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Arreglos de subs, arreglo TM

El arreglo TM propone utilizar 4 subwoofers para lograr mayor sumatoria, y propone mantener los centros acústicos próximos para mantener un patrón de cobertura omnidireccional.

Michael “Mija” Krieg Schreiber

Hacer diseños de sistemas de subwoofers es una de las etapas más interesantes y divertidas en el diseño de un sistema, los arreglos de subs permiten cambiar y controlar la directividad de la energía de baja frecuencia. Una de las necesidades en los arreglos de baja frecuencia es lograr cobertura uniforme a lo largo de un recinto y evitar la contaminación dentro del escenario, para ello nacieron los arreglos TM.

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Para lograr lo anterior, debemos entender el comportamiento de un solo subwoofer a diferentes frecuencias, para ello nos podemos apoyar en herramientas de predicción acústica, como puede ser el software NS-1 de Nexo.

NS-1 permite crear un espacio acústico, colocar fuentes sonoras y finalmente predecir su comportamiento. Para este ejercicio vamos a usar un espacio cuadrado sólo con la finalidad de estudiar el comportamiento del subwoofer S118 de la familia STM.

Veamos la cobertura de este subwoofer a diferentes frecuencias. 

Podemos apreciar como un solo subwoofer se comporta como un elemento omnidireccional, aunque parece ser más omnidireccional en la baja frecuencia que en la alta frecuencia. Este cambio en la directividad está relacionado a la longitud de onda, recordemos que la longitud de onda de 31.5 Hz equivale a 10.8 metros mientras que la de 120 Hz equivale a solo 2.8 metros, por lo que para 125 Hz el mismo gabinete del altavoz puede representar un obstáculo. Esta idea es parte fundamental de los arreglos TM, la pregunta que ahora podemos hacer es, ¿cómo podemos lograr que la cobertura sea omnidireccional para todas las frecuencias? 

Si agregamos un segundo S118, espalda con espalda al sub anterior, tendremos 2 fuentes sonoras trabajando de forma simultánea y por ello esperaríamos obtener mayor presión sonora. Pero ¿qué sucede con el patrón de cobertura?

La cobertura se ve partida en forma de cruz. Esto se debe a que, para esa frecuencia, la separación entre los centros acústicos de los altavoces equivale a una longitud de onda completa. De modo que si quisiéramos evitar estos pasillos de cancelación la separación entre los centros acústicos debería minimizarse, de preferencia debería ser menor a 1/4 de la longitud de onda.

Si ahora realizamos el mismo ejercicio, pero giramos los altavoces para que estén frente a frente, podemos apreciar como la interacción destructiva ya no está presente, incluso este patrón de cobertura parece ser más omnidireccional que el patrón de un solo S118 en 125 Hz. Al girar los subwoofers hemos logrado mayor cercanía entre los centros acústicos de los altavoces, esta cercanía da como resultado una suma muy consistente y uniforme a lo largo de la cobertura de este arreglo. 

Podemos pensar también que el centro acústico de este subwoofer S118, se encuentra cerca al frente del altavoz. Este patrón de cobertura es mucho más uniforme que el patrón de un solo altavoz, pero aun no es del todo omnidireccional, ¿será posible conseguir un patrón aún más uniforme?

Uno de los retos a los que Thomas Mundorf se enfrentó al desarrollar este arreglo fue lograr un alto SPL (nivel de presión sonora) con una cobertura uniforme, pensando en el alto SPL sabemos que entre mayor número de altavoces lograremos mayor sumatoria. Con esto en mente el arreglo TM propone utilizar 4 subwoofers para lograr mayor sumatoria, y propone mantener los centros acústicos próximos para mantener un patrón de cobertura omnidireccional.

