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| Info
Acústica
Quando falamos de fazer um “bom som” de sala”,
estamos provavelmente a tratar a acústica de salas
como a ciência acústica tinha sido durante
centenas de anos.Até então, uma boa acústica
acontecia por experimentação, por experiência
ou simplesmente por acidente.
Actualmente, sabemos muito acerca dos parâmetros que
influenciam o “som” de uma sala.
Falando acerca da sala de controlo, sabemos que, basicamente,
esta sala deve funcionar como o mais neutra possível.
Mas nem sempre é esse o caso. Vamos dar uma breve
olhadela em algumas dessas questões a que se deve
estar atento. |
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Boa acústica
Eis uma lista de importantes parametros relacionados com
uma boa acústica.
» Tempo de reverberação
apropriado
» Boa distribuição de som
» Nível de pressão sonora adequada
» Baixo nível de ruído de fundo
» Sem eco (eco flutuante)
Vamos agora dar uma olhadela nestes títulos que serão
adequadas para a maioria dos objectivos relativos à
produção de som. |
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TÓPICOS
» Tempo de Reverberação
» Formula de Sabine
»
Modos de sala
» Como
é que as ondas estacionárias influenciam o campo de
som?
» Ondas Estacionárias
» Materiais Absorventes
» Difusores
» Filtro em Pente
» Cancelamento da parede de
trás |
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O tempo de reverberação é definido
pelo tempo que o som toma em atenuar 60 dB após a
paragem da fonte.
Na vida real, podemos experimentar tempos de reverberação
de aproximadamente 0 segundos (no exterior ou em câmaras
anecóicas) para algo de 10-12 segundos. Em câmaras
especiais de reverberação, o tempo pode exceder
os 20 segundos. As salas de controlo, normalmente, têm
um tempo de reverberação à volta de
0,2 – 0,3 segundos. Porque é que temos
reverberação?
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A velocidade da propagação de ondas sonoras
é muito lenta – pelo menos quando comparada
com a da luz: aprox. 1130 pés ou 340 metros por segundo.
Se não houver superfícies reflectoras entre
a fonte de som e os nossos ouvidos, apenas é ouvido
o som directo e não há reverberação.
Se o som for gerado numa sala, há muita reflexão.
Cada uma destas viagens têm caminhos diferentes com
distâncias diferentes a caminho do receptor. Sempre
que o som choca com uma superfície, ele pode perder
alguma energia se a superfície for absorvente.
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Uma fonte de som, um receptor e nenhuma
sala. Apenas o som directo é recebido. |
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Uma fonte de som, um receptor e
uma superfície reflectora. O som é recebido
duas vezes. (na sala de controlo isto é normalmente
experimentado como filtração em pente, ver
mais adiante). |
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Uma fonte de som e um receptor numa
sala. O impulso de som é reflectido por muitas
superfícies. Todas as reflexões se juntam
e são ouvidas como reverberação. |
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Sabine é o pai da acústica moderna. Ele descobriu
que o tempo de reverberação é descrito
pela relação entre o tamanho da sala e a quantidade
de absorção na sala. Salas maiores –
maior reverberação. Absorção
maior – Reverberação menor.
T = 0,161 x V / A
Em que
T: Tempo de reverberação
em segundos
V: Volume em m3
A: Absorção
em m2 Sabine
0,161: é uma constante
(para tornar o cálculo correcto com as unidades
verdadeiras)
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Nota: Um metro quadrado (1 m2) Sabine é comparável
com uma janela aberta com uma área de um metro quadrado.
O som que bate na janela desaparece e nunca voltará.
Um metro quadrado Sabine é um metro quadrado de absorção
total.
A fórmula básica parece simples, mas o problema
é que os materiais na sala absorverão de modo
diferente a frequências diferentes. A absorção
pode ir de nenhuma (totalmente reflectora) a absorção
total.
Um tempo de reverberação apropriado deve ser
constante com a frequência, mas isso nem sempre é
o caso, por causa do comportamento dos materiais da sala.
As baixas frequências são as mais difíceis
de controlar. É por isso que o tempo de reverberação
contra a frequência na prática pode parecer-se
com isto:
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Tempo de reverberação
numa sala de controlo. De 250 hz para cima a curva está
bem colocada acerca de 0,3 segundos. Mas abaixo, o tempo
de reverberação aumenta para 0,75 segundos
o que é demais. |
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Materiais absorventes de membrana
Este tipo de material absorvente inclui pisos, janelas,
portas, etc. de madeira. Este material absorvente fornece
absorção na extremidade de baixo da gama de
frequências. A eficácia não é,
geralmente, muito elevada, mas sob condições
normais, grandes áreas são abrangidas na construção
básica da sala. Materiais absorventes de membrana
especialmente concebidos podem ser muito eficazes.
Membrana; Lã mineral ou similar .
Materiais absorventes ressonadores
Os materiais absorventes ressonadores incluem painéis
com fendas, placas perfuradas, ressoadores de Helmholtz,
etc. Estes materiais absorventes são normalmente
usados para gama média de frequências. A
absorção é de média para alta.
Orifícios ou fendas; Lã mineral ou similar.
