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NEXO - COLOMBIA

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“arrays lineales”
Hace unos diez años, los equipos de sonido para conciertos comenzaron a
desplazarse hacia los llamados “arrays lineales”. Su introducción coincidió con
un gran cambio en el aspecto visual de los equipos de sonido para música pop.
El cambio desde los grandes arrays semicirculares a los nuevos arrays en “J”
mucho menores redujo drásticamente el número de fuentes radiantes en la sala
(y por lo tanto el potencial para múltiples llegadas, interferencia y sonido
incoherente). Para la misma sala, el “array lineal” utiliza aproximadamente la
cuarta parte de altavoces que un array horizontal. En un momento en el que la
iluminación, el vídeo y los efectos especiales ganaron importancia en los
conciertos de música pop, los diseñadores de escenografías e iluminación
estuvieron encantados con los nuevos “arrays lineales”, más pequeños y ligeros.
El personal técnico también encantado. Como explicamos antes gran parte de la
energía de los viejos arrays horizontales desaparecía en cancelaciones y se
estrellaba en reflexiones sobre todas las paredes de la sala. El público se
benefició de los “arrays lineales” porque dejó de estar pulverizado por multitud
de altavoces atronadores dirigidos a cualquier parte de la sala.

Como muchos autores técnicos han remarcado, los términos “array lineal” y
“fuente lineal” no son sinónimos. Para conseguir una propagación de frecuencias
graves tipo “fuente lineal”, con los (presumibles) deseados -3 dB de atenuación
cada vez que doblamos la distancia, necesitamos una línea muy larga. Para
tener una aproximación razonable de “onda cilíndrica” necesitamos una altura
de línea de 4 veces la longitud de onda. Luego para 50 Hz, necesitamos una
línea de 26,6 m, o sea, 60 pantallas (el tamaño de muchas pantallas comerciales
para “array lineal” es de poco menos que 50 cm).
Por otra parte, una cinta de aproximadamente 13 cm de altura tendrá 8 veces la
longitud de onda a 20kHz, y tendrá lóbulo de radiación frontal muy estrecho.
Pero esta línea de 13 cm de altura tendría que estar compuesta de fuentes
discretas separadas como mucho 0,8 cm, si no, la línea estaría dividida en
fuentes separadas que interferirían destructivamente unas con otras.
Necesitaríamos 3200 tweeters para mantener la distancia de ½ longitud de onda
a 20 kHz en un array de 26,5 m.

Mejor array en “J” que en “I”
No solamente es muy difícil construir una “fuente lineal” de banda ancha,
tampoco resulta demasiado útil. En campo cercano, la cobertura vertical de una
“fuente lineal” no es mayor que su altura. El número de audiencias que necesitan
solamente este pequeño ángulo de cobertura vertical es muy pequeño.
En la práctica, los “arrays lineales” se usan siempre como arrays curvados
verticales. En una sala grande el array puede constar de una docena de
pantallas, las de arriba con 0º entre ellas (de dos a cuatro) dirigidas a los
últimos asientos (al aire libre un poco más de inclinación, en salas cerradas un
poco menos). A medida que bajamos el ángulo entre pantallas adyacentes se
incrementa hasta que abajo del todo hay una o dos pantallas dirigidas casi
directamente hacia abajo para las primeras filas.
Cuadro de texto: gradación de curvatura: igual potencia para áreas iguales
Los arrays en forma de ”J” se diseñan para obtener un nivel SPL uniforme desde
el principio al final de la audiencia, utilizando “gradación divergente”, “gradación
de curvatura” o “gradación angular” en lugar de “gradación de amplitud”. La
gradación de amplitud es discontinua: una pantalla se alimenta a plena
potencia, la siguiente queda apagada. Esto produce una discontinuidad de
presión y lóbulos de radiación laterales: quizás no tan acusados como los que
se producen al final de una línea de fuentes de igual presión, pero claramente
audibles. El concepto de gradación angular es una línea de igual presión (una
línea isobárica) donde la presión se distribuye sobre un ángulo mayor cuando
los oyentes están más próximos.
Recordemos que la presión acústica radiada por una fuente puntual cae –6 dB
cuando doblamos la distancia. Podemos visualizar la salida dispersada por un
sistema de sonido sobre una esfera de área A = 4pd2. Para frecuencias que estén
bajo control direccional, digamos mayores que 400 Hz, de hecho alimentamos
el área de una sección esférica, que viene dada por: As = 2pd2(1-cos(q/2)),
donde q es el ángulo de dispersión vertical (en este caso). Como muestran las
dos tablas siguientes, podemos mantener constante el área (y por tanto la
presión) si reducimos a la mitad el ángulo de cobertura cada vez que doblamos
la distancia.

