Describimos cómo se definen y fabrican los difusores acústicos de tipo QR a medida de la habitación cuya acústica deseamos acondicionar.

Continuando con las mejoras de nuestro estudio de grabación y producción sonora, y después de haber conseguido suficiente atenuación del tiempo de reverberación de la sala gracias a nuestros paneles acústicos absorbentes, consideramos que lo siguiente a tratar era la difusión sonora para que el oyente no reciba la reflexión directa de las ondas sobre las paredes de la sala.

Esta difusión contribuye a mejorar la captación sonora en la sala de grabación, añadiendo una mayor sensación de espacio a las tomas de grabación. También nos va a ayudar a tener un campo sonoro más homogéneo en la sala, al romper el sonido cuando llega a las paredes, evitando puntos donde se concentre excesiva energía.

Con el tratamiento de absorción previamente realizado conseguimos reducir el tiempo de reverberación en gran medida, tal y como se muestra en la gráfica, donde pasamos de un tiempo excesivo, especialmente a las frecuencias más bajas, a un tiempo más controlado (ver ilustración 1).

La idea en esta etapa es recolocar los paneles absorbentes y añadir difusión para evitar superficies altamente reflectantes, ya que al parecer tenemos una buena cantidad de absorbentes. Tras el proceso será necesario volver a medir para comprobar la efectividad de la solución.

Así que la motivación principal es seguir mejorando la acústica de nuestras salas, que ya va siendo impresionante… 😉

Hay distintas formas de hacer difusores acústicos. Su finalidad principal es romper el frente de la onda sonora que incide sobre una superficie, para tratar de homogeneizar el campo de reflexiones procedentes de la sala que recibe el oyente. Esto produce menos estrés sonoro y un sonido con más “espacialidad”.

En nuestro caso nos decidimos por diseñar y fabricar paneles de tipo QRD, que están bastante estudiados y bien documentados. Nos ayudamos para nuestro diseño del software gratuito QRDude, página en la que podemos encontrar más información sobre su diseño. En nuestro caso haremos un diseño periódico basado en números primos. La matriz es simétrica en las dos dimensiones (izquierda-derecha y arriba/abajo).

Para el diseño debíamos equilibrar nuestro deseo de difundir desde frecuencias bajas con las restricciones de espacio que tenemos en las salas, sobre todo en la distancia entre suelo y techo. Básicamente, para frecuencias más bajas se necesita mayor profundidad y grosor en los picos de la estructura. Y nosotros debíamos diseñar paneles para colgar en un techo que apenas llega a los 300cm desde el suelo.

Un punto importante sobre este tipo de difusores es que tienen una distancia mínima a partir de la cual son útiles. Inicialmente y debido a las limitaciones de espacio del estudio, se opta por un diseño de difusores que abarque el mayor rango de frecuencias posibles a la menor distancia útil posible. En este sentido, el programa es de gran ayuda, ya que indica los rangos de trabajo y distancia del diseño realizado.

Dada la disponibilidad de materiales y las restricciones de nuestra sala nos decantamos por dos diseños de paneles difusores cuadráticos:

• Un diseño con 23×23 columnas de 30x30mm, definido para difundir frecuencias desde los 800Hz hasta los 5000Hz. Fabricamos 10 unidades de este modelo, contando los positivos y los negativos.
• Un diseño con 13×13 columnas de 40x40mm, definido para difundir frecuencias desde los 600Hz hasta los 3000Hz. Fabricamos 6 unidades de este modelo, contando los positivos y los negativos.

Para el corte de los paneles utilizamos nuestra cortadora CNC de hilo caliente. Antes de lanzar los cortes definitivos, es conveniente hacer pruebas para lograr un corte correcto. Con la máquina de corte por hilo caliente se deben ajustar la corriente que circula por el hilo, la velocidad de avance del hilo, y la parada que hace en las curvas (Stop Angle) para dar tiempo al hilo a llegar a la curva y hacer los ángulos lo menos redondeados posible sin llegar a quemar el material. Estos parámetros dependen tanto de la densidad del material como de la temperatura y la humedad de la sala por lo que cada día pueden cambiar.

Se ha realizado la matriz de torres cuadradas por filas, que luego se han pegado con cola blanca para madera aplicada con esponja.

Se han pintado con pintura plástica (al agua) aplicada con pistola y compresor. Se han aplicado 3 capas para conseguir el color deseado (blanco).

Posteriormente, se ha procedido a su colocación en el techo de la sala de grabación, utilizando para ello cinta adhesiva de doble cara ya que pretendemos evitar la realización de agujeros por todos lados.

Como material para la construcción de los paneles utilizamos Poliestireno Extruido (XPS), que es económico, fácil de encontrar en distribuidores de materiales de construcción, ligero, y moldeable con hilo caliente.

