Sonido surround

Cuando se trata de home cinemas, mucha gente piensa en grande – una gran instalación y mucho sonido viniendo de una enorme pantalla de televisión, y por supuesto un buen conjunto de altavoces. Sin embargo, una típica configuración para un home cinema, con un sistema de sonido surround, no funcionará  para todos los hogares donde se instale. Algunas personas no tienen suficiente espacio para todo este equipamiento.

A otros no les gusta tener su salón lleno de cables, o no quieren hacerse cargo de la tarea de colocar e instalar los altavoces a diferentes alturas. Aquí precisamente es donde entra el sistema virtual del sonido surround. Consigue imitar los efectos de un sonido de un sistema múltiples altavoces, pero solo usando unos pocos altavoces y unos pocos cables. Estos sistemas vienen en variedades principales, que son el surround 2.1 y la proyección de sonido digital.

1 – ¿Cual es el funcionamiento básico de este sistema?

La mayoría del tiempo, los sistemas de surround 2.1 usan dos altavoces  puestos en frente del de escucha y un subwoofer puesto en algún lugar de la habitación.

Esto recrea el efecto de un sistema de sonido surround 5.1, el cual tiene cinco altavoces y un subwoofer. Por otro lado, los proyectores de sonido digital tienden a usar una cadena de pequeños altavoces para producir sonido.

Este último sistema no incluye un subwoofer. Independientemente de su exacta configuración, estos sistemas trabajan sobre los mismos principios básicos. Usan un número de técnicas para modificar las ondas de sonido para que puedan llegar de más altavoces de los que hay realmente. Estas técnicas vienen del estudio de lo que se ha dado en llamar psicoacústicos, o la manera que tiene la gente de percibir el sonido.

Para entenderlo mejor, lo ideal que comprender los pasos para que el oído humano pueda percibir dos altavoces como si fueran cinco, como también que tenemos que tener en cuenta cuando compramos un equipos de sonido surround.

Los sistemas de sonido surround se aprovechan de las propiedades básicas de los altavoces, las ondas de sonido y como se escucha. Un altavoz es esencialmente un dispositivo que cambia impulsos eléctricos en sonidos. Lo hace usando un diafragma – un cono que se mueve rápidamente de un lado a otro, moviendo el aire que tiene cerca. Cuando el diafragma se mueve hacía delante, crea una compresión o área de alta presión en el aire.

Cuando se mueve hacia atrás, crea una un área de baja presión. Este tipo de compresiones son el resultado del movimiento de las partículas de aire. Cuando las partículas se empujan unas con otras, crean un área de alta presión.

Cuando las partículas se separan, crean un área de baja presión mientras se alejan de las partículas vecinas. De esta manera, las compresiones viajan por el aire como una onda longitudinal.

Cuando la onda de áreas de presiones altas y bajas llega a tus oídos, ocurren varias cosas que te permiten percibirlo como un sonido. La onda se reflecta del cono externo de tu oído. Esta parte del oído es también conocido como pabellón auricular.

El sonido también viaja en el canal del oído, donde físicamente mueve la membrana del tímpano o tambor. Esta cadena de reacciones en cadena contiene muchas pequeñas estructuras dentro del oído. Finamente, las vibraciones de la onda de presión llega al nervio auditivo, el cual lo transporta al cerebro como impulsos nervioso.

Tu cerebro interpreta estos impulsos como sonido. El proceso de interpretación de tu cerebro te permite entender el significado del sonido.

Si un sonido es una serie de palabras dichas, las puedes unir en una frase entendible. Si el sonido es una canción, puedes interpretar las palabras, experimentar el tono y el ritmo, y decidir si te gusta lo que estás escuchando.

También puedes recordar si has escuchado esa canción antes o por lo menos una canción similar. Aparte de poder interpretar la canción, el cerebro también usa otras claves para ayudarte a averiguar de donde viene. Esto no es algo en lo que suelas pensar o conscientemente sepas. Sin embargo, ser capaz de localizar la fuente del sonido, es una habilidad importante.

Esta habilidad ayuda a los animales localizar comida, evitar depredadores y encontrar a otros de su especie. Ser capaces de saber de donde viene un sonido, también nos ayuda a decidir si alguien te esta siguiendo o si alguien esta llamando a tu puerta.

2 – Claves del sonido virtual

sonido envolvente

Mucha gente ha tenido la experiencia de sentarse en una habitación silenciosa, como por ejemplo un aula durante un examen, y escuchar como el silencio es roto por algo, como por ejemplo algo que se cae al suelo. Normalmente, la gente gira la cabeza de forma instantánea hacia el origen del sonido.

Girarse en dirección a la fuente del sonido es algo casi instintivo – en un instante, tu cerebro determina de donde viene el sonido. Esto suele pasar incluso si solo puedes oír por un oído. La habilidad de una persona de localizar un sonido, viene del análisis cerebral de los atributos del sonido.