distancia  grados  área  distancia  grados  área
1                   80        1,5          1           10        0,024
2                   40        1,5          2             5        0,024
4                   20        1,5          4          2,5        0,024
Visto en una sección longitudinal sería como sigue:








diseño de bocinas para arrays verticales
El objetivo es una línea que mantenga igual presión mientras variemos su
curvatura en un margen suficientemente amplio. Los altavoces de graves son
pequeños en relación a las frecuencias que radian, por lo que la dirección hacia
donde apunta el cono no tiene importancia. Lo que importa es la separación:
mientras los centros acústicos estén a menos de 1/2 longitud de onda, los
altavoces de graves adyacentes suman positivamente hacia delante. El array
tendrá un lóbulo frontal mientras las longitudes de onda sean menores que la
mitad de la altura total del array. Por debajo de esa frecuencia habrá una
transición a una fuente puntual omnidireccional. Como la curvatura acorta
ligeramente la longitud del array también aumenta un poco la frecuencia bajo la
que perdemos control direccional. Disminuyendo el espacio entre los altavoces
de graves adyacentes, bajará la frecuencia a la que la curvatura comenzará a
generar lóbulos separados.

Los altavoces de medios obviamente seguirán las mismas reglas. Lo que es
crítico es mantener el mínimo interespacio menor que la mitad de la longitud de
onda a la frecuencia de corte. Si la distancia es mayor que la indicada se
producirán lóbulos de radiación individuales y la coherencia del frente de ondas
se resultará seriamente degradada.
Como indicamos anteriormente, los transductores de agudos deben estar muy
juntos para mantener un frente de onda coherente. Sin embargo, el array tiene
que ser largo para mantener el control de las frecuencias graves, podemos
resolver este conflicto de exigencias utilizando guías de onda, ya que las guías
de onda suministran energía a un área que es mayor que la salida del mo tor.
Los arrays lineales aprovechan esta propiedad usando guías de onda que llenan
toda la altura de la pantalla. Cuando abrimos por delante las pantallas para
aumentar la curvatura, tenemos longitudes de camino iguales en las bocas de
las guías de onda y una distancia entre ellas cercana a cero. Pero los centros
acústicos están situados dentro de las pantallas y por lo tanto separados: como
resultado de esta separación, los frentes de onda de las pantallas adyacentes se
superponen e interfieren unos con otros.
En un array lineal idealizado, todas las longitudes de camino desde la salida del
motor a la boca de la bocina son idénticas. De este modo cada bocina produce
una onda plana (una onda convexa que ocupa una sección esférica de radio
infinito) Apilando estás ondas planas se produce una buena aproximación a una
línea continua, pero solo mientras el espacio entre ellas es mínimo y todas
tienen la misma potencia.

Estas son las características ideales de radiación, pero no son muy ideales para
cubrir audiencias reales, como muestra el primer diagrama.
Si abrimos los frentes de onda para cubrir un área mayor, nos quedan agujeros
en las secciones de audiencia. Observemos también que la distancia es más
corta en la parte delantera de la audiencia, por lo que la presión será más alta
en esas plazas. Bajando el volumen de esas pantallas inferiores podemos
compensar el nivel, pero a costa de la coherencia: la diferencia de presiones
entre pantallas adyacentes introducirá lóbulos laterales y filtros de peine.

Equilibrio de nivel longitudinal con arrays verticales curvados
Un pequeño arco de 5º (como el producido
por la pantalla GEO S805) ayuda a mejorar la
cobertura como muestra la ilustración. Para
facilitar la comparación la geometría, y las
dimensiones relativas son idénticas a las
ilustraciones de arrays lineales con
“verdadera onda cilíndrica”. El único cambio
es que la dispersión vertical se ha expandido
de 0º a 5º. Ahora desde la misma posición
podemos cubrir desde la mesa de mezclas al fondo de la audiencia usando las
cuatro mismas pantallas mostradas en el ejemplo de array lineal. Habrá una
diferencia de presión desde el frente al fondo del área de cobertura, porque
cubrimos con ángulos iguales todas las distancias.

Repitamos uno de nuestros objetivos principales: Conseguir un nivel SPL
constante en toda la audiencia, con una relación de distancias de 4:1 (los
asientos más lejanos 4 veces más lejos, -12 dB, del pie del array que los más
cercanos). Para conseguirlo necesitamos una relación de ángulos de 1:4.
Realmente, para compensar el efecto
de la absorción del aire a frecuencias
altas, necesitaremos una relación un
poco mayor, mayor aún si la
audiencia es muy grande.
La ilustración hipotética muestra un
array vertical usando seis GEO S805
de 5º y dos GEO S830 de 30º para
“downfill”. En la parte superior del
array, 2 pantallas S805 están
orientadas paralelas. Las dos
siguientes se abren con un ángulo de 2,5º. La siguiente pareja abre 5°, y las dos
pantallas S830 abren 30° para cubrir las primeras filas. Aunque todavía hay
variación de nivel SPL, se ha reducido substancialmente en relación a un array
horizontal.
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