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Ir a la versión completa : Desafío sobre cubrimiento...



Sebastián Rivas Godoy
14 may 2010, 08:44
les hice este ejemplo a mis alumnos, un jueguito de geometría, decaimiento de spl y cubrimiento... Se considera campo libre.

Es un desarrollo importante para el tema de los altavoces de techo, pues nos da el real cubrimiento hasta -6dB a una altura determinada...

http://gpa.hms2k.cl/imagenes/desafio.bmp

Sebastián Rivas Godoy
14 may 2010, 08:46
http://gpa.hms2k.cl/imagenes/real_coverage.pdf

una guía excelente de JBL sobre el tema.

Luis Pinzón Arroyo
14 may 2010, 23:34
Nuestra vieja amiga, La Tangente...

Yo la aplico para determinar el área a cubrir por frontfills, (con respecto al PA) así como la separación entre ellos cuando deben ir repartidos a lo ancho de un escenario.

Saludos Sebas.

Sebastián Rivas Godoy
19 ago 2010, 10:22
Bien, mi estimado Pinzón, por supuesto que la tangente está involucrada en el cálculo.

Este ejercicio se los dí a mis alumnos pensando que no era la gran cosa, aparte de un juego algebraico. No pudieron con él, entonces me di a la tarea de averiguar si lo podía hacer, yo pensaba que no era tanto, pero trabajé un día entero en él y no fui capaz... Se llega a una ecuación (si alguien se interesa en el desarrollo, lo pondré acá) que me es imposible de resolver. (quizá por eso la guía de jbl da una tabla, y no una ecuación).

Este tema es importante por lo siguiente: dentro de nuestro trabajo están incluidos los sistemas de megafonía y redes de muchos altavoces, entonces el espaciamiento es un tema que resulta clave para un posicionamiento adecuado, y que el oyente, al caminar por los recintos, no sienta que el nivel aumenta y decrece, conforme se acerca o aleja a los ejes de los altavoces empotrados en el cielo.

Usualmente lo que se hace es buscar el punto donde la atenuación resulta de -6dB. Esto, pues al coincidir en el mismo punto el -6 de un altavoz, con el -6 del siguiente, al estar a la misma distancia obtenemos aproximadamente 0dB de atenuación. (-6dB + -6dB = 0 dB) Sin embargo, también muy usualmente nos equivocamos al realizar este cálculo, reduciéndolo a una simplísima operación trigonométrica.

De esta forma, equivocada, es como al parecer procede el calculador de nuestro querido dopa. Por ejemplo, el calculador por defecto nos ofrece realizar el siguiente cálculo:

Para un altavoz de techo de 100º de covertura, ubicado a 3m de distancia del suelo, al apretar el botón calcular nos da un cubrimiento de 3.3m Ese sería el diámetro del cubrimiento del altavoz. (según entiendo el calculador del dopa considera un ser humano de una altura de 1.7m aprox)
En otras palabras, se buscaría que al caminar, desde estar en el eje justo abajo del altavoz, hasta
el borde del cubrimiento (la mitad de 3.3m), el nivel caería 6dB.
Pero es un cálculo equivocado, como lo muestra el análisis simple de atenuación por distancia. En vez de 6dB de atenuación obtenemos un poco más.

En ese caso no es tan grave la variacion, pero si hacemos el cálculo para un altavoz de 150º ubicado en un cielo que tiene 5 o 6m. de alto, el error puede resultar desastroso.

(en la imagen adjunta (que está a escala), indico el punto que el calculador del dopa nos dá como
correspondiente a -6dB. Sin embargo, es en el punto azul, realmente, donde hay -6dB.

http://img267.imageshack.us/img267/8014/problemah.jpg

Dejo la pelota rebotando para que la chuteen....

Eliezer Acuña Lagos
19 ago 2010, 19:08
En este caso habría que tener en cuenta dos atenuaciones. Atenuación por el ángulo y atenuación por distancia.

Suponiendo un ángulo de 45º con respecto a la vertical, la relación de distancias sería raiz cuadrada de 2 (aplicando simplemente Pitágoras) con los que tendríamos un atenuación por distancia de 230 * log (raiz de 2) = 3 dB.
El cálculador del DoPA estaría en lo cierto si el altavoz a 45º tuviese una atenuación de 3dB con respecto al eje. Lo cual no me parece descabellado.