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Materiais absorventes porosos
Estes materiais absorventes incluem lã mineral,
carpetes, cortinas e por aí adiante. Podem ser muito
eficazes, mas a espessura do material tem que ser tomada
em consideração. Camadas finas deste material
apenas absorverão as frequências mais elevadas.
(Pense numa sala de ensaio numa cave de cimento em que o
único amortecimento é uma carpete no chão.
Nada bom para as baixas frequências!)
Para absorver uma dada frequência (e todas as frequências
acima), a espessura do material absorvente deve ser de um
quarto do comprimento de onda dessa frequência. Ou
a frente do material deve ser colocado a uma distância
de um quarto do comprimento de onda.
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Um difusor permite a difusão
da reflexão do som radiado contra ele. Pode ser uma
solução muito útil nos casos em que
a reflexão perturba a imagem do som e não
é aconselhável adicionar mais absorção.
Por isso, de modo a reduzir os ecos flutuantes, filtração
de pente, etc., podem ser colocados elementos especiais
na superfície “perturbadora”. Estes elementos
devem ter dimensões comparáveis às
frequências em que a difusão é desejada.
Absorção ou difusão? |
Uma técnica especial desenvolvida por Manfred Schroeder
é muito capaz de fazer uma difusão controlada
e suave. Estes difusores normalmente referidos como o "Woodiffusor"
inspirado neste tipo de difusores pode bem dar o exemplo
de uma boa difusão.
Secção transversal de um painel acústico
da Jocavi: - o
Woodifusor. |
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As ondas estacionárias existem em todo o tipo de
salas. A forma da sala, as suas dimensões e a relação
ente as dimensões da sala são parâmetros
importantes que determinarão as frequências
à volta das quais o fenómeno existe, bem como
a distribuição destas ondas estacionárias.
Mas como é que elas acontecem ?
Imagine uma fonte de som. Quando o som é emitido,
a onda sonora propagar-se-á em todas as direcões
se não tiver obstáculos à sua frente.
Isto acontecerá, é claro, à velocidade
do som. Agora, se o som for colocado no interior de uma
sala, a onda sonora atingirá os limites da sala.
Se os limites consistirem em superfícies acusticamente
duras (reflectoras), o som é reflectido.
Se o ângulo de incidência for de 90º,
o som será reflectido directamente para trás
para onde veio. Sob certas circunstâncias, a onda
sonora encontrar-se-á consigo mesma outra vez.
Por exemplo, se o som for reflectido entre paredes paralelas.
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Tal torna-se num problemas, quando a onda sonora não
apenas se encontra consigo mesmo, mas também se encontra
consigo mesmo em fase. E isto acontecerá quando a
distância entre as paredes for metade do comprimento
de onda da onda sonora radiada. Ou um comprimento de onda,
ou 1 ½ , 2, 2 ½ e por aí adiante.
A este fenómeno chama-se ondas estacionárias.
Na verdade, a onda sonora não está estacionária.
Mas é sentida como tal, porque as pressões
sonoras máxima e mínima estão posicionados
em locais fixos da sala.
O campo de som é inicialmente radiado tendo uma
frente de som
radial mas dentro de umas poucas reflexões o campo
de som atingiu uma frente de ondas plana
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Estas frequências especiais também são
chamadas modos de sala. As ondas estacionárias entre paredes
paralelas são chamadas modos axiais. Existem outros modos
como o tangencial e radial. Normalmente, os modos axiais são
os mais fortes. |
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As ondas estacionárias são caracterizadas
por terem uma pressão de som máxima nos
limites da sala. Dependendo da frequência há
um ou mais cortes através da sala.Numa sala com
a forma de caixa, as frequências podem ser calculadas
assim:
em que :
f = frequência em Hz
c = velocidade do som (aprox. 340 m/s ou 1130 ft/s)
l = comprimento da sala
w = largura da sala
h = altura da sala
n = inteiro de 0 para cima
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| COMO É QUE AS ONDAS ESTACIONÁRIAS
INFLUENCIAM O CAMPO DE SOM? |
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Os máximos
das ondas estacionárias estão ilustrados na
figura.
A curva exprime as zonas da sala onde a frequência
real é audível. Nos mínimos, a frequência
são representadas num nível muito mais baixo
(algumas vezes -40 dB comparado com o máximo).
Se a sala tiver as mesmas dimensões
como comprimento, largura e igual altura é muito
problemático obter uma igual distribuição
de som. |
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Como
impedir as ondas estacionárias?
Devem ser evitadas paredes paralelas na sala. Assim são
suprimidos os modos mais fortes. Quando colocar os monitores
é importante que sejam excitados o menor número
de modos possíveis. Por isso é que os monitores
não devem ser colocados num máximo da onda
estacionária. Quando os monitores forem embutidos
na parede, deve, por isso, preocupar-se em que a parede
oposta não seja paralela à parede do monitor.
A baixas frequências, um monitor poder ser considerado
como a radiar a energia sonora em todas as direcções.
