El también conocido en la industria como Beam Steering, es un concepto alternativo de diseño de sistemas de audio.
Diego Cárdenas*
En el contexto de los sistemas de audio modernos y sus múltiples aplicaciones, existe un alto nivel de exigencia por parte de los usuarios, profesionales del audio (y también de la audiencia) sobre su eficiencia y desempeño acústico.
El concepto de la Directividad Acústica Variable (conocido en la industria como Beam Steering) ha tomado un posicionamiento sólido dentro del mercado del audio profesional. En este artículo haremos un breve recorrido sobre sus principios teóricos y aplicaciones técnicas.
Consideraciones de diseño
El sonido tiene una tendencia a propagarse de forma esférica. Sin embargo, dentro del diseño de cajas acústicas o altavoces debe considerarse que la directividad es un parámetro que es dependiente de la frecuencia. Al considerar la variación de la directividad como un factor crucial al momento de diseñar una solución de audio, estamos navegando en la dirección correcta para obtener una cobertura homogénea.
A pesar de esto, las fuentes puntuales pueden ser suficientes para diseñar soluciones de audio distribuido e incluso algunos recintos de volumen reducido, pero no serán apropiadas como solución de sistema PA en recintos con áreas de audiencia considerables. Necesitamos enviar energía sonora exactamente donde la necesitamos, incluso a largas distancias, y con la misma consistencia de presión e inteligibilidad. Aquí es donde el concepto del line array se hace útil.
Line Arrays
Entender los principios técnicos de las tecnologías de audio modernas (como la Directividad Acústica Variable) nos permitirá comprender la naturaleza y valor agregado de su implementación en proyectos audiovisuales. Para esto, vamos a partir del concepto del line array (arreglo lineal).
Al crear una disposición de fuentes sonoras en un arreglo vertical, donde las fuentes se encuentran lo suficientemente cerca unas de otras, empezaremos a observar que se producen cancelaciones acústicas fuera del eje y sumatorias en el área de solapamiento (overlap) de sus respectivos campos sonoros.
A medida que vamos agregando más fuentes a este arreglo, estos fenómenos acústicos se intensifican, por lo cual podemos llegar a la conclusión que la eficiencia de este arreglo de fuentes sonora aumenta en proporción a su longitud.
Este concepto llevó a los investigadores y desarrolladores de sistemas de audio a crear los sistemas de arreglo lineal que han estado presentes en nuestra industria desde hace casi medio siglo, desde su implementación en recintos cerrados hasta aplicaciones en conciertos al aire libre y grandes producciones de espectáculos. Formando arreglos lineales (incluso con curvatura física) fue posible desarrollar sistemas que puedan propagar sonido de forma homogénea en áreas y distancias considerables.
Concepto del Beam Steering
A pesar de contar con una solución de alta eficiencia a nivel de cobertura y presión sonora, el funcionamiento de los sistemas de arreglo lineal toma el comportamiento acústico natural ocasionado por estas configuraciones para entregar el desempeño deseado. Pero, ¿Qué sucedería si tuviéramos la capacidad de modificar la directividad acústica con un mayor nivel de detalle?
Gracias a técnicas avanzadas de procesamiento digital (DSP), una combinación de retardos de tiempo (delay) y ganancias que crean estas sumas y cancelaciones acústicas calculadas de forma estratégica, es posible predecir y manipular el ángulo de direccionamiento y apertura de la propagación del sonido en los sistemas lineales. En este concepto alternativo, cada componente del arreglo cuenta con amplificación y parámetros de procesamiento individual, lo cual permite una mayor resolución de datos y por consecuencia una mayor precisión.
La Directividad Acústica permite direccionar el sonido a las áreas de audiencia específica sin necesidad de ninguna inclinación física o modificación mecánica. Manipular la propagación de la energía sonora nos ofrece una gran ventaja desde el punto de vista acústico, ya que obtendremos el máximo nivel de rendimiento e inteligibilidad al reducir la influencia de las condiciones arquitectónicas de la sala.
Un sistema altamente directivo evitará enviar energía a las superficies y áreas que no hacen parte de las zonas de audiencia, y por lo tanto no se producirá una acumulación excesiva de esta energía acústica (reverberación). Cuando este fenómeno se produce el campo directo del sistema aumenta y por lo tanto el nivel de inteligibilidad.
Necesidades vs. Soluciones
Las exigencias de los usuarios al momento de implementar un sistema de audio (en recintos cerrados o espacios abiertos) y donde se hace vital contar con la asesoría de un profesional especialista en la materia, se concentra en algunos requerimientos básicos, dentro de los cuales siempre se destacan: Cobertura Homogénea, Nivel de Presión Sonora del Sistema y la Inteligibilidad.
Las distintas falencias que se presentan en estos parámetros deben (o al menos esta es la expectativa) ser la base del diseño del sistema. Bajo criterios de diseño, los sistemas con Directividad Acústica Variable permiten reducir el impacto de las condiciones arquitectónicas de la sala en su desempeño. En la mayoría de los casos, estas condiciones suelen ser adversas y la viabilidad de implementar acondicionamiento acústico es baja.
En este punto radica un valor agregado importante de esta tecnología, ya que el sistema de audio puede adaptarse a la sala de acuerdo con múltiples variables y con un alto nivel de precisión, lo cual también es posible con los arreglos lineales tradicionales pero con un margen de maniobra mucho menor.
Los factores diferenciadores de la Directividad Acústica Variable versus los sistemas tradicionales pueden apreciarse de forma subjetiva en presencia de un sistema, o pueden cuantificarse bajo técnicas avanzadas de medición acústica para evaluar su rendimiento.
Tendencias tecnológicas y el futuro de los sistemas de audio.
Durante los últimos años, nuestra industria ha experimentado cambios significativos (y a un ritmo acelerado) en la forma y procesos utilizados para diseñar sistemas de audio de alto impacto en nuevos campos y aplicaciones.
Nuestra responsabilidad como profesionales de la industria es brindar a nuestros clientes la posibilidad de implementar estas nuevas tecnologías en sus proyectos bajo los más altos estándares de calidad y considerando sus necesidades y requerimientos. Como siempre, la invitación es a explorar nuevos horizontes de aprendizaje y adoptar estos cambios al ritmo de sus avances en el día a día.
*Diego Cárdenas es Consultor Especializado en Audio Profesional y fundador de Aeris Group. Puede contactarlo a través de [email protected]