En el siguiente datasheet me parece ver que a 1000Hz, tenemos 6 dB a 90º del eje (180º de -6dB Beanwith). No a 45º.

http://www.jblpro.com/catalog/support/getfile.aspx?doctype=3&docid=1399

PD:
Ya le di una patada a la pelota. Sigue rodando hacia los demás jugadores.

Ricardo (kaito) Barragán
19 ago 2010, 22:05
Bien, mi estimado Pinzón, por supuesto que la tangente está involucrada en el cálculo.

Este ejercicio se los dí a mis alumnos pensando que no era la gran cosa, aparte de un juego algebraico. No pudieron con él, entonces me di a la tarea de averiguar si lo podía hacer, yo pensaba que no era tanto, pero trabajé un día entero en él y no fui capaz... Se llega a una ecuación (si alguien se interesa en el desarrollo, lo pondré acá) que me es imposible de resolver. (quizá por eso la guía de jbl da una tabla, y no una ecuación).

Este tema es importante por lo siguiente: dentro de nuestro trabajo están incluidos los sistemas de megafonía y redes de muchos altavoces, entonces el espaciamiento es un tema que resulta clave para un posicionamiento adecuado, y que el oyente, al caminar por los recintos, no sienta que el nivel aumenta y decrece, conforme se acerca o aleja a los ejes de los altavoces empotrados en el cielo.

Usualmente lo que se hace es buscar el punto donde la atenuación resulta de -6dB. Esto, pues al coincidir en el mismo punto el -6 de un altavoz, con el -6 del siguiente, al estar a la misma distancia obtenemos aproximadamente 0dB de atenuación. (-6dB + -6dB = 0 dB) Sin embargo, también muy usualmente nos equivocamos al realizar este cálculo, reduciéndolo a una simplísima operación trigonométrica.

De esta forma, equivocada, es como al parecer procede el calculador de nuestro querido dopa. Por ejemplo, el calculador por defecto nos ofrece realizar el siguiente cálculo:

Para un altavoz de techo de 100º de covertura, ubicado a 3m de distancia del suelo, al apretar el botón calcular nos da un cubrimiento de 3.3m Ese sería el diámetro del cubrimiento del altavoz. (según entiendo el calculador del dopa considera un ser humano de una altura de 1.7m aprox)
En otras palabras, se buscaría que al caminar, desde estar en el eje justo abajo del altavoz, hasta
el borde del cubrimiento (la mitad de 3.3m), el nivel caería 6dB.
Pero es un cálculo equivocado, como lo muestra el análisis simple de atenuación por distancia. En vez de 6dB de atenuación obtenemos un poco más.

En ese caso no es tan grave la variacion, pero si hacemos el cálculo para un altavoz de 150º ubicado en un cielo que tiene 5 o 6m. de alto, el error puede resultar desastroso.

(en la imagen adjunta (que está a escala), indico el punto que el calculador del dopa nos dá como
correspondiente a -6dB. Sin embargo, es en el punto azul, realmente, donde hay -6dB.



Dejo la pelota rebotando para que la chuteen....
Hola Sebastian.
Quizás lo que agregue aquí sea redundante a la simplisima ecuación trigonométrica, pero buscando en unos calculadores de Pat Brown di con el siguiente diagrama y la siguiente formula:
http://s3.subirimagenes.com:81/imagen/5009983diagrama-de-cobertur.png
Parece que el Sr.Brown solo toma en cuenta el área de cobertura como en el análisis superficial.
La formula:

r=(h-L)tan a/2

Donde:
r es el radio del área de cobertura
h es la altura del techo
L es la altura de los oídos con respecto al suelo
a es el angulo de cobertura del parlante


Creo que compensa los puntos de -6dB con cálculos de diferentes formas de solapamiento de coberturas.
Como por ejemplo:
http://s3.subirimagenes.com:81/imagen/5010048centro-a-centro.png
http://s3.subirimagenes.com:81/imagen/5010052hexagonal-centrocent.png
http://s2.subirimagenes.com/imagen/5010064minimun-overlap.png
http://s3.subirimagenes.com:81/imagen/5010068minimun-hexa.png
Hay algunos diagramas mas.
Pat Brown tiene unos muy completos calculadores excel sobre distribución de parlantes sobre techos.
Creo que ya te los envié anteriormente, pero sabes que están a disposición .

