Sistemas de refuerzo sonoro

Sistemas de refuerzo sonoro
Enrique Alexandre (@e_alexandre)

Ampliﬁcadores domésticos
• Diseñados, en teoría, para proporcionar máxima ﬁdelidad

• Esto implica que no se da tanta prioridad a:

• Protección contra sobrecarga

• Estabilidad

• Pensados para dar mucha potencia en periodos cortos de tiempo

Ampliﬁcadores profesionales
• En muchos casos son de un solo canal (no estéreo)

• Mayores sistemas de refrigeración

• Protección de sobrecalentamiento

Características
• Sensibilidad

• Distorsión

• Potencia

• Respuesta en frecuencia

• Factor de amortiguamiento

Sensibilidad
• Indica cuánta tensión es necesaria para que el ampliﬁcador produzca su
máxima salida.

• Ejemplo: 100W en 8Ω, 775mV

Distorsión
• Se suele expresar como THD (Total Harmonic Distortion)

• Mide la cantidad de distorsión armónica que produce el ampliﬁcador

• Un valor menor de 0,1% es bastante común

Potencia
• Como con los altavoces, se mide de distintas formas en función de lo que se
quiera destacar:

• Potencia de pico: El valor más espectacular

• Potencia continua: La que es capaz de entregar de forma continuada.
Depende de qué señal se haya utilizado para medirla.

• Potencia RMS: Potencia que puede entregar el ampliﬁcador con un tono
puro y manteniendo la distorsión por debajo de un determinado umbral.

• Ejemplo: (8Ω, 1kHz, 10%THD) 120W + 120W

Factor de amortiguamiento
• Cuando un amplificador deja de enviar potencia a un altavoz, éste se sigue
moviendo un tiempo por inercia.

• En este momento, el altavoz ya no funciona como tal, sino como micrófono, y
puede llegar a producir distorsión.

• El factor de amortiguamiento mide la capacidad del amplificador de controlar
esta inercia del altavoz.

• Se expresa como el cociente entre la impedancia del altavoz y la del
amplificador:

• Zaltavoz = 8Ω, Zampli = 0,01Ω -> FA = 800

Clases de ampliﬁcadores
• Clase A

• Clase B

• Clase A-B

• Clase D

Clase A
• Dan corriente a la salida aunque no haya nada a la entrada

• Son muy ineﬁcientes. Generan mucho calor

• Los transistores se mantienen siempre a temperatura constante

• Son capaces de dar muy buena calidad

Clase B
• Si no hay nada a la entrada, tampoco hay corriente a la salida

• Muy eﬁcientes

• Muy útiles si hay baterías de por medio

• Si la entrada es pequeña, los transistores operan en una zona no lineal

• Menor calidad de sonido

Clase A-B
• Si el nivel de la entrada es alto, operan como un clase B

• Si es bajo, se mantiene una pequeña corriente a la salida (una especie de
clase A de poca potencia).

• La mayor parte de los ampliﬁcadores son de esta clase

Clase D
• Mal llamados digitales

• Utilizan una señal cuadrada añadida al audio para alimentar los transistores

• Igual de eﬁcientes que los A-B

• Mucho más pequeños y ligeros

Cables apantallados y no apantallados
• No apantallados:

• Sensibles a interferencias electromagnéticas

• Se usan en conexiones con nivel elevado (ampli-
altavoces)

• Apantallados:

• Llevan una malla metálica que protege contra las
interferencias

• Se usan cuando la señal es pequeña

Líneas balanceadas y no balanceadas
• No balanceadas:

• Son las más utilizadas en consumo

• Longitud máxima 10m aprox.

• Balanceadas

• Aplicaciones profesionales

• Mucho menos robustas frente al ruido

• Admiten cables más largos

Conectores
Jack XLR RCA
1 o 2 canales
Balanceado
Analógico o digital
De consumo
Analógico o digital

Conectores (II)
Tos-link Speak-ON MIDI
Óptico
Digital
Altavoces
profesionales
Robusto
Equipos MIDI

Conectores (III)
RJ-45 BNC
Datos audio digital Señales de reloj

Conexiones digitales
• AES/EBU
• Para aplicaciones profesionales

• Dos canales de audio hasta a 100m

• Cables balanceados y conectores XLR

• S/PDIF
• Versión de consumo del AES/EBU

• Cables no balanceados y conectores RCA ó TOS-link

Conexiones digitales - Comparación
AES/EBU S/PDIF
Línea Balanceada No balanceada
Conector XLR RCA/Tos-link
Cable Par trenzado Coaxial
Distancia
máxima
100m 10m

Conexiones inalámbricas
• Analógicas:
• Se transmite la señal del micrófono por FM

• Frecuencias establecidas por ley (Orden IET/787/2013)

• Margen dinámico limitado a no más de 50dB

• Sistemas diversity: más de una antena para un solo micrófono, para
asegurar una buena covertura

• Digitales
• Menores niveles de ruido, distorsión y mayor ﬁabilidad

Ganancia acústica
• Cuánto sube el nivel de presión
sonora debido al sistema de refuerzo
sonoro

• En la ﬁgura: 85-70 = 15dB
Ampliﬁcador
¡85 dB!
70 dB
1
2
bla, bla, bla…
bla, bla, bla…

Máxima ganancia acústica (MAG)
• Cuál es la ganancia acústica máxima que puede tener el sistema antes de
entrar en realimentación.

