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Acustica de Salas para Musicas
Acustica de Salas para Musicas
Acustica de Salas para Musicas
1. Introducción
Una sala para música queda definida por su calidad acústica, que se obtiene a
partir de los juicios de valor estético emitidos por los espectadores en base a
lo que oyen, sus expectativas musicales, sus gustos individuales y lo que han
aprendido que es correcto para su época. Como toda evaluación perceptual,
depende y está definida en gran parte por la cultura musical del grupo de su-
jetos consultados, que varía con el tiempo y el lugar que se tome en conside-
ración. También puede variar de individuo a individuo. Es más, el mismo indi-
viduo puede modificar su evaluación de la calidad acústica del mismo espacio
en diferentes momentos.
Otros aspectos físicos que definen la acústica de una sala son su tipología ar-
quitectónica y el factor de escala. El comportamiento acústico de un espacio
destinado a la música y, por lo tanto, su calidad sonora, quedan determinados
en gran medida por el Tiempo de Reverberación, el tamaño y la forma.
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Figura 1. Relaciones entre tempo, Tiempo de Reverberación y Claridad. Extraído y traducido de Leo
Beranek (1996). “Concert and opera halls. How they sound”.
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los períodos de Weimar (1708 – 1717) y Leipzig (1723 – 1750) incorpora la acús-
tica de los templos en su música. Por ejemplo, la complejidad musical de las
piezas compuestas en la Iglesia Luterana de Santo Tomás en Leipzig es muy
grande y se adaptan a la perfección a su campo acústico. Si se interpretaran en
una catedral católica, más reverberante, se perderían los detalles y la esencia
estructural.
2. Parámetros acústicos
En cuanto a los parámetros acústicos físicos, existe una gran cantidad que obliga
a una selección que tenga en cuenta la descripción que cada uno pueda aportar
y las posibilidades de aplicación de acuerdo al instrumental y la metodología
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Respuesta al impulso
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Donde h(t) es la señal acústica temporal y h(t + τ) una copia de h(t) desplazada un
tiempo τ.
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Uno de los atractivos de la teoría de Sabine era su sencillez, pues estableció que la ca-
lidad acústica de una sala dependía de solo tres parámetros independientes entre sí:
la sonoridad, el balance y la reverberación (Sabine, 1922). La sonoridad está relaciona-
da con la cantidad de energía acústica puesta en juego, que depende de la potencia
de la fuente sonora y de las características físicas del recinto. El balance incluye los
atributos temporales, espaciales y espectrales que rigen la preservación del timbre
de los sonidos y su distribución pareja en el espacio. La reverberación determina la
evolución temporal de la energía acústica desde el momento en que cesa de ser emi-
tida por la fuente. En el modelo de Sabine, el Tiempo de Reverberación depende de
dos magnitudes independientes: el volumen del recinto y la absorción acústica total.
La intensidad del sonido decrece siguiendo una ley exponencial que fue planteada
por Sabine como hipótesis de trabajo y que luego fue verificada experimentalmen-
te en recintos sencillos:
donde:
k es la constante de amortiguamiento -característica de cada local- y t es el tiempo ex-
presado en segundos transcurridos a partir del cese de la emisión de sonido.
Si la intensidad de emisión es I0, al cabo de un tiempo t la intensidad remanente será:
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Figura 5. Decaimiento exponencial teórico del nivel de presión sonora en una sala de alta difusión (iz-
quierda) y medición del nivel de presión sonora en una sala de difusión media (derecha).
Extraído de Gustavo Basso (2009). “Música y espacio”.
Energía
Reflejada
Energía
Absorbida
Energía
Transmitida
Energía
Incidente
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donde:
Sn corresponde a cada una de las superficies interiores del recinto y
αn es el coeficiente de absorción del material de revestimiento de cada superficie.
Si la absorción promedio se define como:
y la superficie total:
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Hacia el año 1965, Bishnu Atal, Manfred Schroeder y Gerhard Sessler descubrieron
que existía una alta correlación entre el tiempo de reverberación temprano, toma-
do en los primeros 160 ms, y la reverberación perceptual que distinguen los oyen-
tes. En 1970, Vilhelm Jordan definió la Reverberación Temprana (Early Decay Time
- EDT) como el tiempo, expresado en segundos, que tarda la energía acústica de una
sala en caer los primeros -10 dB desde el valor existente al interrumpirse la fuente
de señal, multiplicado por 6 (Atal et al., 1965; Jordan, 1970). Este parámetro se rela-
ciona con el comportamiento de las primeras reflexiones dentro de un recinto.