 Si calculamos la ganancia de SPL que logramos en esta relación de 4 subwoofers podríamos decir que:
 Suma de SPL=20log⁡((Num de subs final)/(Num de subs original))
Por lo que:
Suma de SPL=20log⁡(4/1)

De modo que esta configuración logra 12dB SPL de suma y un patrón de cobertura omnidireccional. Es por este comportamiento que Thomas Mundorf dice que este arreglo funciona como fuente puntual en la cobertura horizontal, pero Thomas también habla de este arreglo como un arreglo en línea en la cobertura vertical. Los arreglos en línea, o LineArray, tienen características de cobertura vertical muy particulares y la mejor manera de estudiar este comportamiento es por medio de líneas de subwoofers.

Control directivo vertical
Si ahora modelamos la cobertura vertical del arreglo que hemos creado y agregamos más subwoofers a cada bloque o clúster, podremos apreciar que la cobertura vertical se estrecha conforme agregamos elementos.

Este es en realidad el principio de funcionamiento de los arreglos en línea, la idea general de este fenómeno es, que al tener una línea de fuentes omnidireccionales el patrón de cobertura estará relacionado a la longitud del arreglo y a la frecuencia que se reproduzca. Una vez más podemos asociar este fenómeno a la longitud de onda y a la fase. 

Si imaginamos la línea de subs y nos colocamos por debajo de ella, será evidente que todos los elementos llegaran a nuestra posición de escucha en tiempos diferentes, esto causa que en esa posición la señal de los diferentes subwoofers se sume con diferencias de fase por lo que habrá atenuaciones considerables. Por el otro lado, si nos posicionamos al frente del arreglo, las diferencias de tiempo y fase de cada elemento serán mínimas y por ello tendremos buena sumatoria en la parte frontal del arreglo.

La cobertura de una línea de subs está sujeta a la frecuencia. Cuando la línea de subs tiene el mismo tamaño que la longitud de onda de una frecuencia, para esa frecuencia el arreglo tendrá aproximadamente 72° de cobertura. Cuando la línea de subs tenga el doble de la longitud que una frecuencia, para esa frecuencia el arreglo tendrá 36° de cobertura. De modo que la cobertura de una línea es proporcional a la frecuencia.

Es decir. Si tenemos una línea de subwoofers que mide 3.4 metros, que es la longitud de onda de 100 Hz, tendremos 72° de cobertura para 100 Hz. Si analizamos la cobertura de esa misma línea para 200 Hz, que tiene una longitud de onda de 1.7 metros, veremos que la cobertura es de 36°. En cambio si analizamos la cobertura de 50 Hz, que tiene una longitud de onda de 6.8 metros, veremos que la cobertura es de 144°.

Si ahora analizamos la cobertura de nuestro arreglo TM con 7 subwoofers S118 podremos confirmar que: 
    Debajo del arreglo hay atenuación considerable y que hemos logrado control directivo.
    Para frecuencias más grabes el control directivo es menor
    Para frecuencias más agudas el control directivo es mayor

Estos arreglos tienen grandes ventajas al realizar montajes 360°, ya que permiten lograr una cobertura uniforme a lo largo de grandes recintos y al mismo tiempo logran eliminar la contaminación de baja frecuencia en el escenario, de modo que lograr una buena mezcla será más sencillo.

Aquí un ejemplo de un arreglo TM para una montaje 360° en la Arena Ciudad de México.

*Michael “Mija” Krieg Schreiber, ha trabajado en diversas compañías, producciones, discotecas e instalaciones como diseñador, técnico y operador de sistemas de sonido reuniendo a la fecha 8 años de experiencia. Entre otras se encuentran Representaciones de Audio, Meyer Sound México, Hi tech Audio, la Misa papal en San Cristóbal de las Casas 2016, Corona Capital 2014, Auditorio Nacional, entre otros. Hoy en día concentra su carrera en actividades educativas ofreciendo diferentes ponencias y cursos de audio profesional. Entre las escuelas y organizaciones con las que ha colaborado están: AES México, IPN Instituto Politécnico Nacional, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, UNITEC Universidad Tecnológica de México, SAE INSTITUTE México, EMEH Escuela de la Música del Estado de Hidalgo, G Martell, Pro Audio Puebla, entre otras.
 

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