Un atributo es la diferencia entre lo que oye el oído derecho y el izquierdo. Otro atributo es la interacción entre las ondas de sonido y nuestra cabeza y cuerpo. Juntos, estas son las claves que utiliza el cerebro para saber los orígenes de los sonidos que escuchamos.

Imaginemos que a alguien se le han caído algunas monedas en la habitación silenciosa mencionada antes. Al viajar el sonido en ondas físicas a través del aire – un proceso que lleva tiempo – llega a tu oído derecho una fracción de sonido antes de que llegue al izquierdo.

Además de esto, el sonido es algo más leve cuando llega al oído izquierdo. Esta reducción en volumen es debido a la disipación natural de la onda de sonido y porque tu cabeza absorbe y reflecta un poco el sonido. La diferencia en volumen entre ambos oídos es la diferencia de nivel interaura (ILD). El retraso en el tiempo de diferencia interaura es el ITD.

Las diferencias entre tiempo y nivel, le dan una clara idea a tu cerebro si el sonido ha venido de la izquierda o de la derecha. Sin embargo, estas diferencias llevan menos información sobre si el sonido viene de arriba o de abajo. Esto es porque cambiando la elevación de un sonido, afecta el camino que toma para llegar a tus oídos, pero no afecta a la diferencia entre la parte frontal y trasera donde estás ubicado, y si solo estás apoyándote en las diferencias de nivel y tiempo.

Esto es porque en algunos casos estos sonidos pueden producir ILDs e ITDs idénticos. Aunque los sonidos vengan de una localización diferente, las diferencias de lo que oyen tus oídos son los mismos. Los ILDs e ITDs son idénticos en un área en forma de cono extendiéndose desde el oído conocido como cono de confusión.

Los ILDs e ITDs requieren que la gente pueda oír por ambos oídos, pero la gente que solo puede oír por uno todavía pueden determinar el origen del sonido. Esto es porque el cerebro puede usar la reflección del sonido de las superficies en un oído para tratar de donde ha venido ese sonido. Cuando una onda de sonido llega al cuerpo de una persona, se reflecta de esa persona por la cabeza y hombros.

También se reflecta de la superficie curvada de la parte externa del oído de la persona. Cada una de estas reflexiones hace sutiles cambios a la onda de sonido. Las ondas reflectadas se interfieren entre si, causando que parte de la onda se hagan más grandes o pequeñas, cambiando el sonido y la calidad. Esto se conoce como HRTF.

A diferencia de las funciones comentadas anteriormente, la elevación del sonido o el ángulo en el que las ondas nos golpean, esto afecta a las reflexiones de la superficie del cuerpo. Las reflexiones son también diferentes dependiendo de si el sonido viene del frente o la espalda de tu cuerpo.

La función HRTF tiene un efecto sutil pero complejo en la forma de la onda. El cerebro interpreta estas diferencias en las formas de la onda, usándolas para encontrar el origen del sonido. Veremos en el siguiente artículo, como los investigadores han estudiado este fenómeno y lo han usado para crear el sonido surround virtual.

3 – La reflexión y refracción del sonido

equipo surround

La aurícula del oído de una persona tiene mucha superficie que puede reflectar las ondas de sonido. La mayoría de las superficies son curvadas, y algunas pueden direccionar el sonido hacia otras superficies en el oído, causando que la onda rebote más de una vez antes de llegar a la membrana del tímpano.

Las interacciones con la cara de la persona, su cabeza, pelo y torso, es algo complicado también. Intentar aislar y medir cada una de las reflexiones manualmente, es prácticamente imposible. Por este motivo, los científicos han estudiado lo que se ha dado en llamar funciones de transferencia relacionadas con la cabeza (HRTF) usando fuentes de sonido, muchos micrófonos y programas de ordenador.

En algunos casos, los investigadores han adjuntado pequeños micrófonos a la superficie del cuerpo de los participantes. En otros, han usado maniquíes con apariencia humana designadas para representar de forma precisa la piel de una persona, los cartílagos y las proporciones del cuerpo.

Uno de estos maniquíes es el KEMAR, que es un maniquí electrónico de para investigación acústica, y que ha sido usado en la investigación HRTF en laboratorios como MIT Media Lab. Estos micrófonos tienen una tarea – capturar sonido.

Los ordenadores entonces pueden analizar sutilmente las diferencias de sonido con diferentes puntos de origen, o de una manera en que un único sonido interactúa con las diferentes partes del cuerpo. Finalmente, esta información es direccionada a un algoritmo o conjunto de algoritmos.

El algoritmo es esencialmente un grupo de reglas que describe la manera en que HRTF y otros factores cambian la forma de la onda de sonido. Aplicando el algoritmo a otra onda de sonido, cambia también la forma, dándola las mismas propiedades que tenía la primera onda después de que interactuara con el cuerpo de la persona. Los algoritmos como estos son el corazón de los sistemas surround virtuales, y ocurre de la siguiente manera:

  • Los investigadores usan micrófonos para capturar y estudiar el sonido de unos altavoces surround 5.1. Normalmente, los investigadores incluyen oídos y cuerpos con diferentes tamaños y formas para ayudar a determinar la forma diferente que la gente tiene de percibir el sonido.
  • Con la ayuda de un ordenador, los investigadores desarrollan un algoritmo que puede recrear este sonido.
  • Los investigadores aplican este algoritmo del canal 5.1 a un sistema de dos altavoces, recreando un campo de sonido con la forma de un canal de altavoz 5.1 real, incluido el sistema que tiene para generar sonido.