En una sala con buena difusión sonora -donde las reflexiones se producen al azar
en todas las direcciones- y distribución uniforme de la absorción, si la caída del nivel
de presión sonoro es exponencial, no habrá diferencia entre los valores de TR y EDT.
Para las salas donde la distribución de la absorción no es uniforme o para recintos
acoplados con características acústicas muy diferentes, los valores de TR y EDT no
serán coincidentes.
El Retardo de la Primera Reflexión (Initial Time Delay Gap - ITDG1) se relaciona con
la intimidad sonora de la sala e indica el grado de identificación entre el oyente y
la fuente acústica. Es decir, determina el grado de inmersión o de distanciamiento,
con relación a la actividad hablada o musical, que percibe el oyente (Beranek, 1962).
El ITDG se mide a partir de la respuesta al impulso de la sala. Su valor corresponde
a un punto de la sala considerando las bandas de frecuencias entre 125 Hz y 4 kHz.
El valor recomendado varía según los distintos autores. Según Higini Arau conviene
que sea inferior a los 20 ms, admitiendo como máximo un valor de 40 ms (Arau,
1999).
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hA(t) es la respuesta ante la misma fuente, colocada en el espacio libre a una distancia de
10 m del micrófono, que en la sala genera la respuesta h(t).
Cuando se mide G hay que considerar la directividad de la fuente. En la práctica de campo
se estila medir con fuentes omnidireccionales, pero en una simulación digital es posible
incluirla. A continuación se muestra, a modo de ejemplo, la distribución de este paráme-
tro en la platea de la Sala Paraninfo de la Universidad Nacional del Litoral obtenida a partir
de la implementación de un modelo acústico digital de simulación por computadora.
Figura 7. Foto-
grafías de la Sala
Paraninfo de
la Universidad
Nacional del
Litoral.5
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Algunos autores sugieren una modificación a la ecuación -se supone que la im-
presión espacial perceptual varía con el coseno del ángulo horizontal- mientras
que la relación anterior es función del cuadrado del coseno: el numerador de-
bería estar constituido por el producto de las respuestas de ambos micrófonos
antes que por el cuadrado de la respuesta del micrófono en ocho (Basso, 1998).
Es decir que la fracción de energía que llega lateralmente dentro de los prime-
ros 80 ms puede medirse a partir de las respuestas al impulso de un micrófono
direccional de respuesta en ocho que no se ve influido de manera significativa
por el sonido directo -elimina cualquier energía sonora proveniente en forma
directa desde las cercanías de la posición de medición y desde el cielorraso o
desde un reflector superior- y reacciona ante la energía acústica proveniente de
las direcciones laterales. El micrófono omnidireccional permite normalizar los
valores porque registra el total de la energía proveniente de cualquier dirección.
Este parámetro físico se vincula con el rasgo perceptual que define el Ancho Per-
ceptual de la Fuente.
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El IACC es, por último, el valor máximo que toma la correlación cruzada para un des-
plazamiento/retardo máximo entre ambas señales de τ de ±1 ms, que es el tiempo
que le lleva a la onda acústica recorrer la distancia promedio entre los dos oídos.
El valor del IACC será 1 si las ondas que llegan a los dos oídos de un oyente son
iguales y si las dos ondas son estadísticamente independientes valdrá 0. Schroeder
propuso este parámetro como el más destacado para la evaluación de la calidad
acústica de una sala. Desde ese momento el Tiempo de Reverberación dejó de ocu-
par la posición de privilegio que había mantenido desde principios de siglo XX.
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nastera del Teatro Argentino de La Plata. El valor del IACC se puede extraer de estos
ecogramas calculando la correlación cruzada entre las dos señales.
Figura 10. Ecogramas de los oídos derecho e izquierdo -segunda bandeja de la Sala Ginastera del Teatro
Argentino de La Plata-. El valor del IACC en este caso fue 0,26 y el Factor de Espacialidad 0,74. Simulación
de la sala realizada por Gustavo Basso.
A partir del IACC, en 1996 Beranek definió el Factor de Espacialidad (1-IACC) que se
emplea actualmente. Si adopta el valor 1, la correlación entre los sonidos en los
dos oídos es nula. Como referencia, el criterio de Ando, Barron y Takayuki Hidaka
establece que el Factor de Espacialidad debe ser mayor que 0,60 en una buena sala
(Beranek, 1996 y Ando et al., 1997).
