Fenomenología de sistemas de subgrave en campo abierto. Estudio con FEM en 2D y 3D

Abstract

La acústica arquitectónica y en particular la acústica de salas moderna estudia el control del sonido en el espacio, tratando de seguir los pasos legados por la cultura clásica, pero sin conseguir grandes avances, sobre todo en el estudio de la acústica en recintos al aire libre. El principal problema de ésta, proviene de que la respuesta en frecuencia no es uniforme y especialmente las frecuencias graves (grandes longitudes de onda) que llegan con mayor dificultad que las agudas en espacios abiertos. Esto mismo ocurre con los subgraves, radiando en todas direcciones hasta hallar un obstáculo. A partir de la interrelación entre conceptos físico-acústicos y de sonorización, se hace evidente que problemas como la difracción o reflexión unidos a la integración de público en recintos abiertos, son determinantes para la configuración de sistemas de sonorización y en particular de subgraves. El Método de Elementos Finitos (FEM: Finite Element Method) y la utilización del software comercial COMSOL, basado en éste mismo, han sido esenciales para la predicción y cálculo del campo acústico en el recinto modelo. El método se implementa con el objetivo de describir el efecto de reflexión o absorción producido por la combinación de fuente y público (barrera acústica), así como los fenómenos de variación del nivel de presión producidos, según el modelo. En primer lugar se ha analizado el problema en 2 dimensiones. Mediante varios modelos se ha estudiado la variación de los parámetros más significativos. Posteriormente se ha implementado una extensión del modelo en 3 dimensiones. En todos los casos se ilustran a escala real los niveles de SPL adquiridos según las distintas constantes propuestas: la existencia o no de público y la disposición de la fuente sonora, en suelo o volada. Los resultados obtenidos pondrán de manifiesto que con la suma de público en el recinto se aumenta el nivel de presión sonora sobre el escenario, contrastando con una caída del mismo en puntos más alejados de la fuente y en la posición del técnico de sonido. En general, la fuente volada alcanza datos más homogéneos en presión y una mejor cobertura, en todo el recinto.

The architectural acoustics and the modern room acoustics studies the control of the sound in spaces trying to follow the ancient culture, but still without achieve any important steps in this study, especially in open air fields. The main problem of room acoustic is caused by the difference frequencies response which is not uniform; especially the low frequencies are more influenceable than the high frequencies. This same happens with the subwoofers, radiating in all directions until finding interference. Starting from the interrelation between physical-acoustics concepts and sound reinforcement, it is possible to point out that problems like the diffraction, reflection or the presence of people in these open spaces are significant for the configuration of sound equipment an d in particular of subwoofers. FEM, Finite Element Method and the use of COMSOL, are fundamental to achieve determinate acoustic features, prediction and calculation of the acoustic field in model. The method allows to describing the absorption or reflection effect, produced by the combination of source and public (acoustic barrier), and the phenomena of variation of the pressure level according to this model. In first time the problem has been analyzed in 2 dimensions. The variation of the most significant parameters has studied in several models. Later an extension of the model has been implemented in 3 dimensions. These illustrate the SPL acquired, according to the different given constants in real scale: the existence or not of audiences and the disposition of the source of sound, laid on the ground or hanged in vertical pattern array. The obtained results will show that the public in the place increased the sound pressure level on the scene, contrasting with the more far points of the source and in the sound technician position. Generally, the array source arrives more homogeneous pressure data and a better cover in all sites.