Terraplanismo no áudio?

A digitalização do áudio nos trouxe muitos benefícios nas ferramentas de alinhamento de sistemas de sonorização. Não só conseguimos fazer filtros mais sofisticados em maior quantidade, mas a um custo mais barato do que com os equipamentos analógicos. E isso é bom pois nos permite processar cada vez mais individualmente nossas caixas. 

Antigamente era um equalizador gráfico e um divisor de frequências para cada lado de PA. Hoje estamos caminhando rapidamente para termos processamento individual de caixas e, até, de transdutores. É mais uma limitação de custo do que técnica.

 

Com isso, mudou bastante a abordagem técnica de montagem e alinhamento de sistemas. Tome, por exemplo, o direcionamento do áudio. Quando o áudio é som, ou seja, quando a onda sonora está propagando pelo ar, nós controlávamos (em alguns casos, tentávamos controlar) a diretividade através de barreiras mecânicas (cornetas, superfícies) ou o próprio tamanho da caixa acústica. 

A partir de uma dimensão equivalente a um quarto do comprimento de onda de uma frequência você começa a influir na direção de propagação desta onda. Então quanto maior essa relação, mais diretiva a caixa é para aquele comprimento de onda. 

O comprimento de onda aumenta na medida que diminui a frequência. Assim, o comprimento de onda de uma frequência de 1000 Hz é de aproximadamente 34 cm. Em 100 Hz é de 3,4 metros. E em 50 Hz, 6,8 metros.
Ora, um quarto de comprimento de onda então é, aproximadamente, 8 centímetros em 1000 Hz, 80 centímetros em 100 Hz e 1,60 mt. em 50 Hz. Daí se deduz que, à medida que a frequência diminui, precisamos de uma corneta maior para direcionar o som e essas cornetas vão ficando grandes se quisermos controlar os graves. Ou, aumentar o tamanho da caixa se for do tipo bass reflex. Por conta disso, durante décadas tivemos muita pesquisas para desenvolver o mais variado tipo de cornetas. Cornetas dobradas, cornetas acopladas. Foi uma época de muita criatividade que nos legaram caixas cornetadas como as MSL-4 da Meyer, com sua corneta dobrada e as Leviatã da Community.

 

 

  

Sem entrar em detalhes técnicos, a corneta, ao ser acoplada ao alto-falante, passa a integrar o sistema de conversão de eletroacústico. Como um adaptador de impedância, o sinal elétrico que alimenta o alto-falante transforma-se em uma onda mecânica, que propaga-se pelo ar. E esse acoplamento aumenta a eficiência desta conversão. Ou seja, para uma mesma potência elétrica de entrada, temos mais potência acústica saindo do sistema alto-falante/corneta.

O tamanho (e peso) dessas caixas levou a indústria (principalmente aquela que atendia o mercado de tournês e shows ao vivo) a buscar outras soluções. Rapidamente houve evolução no desenvolvimento de alto-falantes, que passaram a suportar mais potência, aumentaram de sensibilidade e diâmetro (18”, 21” e até 24”). Isso fez melhorar bastante o resultado do ponto de vista de eficiência, que era uma das vantagens da corneta. A diretividade ficava a cargo da montagem das caixas/alto-falantes. Empilhando as caixas, conseguia-se fechar a diretividade vertical. Colocando-as lado a lado, diminui a cobertura horizontal. 

 

O limite do conjunto de caixas aparece quando dois transdutores estão distante mais de 1/4 de comprimento de onda e os cancelamentos aumentam bastante à medida que a distância aproxima-se de meio comprimento de onda. Isso acaba gerando um mapeamento de cobertura com diversos lóbulos (cancelamentos e picos) ao invés de um grande arco homogêneo.

 

Como o público na grande parte dos shows fica no mesmo plano, lóbulos na vertical não eram tanto um problema. Então era comum o empilhamento vertical dos subwoofers. Arranjos em linha horizontal, são uma outra estória.

Mais recentemente, com a maior disponibilidade de processadores digitais e amplificadores passou-se a seguir um outro caminho para obter diretividade de ondas sonoras: interferências construtivas e destrutivas.

Já falamos que houve uma grande evolução no desenvolvimento dos alto-falantes. Isto resultou em um desempenho que nos entrega com facilidade a pressão sonora que precisamos para os ambientes. A um custo que nos permite super-dimensionar os equipamentos de forma a “gastar” parte deste desempenho em troca de outro benefício.
Não era novidade, na verdade desde a década de 40 que havia sido desenvolvida a técnica de arranjos de transdutores, que podemos usar a iteração de alto-falantes para não só termos mais volume, mas também para controlar a diretividade do conjunto de caixas.