Saludos...

Sebastián Rivas Godoy
03 sep 2010, 11:43
En este caso habría que tener en cuenta dos atenuaciones. Atenuación por el ángulo y atenuación por distancia.



Eso es exacto.

Sin embargo, la mayoría o todas las fórmulas simples que se dan sólo toman en cuenta la atenuación por el ángulo, dando un punto equivocado de atenuación de -6dB por no considerar la distancia.

Para un altavoz de techo con una gran cobertura, el error puede ser muy notorio.

Martín Almazán
03 sep 2010, 12:46
Para un altavoz de techo con una gran cobertura, el error puede ser muy notorio.

Si, de hecho es algo que se planteó al poner la fórmula en el calculador, pero ten en cuenta dos cosas.

1. En medio de los dos altavoces hay suma.
2. Normalmente en los lugares donde se usan altavoces de techo, ya usar el ángulo de -6 dB sin tener en cuenta la diferencia de atenuación por distancia entre centro y ángulo no va a dar una cantidad y densidad de altavoces que es poco realista (de hecho a veces se usa el ángulo de -10 dB por esa razón, y más considerando que son interiores con más o menos reverberación.

En resumen, aunque la diferencia es clara, en la práctica se hace como si no existiera porque los resultados son más realistas y producen un campo sonoro suficientemente uniforme.

Ricardo (kaito) Barragán
03 sep 2010, 14:40
En resumen, aunque la diferencia es clara, en la práctica se hace como si no existiera porque los resultados son más realistas y producen un campo sonoro suficientemente uniforme.

Estoy de acuerdo con esto, ya que no se puede tomar en cuenta la radiación de el/los parlantes como si fuera free-field.

Saludos....

Sebastián Rivas Godoy
06 sep 2010, 11:06
usar el ángulo de -6 dB sin tener en cuenta la diferencia de atenuación por distancia entre centro y ángulo nos va a dar una cantidad y densidad de altavoces que es poco realista (de hecho a veces se usa el ángulo de -10 dB por esa razón, y más considerando que son interiores con más o menos reverberación.

En resumen, aunque la diferencia es clara, en la práctica se hace como si no existiera porque los resultados son más realistas y producen un campo sonoro suficientemente uniforme.

Bien, en la acústica estadística se considera el campo reverberante como constante para todos los puntos dentro del recinto, y este se suma al campo directo de cada altavoz (esto por supuesto es una convención más o menos acertada). De todas formas el espaciamiento entre altavoces es importante. El realismo de tal o cual configuración, estará decidido por la exigencia del cliente o el financiamiento. (Donde está ubicado el ángulo de -10 dB? ¿en 140º? Pero estaba viendo unos Bosé de 170º de cobertura)

El cálculo de cobertura equivocado tiene un origen en un error que simplifica el cálculo a una operación trigonométrica, y no en razones como que "no importa, si consideramos que la reverb nos ayudará a emparejar", o que "Usando una fórmula real obtendremos una cantidad poco realista de altavoces".

La razón es que no hay una fórmula directa, pues según creo tal fórmula es extramadamente dificil de obtener. Jbl provee, en la guía que puse acá, de una tabla de aproximación.

Yo creo que el calculador del dopa es muy útil al darnos un valor aproximado, y no estoy de ninguna manera en plan de criticarlo, ni hacer polémica. Plantee este tema solamente por la inquietud de buscar la cobertura real.

Una forma de visualizar el punto exacto de -6dB, o los -xdB que se quieran, sería utilizando un programa de predicción. Ponemos dos mic de medición en el eje de un altavoz que apunta hacia abajo, a la altura deseada, y mediante alejamos uno del eje, observamos la respuesta de frecuencia en el rango que nos interesa, hasta que este cae -6dB. Esto invariablemente dará un ángulo menor que el ángulo de cobertura especificado para el altavoz.

Luis Pinzón Arroyo
06 sep 2010, 12:47
estaba viendo unos Bosé de 170º de cobertura...

