Los difusores acústicos

Entendiendo la difusión del sonido

Hemos mencionado que las ondas sonoras experimentan diversos fenómenos cuando chocan con alguna superficie. Además de la absorción, también existe una forma de reflexión interesante: la difusión.

Para entender la difusión debemos entender primero que las ondas sonoras se comportan conforme a la Ley de Reflexión. Básicamente esta ley nos indica que el ángulo con el que incide una onda sonora a una superficie es el mismo que con el que se refleja.

Fig 1. Ley de Reflexión

En la imagen vemos que si la onda P llega a la superficie con un ángulo θi, se reflejará con un ángulo θr. Ambos ángulos siempre serán iguales si la superficie es recta. Una manera sencilla de entender esto es observando el comportamiento de una bola de billar al chocar con alguna banda. Las ondas sonoras actuarán como la bola de billar siempre y cuando el tamaño de la superficie donde chocan sea mayor que la longitud de onda. A este tipo de reflexión se le llama reflexión especular.

Longitudes de onda

La longitud de onda se representa con la letra λ. Es la cantidad de metros que abarca una onda. Entre más alta sea la frecuencia, más pequeña será la onda. Las frecuencias audibles, cuyo rango va de 20 Hz a 20 kHz tienen longitudes de onda que van desde los 17 metros hasta menos de 2 cm.

Como las frecuencias bajas tienen longitudes de onda muy grandes (más de 3 metros), es difícil apreciar la Ley de Reflexión en ellas. La excepción ocurre si se trata de superficies muy grandes, como muros de más de 3 o 4 m. Con las frecuencias altas sucede lo contrario, su longitud de onda es pequeño (menos de 20 cm). Por este motivo es más común apreciar la Ley de Reflexión en frecuencias agudas. De hecho, el asumir que la onda sonora se comporta como una serie de rayos es válido para casos con frecuencias medias y agudas. Esto se debe justamente a que su tamaño es relativamente pequeño.

Fig. 2. Distintas longitudes de onda

La difusión

Cuando la superficie de reflexión es irregular, la Ley de Reflexión se aplica en cada una de las variaciones de la superficie, como lo vemos en la figura.

Fig. 3. Difusión de las ondas

El resultado de esta variación en las reflexiones es la difusión. A diferencia de una reflexión especular, que sigue sigue la Ley de Reflexión de manera más evidente, las reflexión difusa genera un campo de reflexiones hacia todas direcciones. Mayor difusión implica que la onda es reflejada hacia direcciones más diversas.

Fig. 4. Reflexión especular vs. reflexión difusa

Difusión o no difusión

Quizás el punto más importante de todo esto es saber si es mejor tener difusión o no. Para las aplicaciones más comunes en la acústica, lo más recomendable es tener una buena cantidad de difusión. Esto es porque, entre mayor difusión tengamos, habrá una mejor dispersión de las ondas sonoras en todo el recinto. Es decir, el sonido se percibirá de una manera más homogénea en diversos puntos del lugar.

Mencionemos algunos ejemplos. En el caso de un estudio de grabación, la difusión ayuda a que la onda sonora se distribuya mejor y lo que capten los micrófonos sea un sonido más balanceado. En este caso se reducen ecos que pueden dar una coloración no deseada a la grabación.

En el caso de la mezcla o masterización, la difusión puede ayudar a evitar ecos rápidos en el punto de mezcla (sweet spot) que puedan generar confusión la mezcla. También la difusión puede ayudar a generar la sensación de mayor espacio en un estudio pequeño. En el caso de salas de conciertos o auditorios, la difusión es muy importante para lograr que el sonido se escuche de una manera similar en la mayoría de zonas del recinto.

Difusores acústicos

Pero ¿cómo podemos generar difusión? Para ello podemos utilizar sistemas de difusión creados con tal objetivo. En este sentido, existe una gran variedad de diseños. Por ejemplo, los sistemas QRD (difusores de residuo cuadrático), los cuales están formados por "pozos" o segmentos de distintas profundidades que dependen de las frecuencias que se quieran difundir.

Fig. 5. Difusor tipo QRD

Las superficies convexas en general suelen ser buenos difusores, mas no así las superficies cóncavas. Otro ejemplo de superficie difusora podría ser una pared de piedra. La superficie irregular de la piedra tiene un efecto difusor en frecuencias agudas principalmente. Esto dependerá del tamaño de las irregularidades en relación a la longitud de onda (que novedad ¿no?).

Finalmente también podríamos considerar como difusor a un librero con libros de diversos tamaños. La efectividad de la difusión en este caso dependerá de qué tan diferentes sean los libros, de sus distintos tamaños o grosores e incluso de qué tan desacomodados se encuentren.

Como podemos darnos cuenta, la idea es que no sean superficies planas y lisas. Este tipo de superficies generará reflexiones especulares que producirán ecos muy marcados. Estos ecos fluctuantes suelen sonar desagradables al oído.

La difusión es un elemento muy importante para el acondicionamiento acústico de cualquier recinto. Incluso una sala de TV o cine en casa se puede beneficiar grandemente de este fenómeno. Es cuestión de echar a volar la imaginación y buscar superficies difusoras con los objetos comunes que tengamos disponibles.

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