Como técnica cabe mencionar la conversión del informe de salida del programa QRDude, que es un fichero de texto con distintos parámetros e información útil sobre el panel diseñado. En ese fichero podemos extraer en formato .csv solo los datos de las alturas de los bloques de cada fila en la matriz. Hay que tener en cuenta que la matriz es doblemente simétrica, por lo que definiendo un cuarto de la matriz, la tendremos definida al completo.

El fichero .csv puede ser abierto con LibreOfficeCalc, y convertido al formato de tabla deseado para luego ser leído por el programa de diseño 3D paramétrico. En nuestro caso utilizamos Autodesk Inventor 2018, que puede leer los parámetros de los diseños a través de tablas. Una vez leídos los parámetros de la tabla, que no son más que una colección de alturas, podemos definir nuestro modelo 3D usando esa colección de medidas para las alturas de cada bloque (llamadas h0, h1, h2,…). El ancho de cada bloque es el grosor del panel de XPS elegido para la fabricación.

Con esa técnica definiremos un fichero de diseño 3D para cada fila de la matriz, cuyo perfil exportamos a .dxf para posteriormente hacer una composición con Autocad para unir todos los fichero planos en un solo archivo vectorial para el corte de varias piezas en un único trabajo de la máquina. Utilizamos software de Autodesk debido a su compromiso con la Fablab Foundation, a la que pertenecemos.

Cada trabajo de corte se hizo sobre dos paneles de material puestos en paralelo, ya que de cada fila de la matriz está repetida y la máquina puede cortar varias capas de material a la vez. Para ahorrar tiempo se podrían haber puesto aún más paneles en cada trabajo.

Cada panel de 30mm y 19 pozos lleva 4 paneles de XPS de 120x60cm, con un coste aproximado de 12€ y unos 45 minutos de trabajo de la máquina de corte CNC.

Cada panel de 40mm y 13 pozos lleva 3 paneles de XPS de 120x60cm, con un coste aproximado de 15€ y unos 30 minutos de trabajo de la máquina de corte CNC.

En el diseño 3D de cada panel, paso a formato vectorial y conversión a un solo fichero para el corte CNC se tardan aproximadamente otras dos horas.

En el pegado, pintado y acabado de cada panel se emplean aproximadamente dos horas.

La realización de las medidas conlleva unas pocas horas y algunos globos.

Hemos mejorado nuestra capacidad de uso de la máquina CNC de corte con hilo caliente a la vez que fabricamos unos maravillosos paneles difusores acústicos QRD para nuestro estudio de grabación.

Los resultados pueden verse en la galería de fotos.

Para comprobar la efectividad de la solución se realiza una nueva medida del tiempo de reverberación. Este tipo de medidas consiste en la emisión de ruidos de tipo impulsivo (disparos de fogueo, globos explotando, …) que excitan la sala. La respuesta se graba con un micrófono especial de medida y se registra en un software de medición, en nuestro caso REW (ver Ilustración 2).

En estas medidas se registra como decae el sonido una vez cesa el estímulo. Si obtenemos el punto en el que decae 60dB la señal tendremos el tiempo de reverberación.

Se realizan múltiples medidas colocando el micrófono en distintas posiciones, utilizando la explosión de globos de grandes dimensiones en distintos puntos de la sala, siendo necesario utilizar equipos de protección auditiva durante todo el proceso dados los altos niveles de presión sonora producidos.

El resultado tras colocar los difusores y recolocar los paneles absorbentes es el indicado en la figura, un tiempo de reverberación más homogéneo, objetivo inicial del proyecto (ver Ilustración 3).

Si comparamos los resultados de estas medidas con los de etapas anteriores podemos verificar como hemos ido igualando el tiempo de reverberación de la sala, reduciendo algunos de los efectos acústicos indeseados que existen en ausencia de tratamiento (ver Ilustración 3).

A falta de seguir con el trabajo de acondicionamiento y medición podemos concluir, a la luz de los resultados, que disponemos de un buen entorno de trabajo para realizar nuestras grabaciones.
Posteriormente nos pondremos manos a la obra con la sala de control cuya finalidad y requisitos son muy distintos a la sala de grabación.
También podemos concluir que REW es una grandísima herramienta y gratuita, dando unos resultados coherentes e interesantes, dejaremos sitio para otras entradas explicando el proceso que se ha seguido para utilizarlo.

Noé Zapata Cornejo (noez.c.mail@gmail.com)

Mario Figueira Torres (marioft@unex.es)

Antonio Gordillo Guerrero (anto@unex.es)

Juan José González Carrero (juanjosegonzcarr@gmail.com)

Borja Tirado (borjatg@gmail.com)

Alberto Quesada (alberto.quesada.pablos@gmail.com)