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En 1994, Okano et al. encontraron que las bandas de octava entre 500 Hz y 4
kHz eran igualmente importantes para la determinación del Ancho Perceptual de
la Fuente. Sin embargo, debido a la menor intensidad de las señales de la música
sinfónica en región de 4 kHz, esta banda se elimina cuando se establece un valor
promedio. El IACCE3 se define entonces como el promedio del valor del IACCE en las
bandas de octava con frecuencia central en 500 Hz, 1.000 Hz y 2.000 Hz y el IACCL3
es el promedio del IACCL en esas mismas bandas de frecuencia (Norma ISO 3382).
El concepto de IACC fue estudiado por Ando en salas simuladas. En su teoría este
parámetro, junto con el TR, el Nivel Sonoro Normalizado (G) y el Retardo de la Re-
flexión Principal (ITDG2), es uno de los cuatro estadísticamente independientes que
permiten dar cuenta de la calidad acústica de una sala de conciertos. Ando en-
contró que para valores medios y altos de Factor de Espacialidad 1-IACCE3, la corre-
lación con el TR, EDT, C80 y ITDG2 es baja. Sin embargo, existe correlación positiva
con el Nivel Sonoro Normalizado (G) ya que el incremento de la energía de las re-
flexiones tempranas aumenta el valor del 1-IACCE y de G. De todas maneras, la co-
rrelación perceptual sigue siendo baja ya que los oyentes son capaces de separar
la sonoridad de la espacialidad en salas reales y no sustituyen un parámetro con
otro. Cuando el valor del 1-IACCE3 es bajo, sólo hay correlación con el Retardo de la
Reflexión Principal ITDG2 (Ando, 1985).
Cuando un oyente está inmerso en un campo acústico que tiene un valor de Fac-
tor de Espacialidad alto se siente rodeado por el sonido y dicha sensación de in-
mersión en el ambiente, que incluye tanto a la fuente como a su entorno cercano,
es uno de los factores más apreciados a la hora de evaluar la calidad acústica de
una sala para música (Basso, 2009).
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Claridad a 80 ms (C80)
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pequeño que el TR medio del recinto (Arau, 1999). Este fenómeno se puede dar
en salas donde el cielorraso es relativamente bajo y las reflexiones especula-
res en dirección al oyente sean muy direccionales e intensas.
Para salas de ópera, Arau establece como valores óptimos entre 2 dB < C80 < 6
dB y para salas de teatro y conferencias C80 > 6 dB.
Aparentemente sería deseable que el valor fuera positivo. Sin embargo, que su
valor sea negativo no es inadecuado en todos los casos; por un lado, porque
existen diferencias en las preferencias personales de los oyentes y algunos de
ellos eligen campos sonoros más reverberantes y menos definidos y, por otro,
porque el modelo presenta una limitación en los casos de reflexiones poten-
tes en el entorno de los 80 ms, donde la Claridad puede variar entre valores
positivos y negativos (como se mencionó anteriormente), y la diferencia a nivel
perceptual pueda ser casi nula.
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Claridad a 50 ms (C50)
Definición (D)
La Definición fue propuesta por Rolf Thiele en 1953. Se la define por medio de la
siguiente expresión porcentual que relaciona la energía temprana (presente en
los primeros 50 ms de la señal) con la energía total de la señal.
Un valor bajo de Definición nos indica que la energía sonora reflejada que se pro-
duce dentro de los 50 ms, después de la llegada del sonido directo, es pequeña
en relación a la energía sonora reflejada total que alcanza el punto receptor.
Un recinto con un valor de Definición bajo se percibe como poco íntimo y normal-
mente va asociado a un exceso de TR -la sala es muy viva- (Arau, 1999).
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Figura 12. Sala Paraninfo. Distribución de D en platea. Imagen tomada de la simulación de la sala.
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Figura 13. Sala Paraninfo. Distribución de Ts en platea. Imagen tomada de la simulación de la sala.
La Razón para Bajas Frecuencias (Bass Ratio - BR) es un parámetro que se obtiene
a partir del TR y sintetiza la respuesta de la sala en la parte grave del espectro. Es
la relación entre el TR a bajas frecuencias (125 Hz y 250 Hz) y el TR a frecuencias
medias (500 Hz y 1.000 Hz). Como medida física se utiliza:
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Se dice que una sala tiene calidez acústica -a nivel perceptual- si presenta una bue-
na respuesta a las frecuencias graves -representa la riqueza en baja frecuencia-.
Arau indica como valor óptimo para música 1,2 y para teatro desde 0,9 hasta
1,3 tendiendo preferiblemente a 1,1 (Arau, 1999). Los criterios de Barron y John
Bradley & Gilbert Soulodre imponen como condición que el BR sea mayor a 1
(Barron, 1995 y Bradley & Soulodre, 1995). Hidaka y Beranek sugieren que el BR
tenga valores entre 1,1 y 1,45 en salas con Tiempos de Reverberación de 1,8 s o
inferiores, y entre 1,1 y 1,32 para teatros de ópera (Hidaka y Beranek, 2000).
