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