BOSE dice cualquier cosa...:D



La razón es que no hay una fórmula directa...

Y Yo creo que no la puede haber, donde el ángulo de -6dB es dependiente de la frecuencia.


Esto invariablemente dará un ángulo menor que el ángulo de cobertura especificado para el altavoz.

Creo que es a lo que nuestro "Master de Masters" Bob McCarthy llama el "Beamwidth Plateau" (Zona estable de dispersión; -Y no escenario, o platea, como se tradujo en clase-)

Alberto Escriña
06 sep 2010, 13:42
Hola a todos.
AFMG de Alemania, creadores entre otras herramientas de predicción, de EASE e Ease Focus han desarrollado Ease Adress.
Ease Adress predice, empleando los archivos dll de los fabricantes de altavoces, el comportamiento de un sistema distribuído.
Es gratuito y ya se pueden bajar archivos dll de productos de E/V, Tannoy, QSC, Bosch y algún otro,
Si bien no toma en cuenta la reverberación, creo que es una herramienta que quizás ayude en este debate.
Se puede encontrar en:
http://address.afmg.eu/index.php/ad-downloads-en.html
Saludos desde Argentina.

Ricardo (kaito) Barragán
06 sep 2010, 20:00
el ángulo de -6dB es dependiente de la frecuencia.


Ok Luis, buen punto.
Para que rango de frecuencia estamos calculando la cobertura???

Saludos....

Luis Pinzón Arroyo
06 sep 2010, 20:17
Para que rango de frecuencia estamos calculando la cobertura???

Tendría que estar dentro del rango de la voz, como mínimo. (Supongo)

Martín Almazán
07 sep 2010, 03:47
Es un desarrollo importante para el tema de los altavoces de techo, pues nos da el real cubrimiento hasta -6dB a una altura determinada...

La cuestión es aplicable a cualquier tipo de altavoz, ya que el campo sonoro que se crea sobre un plano siempre va a ser más estrecho que el ángulo de cobertura. De hecho en los altavoces de techo la cuestión es mucho menos importante: asumiendo que -6 dB es algo aceptable, el solapamiento de las coberturas de los altavoces de techo va a hacer que estemos siempre por encima de esos -6 dB.

Como apunta Luis, hay que tener en cuenta que el ángulo de cobertura no es constante. De hecho, en un altavoz de cono (y muchos altavoces de techo son sólo un cono) es continuamente variable y en el mejor de los casos, los altavoces de techo de dos vías tampoco tienen siquiera directividad constante en la mayor parte de los casos por la unidad de agudos tiene poca o nula carga de bocina. Por lo tanto tampoco tiene demasiado sentido andar con muchas matemáticas para hacer un cálculo que sólo es válido a una frecuencia (en los altavoces de techo), y donde por tanto hay mucha zona gris (si nos pusiéramos puristas tendríamos que considerar el ángulo real en la cobertura a por lo menos 8 o 10k Hz, conderando ese ángulo mínimo como nuestro ángulo para hacer cálculos).

Aunque es bueno saberlo, no creo que tenga mucho sentido sacarle demasiada punta al tema.




una guía excelente de JBL sobre el tema.

Salvo que tengas permiso del propietario, no deberías poner en tu web documentos de otros, y menos aún cuando el documento está disponible en la web el fabricante (http://www.jblpro.com/catalog/support/getfile.aspx?docid=279&doctype=3).

Sebastián Rivas Godoy
07 sep 2010, 12:40
BOSE dice cualquier cosa...:D



Mi error. Consideraba a Bose un fabricante serio.


Por lo tanto tampoco tiene demasiado sentido andar con muchas matemáticas para hacer un cálculo que sólo es válido a una frecuencia

Aunque es bueno saberlo, no creo que tenga mucho sentido sacarle demasiada punta al tema.



Por supuesto, acá se trataba de un juego intelectual, solamente. No es probable que nos cruzaremos con clientes tan exigentes a la hora de hacer un diseño. Un enfoque muy teórico. Pero es bueno saberlo, como dices, aunque sea por simple pasión por la investigación.