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Também se chama a isto uma radiação
4 
Quando se coloca o monitor perto de uma barreira sólida
– por exemplo uma parede – a energia sonora
que deveria ter sido radiada na direcção da
parede, é, em vez disso, radiada em ½ espaço
livre. Por isso, a pressão sonora é duplicada
em ½ do espaço, que poderá render +
6dB. |
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Também se chama a isto uma radiação
2
Colocando o monitor contra duas barreiras – por exemplo
num canto limitado por duas paredes – está
agora a radiar em ¼ de espaço. Agora, a pressão
sonora é duplicada duas vezes, o que rende +12 dB.
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Também se chama a isto uma radiação
Colocando o monitor contra três barreiras –
por exemplo um canto limitado pelo solo e duas paredes –
o som é radiado num 1/8 de espaço. Comparado
com o espaço livre, a pressão sonora aumenta
agora em 18 dB. |
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Também se chama a isto uma radiação
/2
Na prática, a colocação perto de barreiras,
paredes ou chão, influenciará a gama de frequências
abaixo dos 125-150 Hz. |
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A função de filtração
que aparece quando um sinal é adicionado a si mesmo
após ter sido atrasado chama-se filtro em pente.
A resposta da frequência resultante assemelha-se a
um pente, daí o nome. |
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Adicionados dois sinais sinusoidais
de 500 Hz. O segundo sinal é atrasado em 1 ms daí
a soma ser zero. Adicionados dois sinais sinusoidais de
1 kHz. O segundo sinal é atrasado em 1 ms daí
a soma é duplo (+6 dB). |
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A função de filtro
em pente quase nunca é intencional, mas é ouvida
a todo o momento em produções sonoras, em que pode
aparecer tanto acústica como electricamente. Acusticamente,
ela ocorre tipicamente quando o som no seu caminho a partir da
fonte para o receptor toma em parte uma via directa e em parte
uma via indirecta através de uma única superfície
reflectora. A reflexão deve ser atenuada pelo menos 10
dB e, de preferência, 15 dB de modo a não ter efeito
no campo de som na posição do receptor. Electricamente,
o fenómeno aparece quando dois microfones com uma certa
distância entre eles caputram o mesmo sinal e o nível
de cada microfone é da mesma ordem de magnitude. |
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Duas situações
típicas em que os filtros em pente aparecem, quer
acústica quer eléctricamente.
Em geral: todo o processamento de sinais digitais leva
tempo. Isto significa na prática que os efeitos
de filtro em pente podem aparecer se passar a via de sinal,
por exemplo, colocar um compressor e combinar este sinal
com o original. |
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| Nível
dB Frequência – Hz
Um exemplo de filtro em pente criado pela combinação
de dois sinais com a mesma amplitude, mas com um atrado
de tempo entre eles de apenas 1 ms. Pode ser visto que
ocorre um corte devido ao cancelamento a 500 Hz, 1,5 kHZ,
2,5 kHz, etc. Também pode ser visto que os dois
sinais adicionam para o dobro o seu valor (+6 dB) a baixas
frequências e com um atraso de comprimento de onda
completo a 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, etc.
Frequências de corte
O cancelamento ocorre para um filtro em pente a todas
as frequências em que dois sinais estão em
fase oposta. Isto ocorre quando o atraso de tempo compreende
uma duração de períodos de ½,
1 ½, 2 ½, etc. A 1 kHz o período
é de 1 ms. Metade do período é de
0,5 ms. Se um tempo de atraso de precisamente de 0,5 ms
ocorrer, isso significa que o cancelamento aparecerá,
não apenas a 1 kHz, mas também a 2 kHz,
3 kHz, 4 kHz, etc. |
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| CANCELAMENTO DA PAREDE DE TRÁS. |
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Quando o monitor é
montado a uma certa de distância da parede, podem
ocorrer reflexões a partir da parede e influenciar
a resposta de frequência percebida. Tal pode resultar
numa filtração em pente se todas as frequências
produzidas pelo monitor forem radiadas em todas as direcções.
Mas os monitores são, tipicamente, apenas omnidireccionais
a baixas frequências.
O resultado da reflexão é um único
ou uns cortes únicos na resposta da frequência
percebida em frente do monitor. Esta frequência é
anulada por causa da reflexão com fase oposto. A
resposta da frequência pode assemelhar-se a isto:
um cancelamento na frequência que tiver um comprimento
de onda igual a quatro vezes a distância à
parede de trás.
O corte – ou cancelamento de frequência –
está dependente da distância à parede.
Se a distância for de 1m, a primeira frequência
de corte ocorrerá na frequência com o comprimento
de onda de 4m.
l = c/f
em que :
l
= comprimento de onda (m) (ou ft)
c
= velocidade do som (m/s) (ou ft/s)
f
= frequência (Hz) |
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Por isso:
4 = 344 / f
F = 86 Hz |
Uma posição mais perto resultaria no cancelamento
a frequências mais altas. Isto é então
limitado pela frequência em que o monitor se torna
direccional e não radia som para trás.
Uma posição mais afastada resultaria no
cancelamento a frequências mais baixas. Isto é
então limitado pela distância ser demasiado
longa, que o som reflectido é atenuado devido ao
percurso de caminho extra-longo.
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