• ¡No depende del nivel de presión sonora del orador!

• Para aumentar la MAG:
• Acercar el micrófono al orador
• Acercar el altavoz a la 
audiencia
• Alejar el altavoz del micrófono
• Utilizar micrófonos y altavoces direccionales
Ampliﬁcador
dAltavoz-Audiencia
dOrador-Audiencia
dOrador-Micro
dAltavoz-Micro

Diseño acústico del
sistema de refuerzo

¿Qué tenemos que elegir?
• Elección del altavoz

• Potencia del altavoz

• Directividad

• Apuntamiento del altavoz

• Tipo de sistema de refuerzo

Elección del altavoz
• En función de:

• El nivel de presión sonora necesario

• Las condiciones acústicas del recinto

• Elegiremos:

• La potencia del altavoz

• Su factor de directividad

Distancia crítica
• En una sala el sonido tiene dos componentes:

• Sonido directo: El que viene directamente de la fuente sonora. Más débil
según nos alejemos de ella

• Sonido reverberante: Debido a la acústica de la sala. Independiente de la
distancia

• Distancia crítica: Distancia a la cual ambas contribuciones se igualan

• Depende de las características de la sala y de la directividad de la fuente

• Objetivo: Que nadie esté más allá de 4 veces la distancia crítica

Apuntamiento del altavoz
• En general se apunta a una distancia de 3/4 de la audiencia

• Así conseguimos:

• El efecto de la directividad compensa la cercanía de las zonas delanteras

• El máximo de presión sonora se obtiene un poco antes del punto a donde
se dirige el altavoz

• La zona trasera tendrá una presión sonora menor, pero eso es esperable.

Cálculo mediante nomograma
1
2

Elección del tipo de sistema
¿La localización es
importante?
¿Altura mayor de 6m?
¿Largo mayor de 27m?
¿Ancho mayor de 55m?
¿Hay balconadas?
SI
NO
NO
NO
Cluster centralizado Cluster descentralizado Sistema distribuido
NO
SI
SI
SI
NO
SI

Sistema centralizado
Escenario
Audiencia
Cobertura vertical
Cobertura horizontal

Sistema descentralizado
Escenario
Audiencia
Principal
Secundario
Ojo! Es necesario retardar los altavoces
secundarios para compensar el retardo
de propagación y evitar problemas de
localización

Sistema distribuido
Vista superior
Vista lateral
2·H
Audiencia
H
El sonido se
localiza en el techo,
no en la fuente

• Control sobre la directividad
vertical

• Menor caída del SPL con la
distancia

• Gran capacidad de SPL

• Fáciles de montar y desmontar

• “Bonitos”
Ventajas de los line
arrays

Desventajas de los line arrays
• Reﬂexiones traseras

• Salas bajas

• Altura requerida

• Caros

Ejemplo: diseño de un
sistema de cine
http://www.dolby.com/in/en/
technologies/dolby-atmos/dolby-
atmos-speciﬁcations.pdf

Dolby Digital 5.1 (1992)
Pantalla
DERECHO
CENTRAL
LFE
IZQUIERDO
SURROUND
IZQUIERDO
SURROUND
DERECHO

Dolby Surround 7.1 (2010)
Pantalla
DERECHO
CENTRAL
LFE
IZQUIERDO
SURROUND
IZQUIERDO
SURROUND
DERECHO
SURROUND
TRASERO IZQ.
SURROUND
TRASERO DER.

Dolby Atmos (2012)
Pantalla
Altavoces de pantalla ya existentes
Altavoces surround ya existentes
Altavoces surround laterales extra
Altavoces surround superiores extra
Altavoces surround LFE extra
Altavoces de pantalla extra

Altavoces de pantalla
• Deben colocarse sobre un muro con mucho material absorbente para evitar
distorsiones

• Mínimo 3 altavoces. Si la pantalla mide más de 12 metros de ancho, se
recomiendan 5

• Nivel de presión sonora objetivo: 105dB

• Respuesta en frecuencia: 80Hz-16kHz ±3dB

• Se recomienda colocarlos a 2/3 de la altura de la pantalla, para evitar exceso
de presión sonora en las primeras ﬁlas

• Altavoces orientados horizontalmente hacia el centro y verticalmente hacia
2/3 de la longitud de la sala

Subwoofer de pantalla
• Nivel de presión sonora objetivo: 10dB más que el altavoz central de pantalla

• Respuesta en frecuencia: 31,5Hz - 120Hz ±3dB
• Se coloca cerca del centro, pero no exactamente para evitar modos propios.