Quizá ese tipo de calculadores no deberían permitir una entrada de más de 120º de cobertura... (con 120º se obtienen -6dB en el punto de cruce)

saludos.


(está arreglado lo del link a la guía de jbl)

Sebastián Rivas Godoy
08 sep 2010, 11:58
en el adjunto hay un resumen de la variación en el nivel, relacionado con el punto de cruce, desde 60 a 140 grados de cobertura. También se adjunta el excel. Es interesante constatar que la distancia desde el techo al plano de audición es independiente del margen de error, debido a semejanza de triángulos. Tal como apuntaba Martín, en 120º tenemos -12dB. Eso unido a otro altavoz nos mantendrá siempre bajo los 6dB de variación.

El proyectista dedicado verá los patrones polares de sus altavoces de techo. Estos, como se dijo acá, tendrán una cobertura que se estrecha a medida que aumenta la frecuencia. Entonces será cosa de elegir. Quizá 3 a 4khz, para preservar la intelibilidad de la voz, y hará su proyección. La tabla proveída por Jbl es una solución, y los softwares de predicción acústica es otra. Ojalá que su cliente no lo mande a freir monos a Africa al darse cuenta el número de altavoces que debe comprar.

http://img826.imageshack.us/img826/1755/cobn.jpg

Martín Almazán
08 sep 2010, 17:24
Tal como apuntaba Martín, en 120º tenemos -12dB

No especifiqué nada muy concreto, entre otras cosas porque justo en la línea equidistante la suma es perfecta, pero justo al lado hay interferencia, como se ve en esta modelización a 2k.

Sebastián Rivas Godoy
10 sep 2010, 09:13
No especifiqué nada muy concreto,

Sin embargo le apuntaste bien, buena intuición.




entre otras cosas porque justo en la línea equidistante la suma es perfecta, pero justo al lado hay interferencia, como se ve en esta modelización a 2k.


¿Es una novedad que mientras haya separación entre fuentes, el comb-filter no nos abandonará? Pero la "posibilidad" de tener suma perfecta, esta dada por un correcto espaciamiento.

Martín Almazán
10 sep 2010, 09:51
¿Es una novedad que mientras haya separación entre fuentes, el comb-filter no nos abandonará?
Irritante e innecesaria pregunta retórica, Sebas. Es evidente que para tener en cuenta la variación de nivel de una fuente a otra no hay que considerar sólo la línea de equidistancia, que es más anecdótica que otra cosa, como hiciste tú. De hecho muchos consideran incorrecto sumar fuentes muy separadas con fase, ya que el resultado gráfico no ayuda a entender lo que pasa, sino que prefieren sumarlas como fuentes no-correlacionadas.


Pero la "posibilidad" de tener suma perfecta, esta dada por un correcto espaciamiento.
No, la única suma perfecta es cuando las fuentes están todas en un mismo punto como sabes. Si juntamos que el ángulo de cobertura es muy variable en función de la frecuencia con el campo de interferencia que se crea por definición en diferentes distancias y frecuencias, sumado a las ondas estacionarias del lugar, no puede haber nada ideal. Y lo cierto es que para la aplicación que se trata, esos problemas no tienen ninguna relevancia, así que es algo baladí sacarle punta a esto, insisto.

Sebastián Rivas Godoy
10 sep 2010, 10:20
Irritante e innecesaria pregunta retórica, Sebas.

Estimado Martín, te pido disculpas. Si bien la frase tiene algo de ironía, no pretendía ser hostil ni mucho menos. Recibe mi amistad. Desde el útero materno, sabemos que en la suma de ondas la fase es clave. Nada es ideal en la realidad, pero si podemos manejar variables que mejoren los resultados de nuestras proyecciones. ¿Cómo hacemos esto? Eso es materia de cada uno. Tenemos las ondas estacionarias que mencionas, tenemos la reverb del recinto, tenemos los infinitos puntos intermedios donde el comb-filter hace de las suyas, y un largo etc. Acá hablaba de optimizar el espaciamiento. Tu enfoque al parecer, es que esto es baladí, y que los contras hacen que jugar a la geometría como estoy haciendo, es inutil. Bueno ese es tu punto de vista. El punto de vista de Rick Kamlet, de Jbl, y el mio, es que son conceptos muy importantes (ironía de buen humor). Por que además del comb-filter, que siempre existirá, y la reverb, también está la suma del campo directo, la cual, si bien es afectada por el comb-filter, en los puntos donde la suma es coherente tendremos menos atenuación con un correcto espaciamiento. En cambio, en el enfoque simplista que defiendes, en todos esos puntos "ideales" tendremos más dB de atenuación (varía según la cobertura del altavoz, como ilustré en la tabla anterior). ¿Hara algo eso por el resultado final, sumado a las variables que no podemos manejar? Quizá sea sutil, pero el cambio deberá estar ahí.[/QUOTE]