 

Com a disponibilidade de processadores e amplificadores individuais, os pesquisadores começaram a aplicar esta teoria para melhorar a cobertura nos graves  na platéia (através da eliminação dos lóbulos) e, secundariamente, evitar que o grave se propagasse para regiões que não interessam. Como, por exemplo, atrás do PA onde não só não tem público (um antigo ditado do áudio diz: se não tem alguém que pagou ingresso não mande som para lá) mas também no palco. Onde a chegada (com certo atraso) deste grave pode diminuir o conforto dos músicos e interferir em seu desempenho.

 

Mas, afinal de contas, o que isso tudo tem a ver com Terraplanismo?

Bem. O que caracteriza o terraplanismo é ignorar evidências e limitar seu escopo de forma que acaba por concluir erroneamente sobre uma realidade. Como eu já mencionei antes neste artigo, a interação entre fontes sonoras acontece em dois planos. O horizontal e o vertical. 3D. O arranjo/processamento que atua em um plano, vai atuar de forma diferente no outro ou até não atuar.

Assim, quando sentamos para fazer o planejamento de como queremos a cobertura sonora - e aí me refiro tanto a instalações permanentes quanto nos shows ao vivo, que também precisam de projeto - precisamos pensar (algo que uma turma que só pensa na “receita de bolo” não gosta de fazer) e entender que nossa expectativa pode estar acima da possiblidade real de execução. Um exemplo, o caso do palco. Se tivermos um palco relativamente alto, digamos dois ou mais metros, é possível que o cancelamento traseiro na verdade tivesse que ser um cancelamento 45 graus para cima. Será que nesta região está tendo cancelamento de graves? A resposta é depende. Não se encontra muitas publicações mostrando claramente o quanto (e como) isso acontece. O que vemos mais são dados que colocam o palco no mesmo plano das caixas de subwoofers.

 

A maioria das ferramentas disponíveis para o cálculo desse arranjos de subwoofers só leva em consideração a cobertura horizontal São simuladores 2D. Os mapeamentos são todos em uma superfície. Não vemos balões ou mapeamentos tridimensionais. E, até certo ponto, atendem suas premissas. Se você considerar que a região que você pretende sonorizar não tem muita diferença no plano vertical, por exemplo não tem uma arquibancada. Se o palco for baixo etc.

 

 
Mas, o técnico tem que estar atento a esta limitação.

Evidentemente, estamos falando aqui do som direto das caixas, outra limitação dos simuladores 2D. No mundo real, em uma sala com suas paredes e outras superfícies refletoras, a propagação da onda sonora rapidamente se espalha. Mas haverá uma diferença de tempo de chegada entre o som direto e o refletido. O que pode ou não ser uma interferência construtiva. Para isso precisamos simuladores 3D.

 

Não é tão simples assim fazer um projeto de sonorização, hein? Que inveja do pessoal da iluminação.

Uma última observação. O espectro sonoro vai de 20 Hz a 20000 Hz. Em tese, a entrega de nosso trabalho para o público e, portanto, o alinhamento do sistema é para toda essa região de frequências. Em uma escala linear a região de sub-graves (20-80 Hz, digamos) corresponde a 0,03% dessa faixa de frequências. Mesmo que a gente considere que a absorção atmosférica na prática vai limitar este espectro a 20-12.000 Hz, ainda assim é 0,05%. 
Ah, mas a música…! 

 

 
Ok. A música é um fenômeno de banda completa (full range). E existem alguns segmentos musicais em que a região de sub-graves é prioritária. Mas, na (ainda) grande maioria das apresentações musicais as pessoas estão lá para ouvir a letra da música e não as notas mais graves. Não é à toa que a região de voz, 300-6000 Hz corresponde a 47% do espectro 20-12K Então fica a reflexão, onde devemos dedicar mais tempo do pouco tempo que temos para fazer o alinhamento na montagem?

 

Veja bem que isso não é uma condenação à práticas de alinhamento de sub-graves, mas um chamado à racionalização de forma que os técnicos abordem seu trabalho com uma visão mais, digamos, global ao invés de fixarem em um plano do todo.

 

Vejo um grande interesse nas pessoas em alinhar os Pas com seus sistemas de processamentos digitais. Mas pouca ênfase tem sido dada à lembrar dos fundamentos da física, que fazem tudo isso funcionar e que devem orientar nossas decisões e procedimentos. Uma “receita de bolo” pode funcionar para uma determinada situação. Mas não funciona para todas as situações. Os técnicos de áudio tem que estar preparados para aplicar seu conhecimento e obter uma solução para cada situação diferente que enfrentar.

 

Se você aguentou ler até aqui, muito obrigado e até a próxima.