Altavoces surround
• Su número dependerá del tamaño de la sala

• Nivel objetivo: 99dB

• Respuesta en frecuencia: 40Hz - 16kHz ±3/-6dB
Surround laterales Surround traseros

Surround traseros
• Todos a la misma altura, por encima de la audiencia

• Horizontalmente, hacia el centro de la sala

• Verticalmente, hacia un asiento justo en el lado opuesto del altavoz

Surround laterales
• Sobre una línea imaginaria desde el central de pantalla hasta los surround
traseros

• Equiespaciados
• Apuntamiento idéntico que para los traseros

Surround superiores
• Sobre el techo

• Equiespaciados
• A la altura de los altavoces central-izquierdo y central-derecho de la pantalla

• Apuntando hacia el centro de la sala

LFE-Surround
• Al menos 2
• Nivel objetivo igual al central de pantalla

• Respuesta en frecuencia: 40Hz - 120Hz ±3/-6dB
• En la parte trasera, nunca en las esquinas

• Recomendable en la parte superior o incluso en el techo

• Qué necesitan los músicos:

• Oírse a sí mismos

• Sentir que están sonando bien

• Sentirse “seguros”

• Ejemplo:

• El vocalista debe oírse a sí mismo para saber si está aﬁnado y también
debe oír al grupo

• El batería puede necesitar oír una pista de metrónomo

• Cada músico tendrá sus requerimientos concretos.

Monitores de escenario

Autoajuste
• Se permite a los músicos ajustar
su propia mezcla de
monitorización

• Problemas:

• Puede distraer a los músicos

• Es necesaria mucha
experiencia

• Los músicos tienden a subir
demasiado el nivel

• Pero hay un problema…

• Si los músicos se mueven, se salen de la zona de “cobertura” de su monitor

• Para esto se usan los “side-ﬁlls”…

• …que también dan muchos problemas:

• Añaden mucho más ruido sobre el escenario

• “Está tan alto que no oigo nada”

Para los baterías...
• Los monitores no suelen
funcionar bien por el ruido de la
batería

• Si el batería toca utilizando un
metrónomo, no tienen por qué
oírlo los demás (ni el público)

• Solución: cascos

• ¿Y el técnico de sonido?

• Se suele colocar en un lateral del escenario

• Facilita la comunicación con los músicos

• Puede oír lo que pasa en el escenario

• ¿Cómo monitorizar las mezclas?

• Con cascos aislantes

• Con un monitor “de cuña”

• El gran problema: la realimentación

• Los monitores suelen estar muy cerca de los micrófonos

• Algunas soluciones:

• Acercar los micrófonos a las fuentes sonoras

• Si la fuente sonora tiene un nivel alto, mejor

• Alejar los altavoces de los micrófonos

• Reducir el nivel de los altavoces tanto como sea posible

• Ecualizar las frecuencias más problemáticas

• Ventaja:

• Permite a cada músico oir una mezcla a medida y además el sonido de su
propio ampliﬁcador y la reverberación de la sala.

• Problemas:

• El nivel tiene que ser muy alto

• Posibilidad de realimentación

• El sonido también se propaga hacia la audiencia

In Ear Monitors (IEM)
• Ventajas:

• Menos agresivos para el oído

• La mezcla se puede hacer completamente a la medida de cada músico

• Desventajas:

• Al principio resultan molestos

Arquitecturas de
sistemas de sonido

Sistemas para reproducción sonora
• Pubs, discotecas, cines, etc.

• Material previamente grabado y
mezclado -> Pocas manipulaciones

• La distorsión y ruido introducidos por el
sistema se notan más que en los
sistemas de directos.
PC
CD
Mesa de mezclas
Ecualizador
Ampliﬁcador
Altavoces

Sistemas para refuerzo sonoro
• Muchas fuentes distintas

• Gran cantidad de unidades de efectos, ecualizadores, etc.

• Puede ser necesaria una segunda mesa sólo para el sonido sobre el escenario

Sistemas para refuerzo sonoro (II)
Unidades de efectos
Líneas del escenario
Mesa de monitores
Ecualizadores
de monitores
Ampliﬁcadores
de monitores
Monitores
Unidades de efectos
Splitter
Mesa principal
PC
CD
Micrófonos de voz
Micrófonos de
instrumentos
Efectos de instrumentos
Teclado
A la mesa de
monitores
Al grupo de salida

Un concepto: Headroom
• Es la diferencia entre el nivel medio del sonido en
una aplicación y el máximo que soporta el sistema

• Varía con la aplicación:

• Música clásica: Hace falta mucho (30dB)

• Rock: A lo mejor bastan 20dB

• Megafonía: Con 6dB a lo mejor sobra
HEADROOM
Ruido de fondo
120
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
dB
Nivel medio del sonido
Nivel máximo soportado

Un poco de historia
• El sonido surround lleva utilizándose desde los años 30 (3 canales frontales
para el cine, desarrollados por Bell Labs)

• En 1941 se añadieron los canales traseros, para la película Fantasía de Walt
Disney. Era el sistema de sonido Fantasound, también utilizado para el
Cinemascope de la Fox.