La única suma perfecta es cuando las fuentes están todas en un mismo punto como sabes.
En ese caso la suma será perfecta en todos los puntos a su alrededor. Cuando las fuentes estan separadas, en los puntos equidistantes hay suma "perfecta" también..... o me perdí ???

Martín Almazán
10 sep 2010, 10:33
en los puntos donde la suma es coherente tendremos menos atenuación con un correcto espaciamiento

No hay un correcto espaciamiento puesto que el ángulo de cobertura es variable, muy importante concepto que omitiste cuando abriste este tema como si hubieses descubierto algo. Sólo hay soluciones de compromiso por definición. Hay que ver un poco más allá de la trigonometría básica.


Cuando las fuentes estan separadas, en los puntos equidistantes hay suma "perfecta" también..... o me perdí ???[/SIZE]
Estadísticamente, los puntos equidistantes no son muy representativos, como se ve en la modelización.

Sebastián Rivas Godoy
10 sep 2010, 11:10
No hay un correcto espaciamiento puesto que el ángulo de cobertura es variable
Pero ya dijimos más atras, que podemos elegir una frecuencia notable, y trabajar en base a ella. El grupo de frecuencias bajas estará cubierto, en su mayoría. Teniendo esta frecuencia elegida, podemos llamar "correcto" a un cierto espaciamiento. Todos los fabricantes serios de altavoces de techo nos entregan el parámetro de la cobertura. ¿Cual es el sentido de este número? ¿Cual su utilidad? Entiendo que hay un grupo de frecuencias útiles que varían más o menos correlativamente, desde 0 dB de atenuación hasta 6dB de atenuación, desde 0 a x grados.



Estadísticamente, los puntos equidistantes no son muy representativos, como se ve en la modelización.
Estadisticamente no son nada, pero el plano sonoro entre los altavoces se ve beneficiado.

Martín Almazán
10 sep 2010, 11:49
¿Cual es el sentido de este número? ¿Cual su utilidad?
Dar una información que sirva en la práctica para calcular instalaciones de techo de forma sencilla sin marearse con cuestiones que no aportan nada sustancial al resultado final.

Hasta las hojas técnicas más nuevas de JBL para altavoces de techo (http://www.jblpro.com/catalog/support/getfile.aspx?docid=1639&doctype=3), de las que es gerente de producto Rick Kamlet, aportan sólo el dato de ángulo de cobertura, no el dato de cobertura sobre plano.

Al final, si vamos a hacerlo bien, modelizamos.

Eliezer Acuña Lagos
10 sep 2010, 17:59
Eso de la suma, desfase, etc, no me parece que sea muy aplicable a este caso.
Suponemos varios altavoces separados cierta distancia. La distancia entre altavoces será menos del triple de la distancia del altavoz a oyente. Eso ya provoca comb filter.
La suma o resta que supone eso depende de la frecuencia y hablamos de altavoces que reproducen todo rango.

Pretender ponerlos en fase es simplemente perder el tiempo, creo.
Y pretender tener en cuenta la separación para predecir cancelaciones en un sistema de varios altavoces todo rango no me parece razonable.

Tengamos en cuenta que entre los dos habrá cierto retraso predecible; pero cuantos grados supone ese retraso será totalmente variable según cada valor de frecuencia.

Tampoco imagino un concierto de alto nivel hecho a base de altavocitos empotrados. Hablamos de megafonia o música ambiental y de cubrir de la manera mas uniforme en general. Pero tendremos cancelaciones a tope siempre. El sonido no llegará en condiciones exactas de uniformidad en respuesta en frecuencia.