En otras palabras, el proceso aplica ciertas características a la onda de sonido, engañando a tu cerebro a la hora de interpretar el sonido, aunque haya venido de cinco fuentes en lugar de dos. Aparte de las interacciones de las ondas de sonido con el cuerpo humano, los altavoces de sonido surround virtual usan un número de herramientas y técnicas para crea la ilusión de un canal de sonido 5.1.

Algunos sistemas, particularmente los sistemas de procesamiento de sonido digital, físicamente reflectan ondas de sonido en las paredes de la habitación. En este caso, una parte del sonido parece venir de la parte de atrás porque está rebotando de la pared detrás de la cabeza.

Sistemas como este suelen requerir que comentes las dimensiones de la habitación o calibrar los altavoces usando un micrófono. De otra manera, las reflexiones pueden ocurrir en los ángulos incorrectos o en los lugares equivocados.

4 – Herramientas de sonido y técnicas surround

altavoces surround

Aparte de las interacciones de las ondas de sonido con el cuerpo, los altavoces de sonido virtual surround usan un número de herramientas y técnicas para crear el “engaño” a nuestro cerebro con el canal de sonido 5.1. Las paredes son utilizadas para sacar provecho de este sistema.

En este caso y como se ha comentado ya anteriormente, algunos sonidos parece que vienen de atrás porque rebotan en la pared detrás de tu cabeza. Los sistemas como este suelen requerir que se den las dimensiones de la habitación o calibrar los altavoces usando un micrófono.

Esto se hace para que las reflexiones se hagan correctamente y no haya fallos o equivocaciones en la dirección de las ondas de sonido. Como se ha dicho, esto ya lo hemos mencionado y no vamos a profundizar más.

Muchos sistemas de dos altavoces también incorporan lo que se llama la cancelación del habla cruzada. Esto es básicamente el uso creativo de una interferencia destructiva para eliminar las interferencias no deseadas entre el sonido que deberías oír con tu oído izquierdo y el derecho.

Esto hace menos probable que tus oídos confundan los diferentes sonidos que se reciben, arruinando la ilusión del sonido de cinco altavoces. Los algoritmos y los protocolos de cancelación de habla cruzada requieren de la ayuda de un procesado de ordenador, usualmente encontrado en un receptor / amplificador.

El dispositivo incluye un chip de proceso de sonido que puede aplicar los algoritmos a las ondas de sonido en tiempo real. De la misma manera que con los amplificadores, recibe la información de sonido de una fuente, como puede ser un reproductor DVD.

Lo que hace a continuación es aplicar los algoritmos y realiza otros ajustes al volumen o la calidad de sonido, antes de enviar la señal a los altavoces. En algunos sistemas, este receptor / amplificador es construido dentro de las unidades de los altavoces.

La mayor desventaja de los sistemas surround de este tipo es que su efecto envolvente es una ilusión más que un producto de varios altavoces.

Mantener esta “ilusión” requiere que estés sentado y que mires directamente a la pantalla del televisor. Moverse demasiado a la izquierda o a la derecha, puede disminuir la experiencia de un sonido real surround, dejándote fuera del campo de sonido directo. Algunas veces, los sonidos que se mueven de un lado de la habitación al otro, o desde el frente al fondo del cuarto, puede parece interrumpido o poco natural.

Al ser las propias ondas de sonido las que vienen de dos altavoces, el campo de sonido suele tener menos potencia e impacto que viniendo de un completo conjunto de altavoces. Aparte de esto, hay unos cuantos puntos que hay que tener en mente si estás pensando comprarte un sistema surround de sonido.

Algunos de estas cosas en las que debemos pensar son el tamaño y forma de la habitación. Al aprovecharse de las reflexiones de sonido, los sistemas de proyección de sonido digital normalmente no funcionan muy bien en habitaciones grandes y abiertas, o en habitaciones con paredes irregulares.

5 -Conclusión

Si estás buscando llenar de sonido una de tus habitaciones, ten en cuenta esto porque puede que no alcances las expectativas deseadas.

Por otro lado, algunos sistemas no incluyen un subwoofer, pero puedes comprar uno aparte si quieres sonido de bajos adicional. A la hora de configurar el sistema, también debemos tener en cuenta que algunos simplemente requieren que se conecten los altavoces.

Sin embargo, otros requieren una calibración que puede incluir medir la habitación. Por último, el precio es algo a tener presente, ya que dependiendo del modelo y el tipo, puede resultar bastante barato o muy caro. La parte buena es que hoy en día los precios bajan cada vez más en este tipo de tecnología.

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