• En los años 60 el sistema Dolby Surround se convirtió en el estándar de
facto, con 4 canales.

• En los años 70 se creo el sistema Quad, para música, que acabó
desapareciendo por falta de compatibilidad.

Ventajas del surround
• El sonido es más claro

• No hay un sweet spot
• La posición de los altavoces no es tan crítica

• Más posibilidades para la mezcla

Dolby AC-3
• Creado en 1991 para la película “Batman returns”.

• Es un codiﬁcador pensado desde el principio para la industria del cine (audio
multicanal), que acabó adaptándose para aplicaciones domésticas (home
theater)

• Es el estándar para la televisión de alta deﬁnición en EEUU y DVD-Video

• Velocidades binarias soportadas: desde 32 hasta 640kbps

• Frecuencias de muestreo: 32, 44.1 y 28 kHz

Tecnologías Dolby para consumo
• Dolby Volume: Control automático de volumen

• Dolby ProLogic IIx: Convierte audio a 5.1, 6.1 ó 7.1

• Dolby TrueHD: Codiﬁcador sin pérdidas

• Dolby Digital 5.1: El básico. Sonido 5.1

• Dolby Digital Plus: Hasta 7.1 canales.

• Dolby Pro Logic IIz: Como el IIx pero añade altura.

Dolby Atmos
• Añade sensación de elevación

• Mínimo de 6 altavoces o una barra de sonido

Tecnologías Dolby
Blu-ray DVD
Codec Canales Bitrate Canales Bitrate
5 . 1 640 kbps 5 . 1 448 kbps
7 . 1 1.7 Mbps
8 18 Mbps

Tecnologías Dolby para cines
• Dolby Vision: Ajuste de la imagen

• Dolby 3D: Para películas 3D

• Dolby Surround 7.1: Sonido 7.1 para cines

• Dolby Digital Cinema: El básico. Sonido 5.1 digital.

• Dolby Atmos: Hasta 64 canales.

Tecnologías DTS (consumo)
Codiﬁcación sin pérdidas, hasta 7.1 canales
Codiﬁcación con pérdidas, hasta 5.1 canales
Equivalente al Prologic II de Dolby
Extensión del Neural Surround hasta 11.1

SDDS
• Es una tecnología exclusiva para salas de cine

• Ofrece hasta 8 canales de sonido

• La información se graba en los bordes externos de la película

• Pueden existir fallos de sincronismo

• El ratio de compresión es menor que en AC-3

• Se suele coincidir en que es el formato más ﬁel al sonido del master

• La instalación es más barata
Ventajas e inconvenientes de DTS

Ventajas e inconvenientes de Dolby AC-3
• Usa un ratio de codiﬁcación elevado

• Puede haber problemas con los cambios de rollo, aunque se puede evitar

• Es el formato más extendido

• El audio va sobre la película para evitar problemas de sincronismo

Ventajas e inconvenientes de SDDS
• Tiene el ratio de codiﬁcación más bajo de todos (creo)

• Proporciona 8 canales de sonido, aunque no hay demasiados cines que
soporten esto

• Está muy ligado a Sony y sus estudios (Columbia, Tristar, etc.)

• Es el sistema más caro de instalar

THX
• Es un sistema de certiﬁcación de la calidad creado en 1983 para asegurar que
la película “El retorno del Jedi” se escuchase igual en los mejores cines.

• THX viene de Tomlinson Holman’s eXperiment.

• THX impone unos requisitos muy estrictos para los cines:

• Suelo ﬂotante

• Paredes tratadas acústicamente

• Pantalla perforada

• Ruido de fondo NC-30

• Ángulo de visión

• Calidad de la imagen

Altavoces frontales
empotrados

THX
• Criterios de certiﬁcación para cines:

• Ruido de fondo (NC-30)

• Aislamiento acústico

• Reverberación

• Ángulo de visión

• Calidad de la imagen

• Equipamiento

• Instalación de los equipos

¿Cómo coloco los
altavoces en casa?
Estéreo

Sonido 5.1.2 (con altavoces verticales)

Sonido 5.1.2 (con altavoces en el techo)

Sonido 5.1.4 (con altavoces verticales)

Sonido 5.1.4 (con altavoces en el techo)

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