Se dice que el sonido de una sala es brillante si presenta una buena respuesta a
frecuencias altas. El brillo de una sala depende de la relación entre el valor me-
dio del TR a altas frecuencias (2 kHz y 4 kHz) y el valor medio del TR a frecuencias
medias. Indica que el sonido en la sala es claro y rico en armónicos.
El valor de este parámetro tiene que ser lo más alto posible en salas muy grandes,
siendo deseable que no sea menor a 0,8 -es difícil que pueda llegar a 1 debido a
la absorción del aire- (Arau, 1999).
Claridad Perceptual
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Definición
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Sonoridad
La Sonoridad es, en parte, el correlato perceptual del parámetro físico Nivel Sonoro
Normalizado. Desde la ciencia acústica, Sabine definió la calidad acústica de una
sala para música a partir de tres parámetros: la reverberación, la sonoridad y el
balance. Se puede estimar la Sonoridad en una sala de acuerdo a su Tiempo de
Reverberación y a su tamaño.
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En relación al tamaño del recinto, si dos salas son de idénticas dimensiones y am-
bas tienen el mismo número de oyentes, el sonido será más sonoro en una sala
reverberante y menos sonoro en una sala seca. Además, la posibilidad de hablar
de calidad acústica de una sala queda también relacionada con su respuesta en
dinámica que se traduce en mantener muy bien los pp y poseer altos niveles en
los ff. Los ff de gran energía son posibles si las salas no son excesivamente gran-
des y tienen poca absorción.
3. A modo de coda
Podemos afirmar que los lugares donde se interpreta la música funcionan como
extensiones de los instrumentos musicales. Un recorrido histórico muestra que,
en la mayoría de los casos, los espacios precedieron a la música (las salas de con-
cierto y la música orquestal, las iglesias y el canto gregoriano) y que gran parte del
repertorio musical es concebido pensando en sitios específicos. Tanto las salas
como los ambientes acústicos definen ciertos aspectos del discurso musical que
involucran desde la concepción de la música hasta su interpretación. La composi-
ción musical muchas veces incorpora elementos del lugar en el que se interpreta,
así se toman decisiones en relación a la selección y cantidad de instrumentos,
disposición espacial de los músicos, textura, articulaciones, etc.
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Los parámetros citados en este capítulo se utilizan tanto para el análisis como
para el diseño de salas para música. Permiten comprender las causas físicas de lo
que se oye -entender la acústica de una sala y su interacción con la música-. Ade-
más, en la práctica, estos parámetros se utilizan para analizar salas que pueden
necesitar una reforma arquitectónica y en el diseño de nuevos espacios.
4. Referencias
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und unbrauchbarer Durchsichtigkeit beim Musikdarbietung”. Acustica, Vol. 32,
126-137.
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1 La relación entre las características de la señal musical y las del recinto fueron estudiadas en profundi-
dad por Yoichi Ando (1998).
2 Aquí se desarrollan únicamente los parámetros que caracterizan el área ocupada por el público en
una sala. Existe además un grupo de parámetros que describen la respuesta acústica del escenario.
3 En general, los parámetros que siguen, varían su valor en función de la frecuencia. Es usual indicarlos
en bandas de octava (o de tercios o sextos de octava) y para un análisis completo hay que hacer un
estudio espectral de cada uno de ellos.
4 Existen otras fórmulas diferentes, entre las que se destacan las de Eyring y Norris, Millington y Sette,
Fitzroy, Pujolle, Kuttruff y Arau.
5 El Paraninfo fue inaugurado en 1938. Fue sede de las reformas de las constituciones nacionales de la
República Argentina de 1957 y 1994.
6 Lochner y Burger, entre 1958 y 1960, afirmaron que no hay que evaluar una reflexión inmediatamen-
te antes o después de un límite temporal definido (por ejemplo, para C80 , 80 ms y 50 ms para C50) y
propusieron emplear una zona de transición lineal o de compensación -de manera que entre ciertos
límites temporales la respuesta perceptual no cambie drásticamente-.
7 Algunos autores -Fischetti, por ejemplo- utilizan el término “subjetivo” como sinónimo de “perceptual”.
Para el presente trabajo nos parece más apropiada la palabra “perceptual” ya que “subjetivo” puede
estar relacionado a una opinión o juicio de valor y, en este contexto hacemos referencia exclusivamente
a lo que se percibe.
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