El cajón -instrumento musical cuya creación se atribuye a los antiguos esclavos africanos en el Perú (los que habrían sido privados de sus instrumentos de percusión tradicionales)- ha venido siendo construido exitosamente gracias a la experiencia de hábiles artesanos y los conocimientos transmitidos de generación en generación.

Un novedoso aporte se dio con el modelamiento de este instrumento como un dispositivo “reflector de bajos” (el que es en realidad un resonador de Helmholtz), completamente análago al existente en casi todas las cajas de parlantes de los equipos de sonido domésticos de hoy. Dicha iniciativa se materializó hace algunos años en el Laboratorio de Acústica de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

El estudio efectuado permite relacionar parámetros, como el tamaño del agujero (ducto) o la rigidez de la placa frontal, con las cualidades sonoras (como la “brillantez”) de un cajón en particular.

Paper: “Estudio preliminar teórico-experimental de las características acústicas del cajón peruano”.

Foto (cortesía del Lab. de Acústica PUCP): Celso Llimpe (hoy Dr. Llimpe) realizando mediciones.

Video:

A la hora de experimentar con procesamiento digital de señales (por ejemplo, al probar ideas de acústica o de audio), se suele pensar que MATLAB es la herramienta indispensable debido a que éste es el programa que se utiliza generalmente en los centros académicos. Sin embargo, las alternativas gratuitas existen y son de muy buena calidad. Hemos probado dos de ellas: Scilab y GNU Octave.

Scilab tiene la interfaz más amigable y parece funcionar más rápidamente en general, pero su lenguaje es algo diferente al de MATLAB. GNU Octave tiene una sintaxis más “estándar” (lo que lo hace compatible con MATLAB) pero se comunica con el usuario con una ventana tipo “DOS” y se apoya en el programa “gnuplot” para los gráficos, lo que lo hace más lento al dibujar.

Sea como fuera, ambos paquetes son excelentes opciones que vale la pena considerar.

En esta última etapa se trató de mejorar la respuesta del piso flotante (que, como vimos, es análoga a la de un filtro pasabajos). Para eso, se probaron diferentes tipos de pelotas. Se descartó utilizar únicamente bolas de tenis debido a que el sistema resultaba ser demasiado rígido (hay que considerar, no obstante, que la compresibilidad es mayor mientras el contacto del tablero con las pelotas se realice más hacia los polos de éstas, lo que hubiera implicado taladrar los agujeros en la madera con un diámetro menor). Finalmente, se optó por colocar pelotas antiestrés, debido a su mayor blandura, en todas las posiciones excepto en dos (en éstas se pusieron bolas de tenis): las esquinas más cercanas al instrumentista (el piso resulta demasiado inestable si se usa al 100% pelotas antiestrés).

Fotos: Las mediciones de ruido generado por el pedal de bombo fueron realizadas colocando la plataforma en el 2do. piso del laboratorio (puertas y ventanas cerradas) y haciendo las lecturas con un sonómetro desde el 1ro. | Sonómetro Brüel & Kjær utilizado | Para la configuración final se probó la respuesta con diferentes tipos de pelotas | El piso flotante se podía transportar a casa en cualquier automóvil | Anteriormente la batería estaba instalada directamente sobre una alfombra delgada | Pegado de las patas del piso flotante (material cedido por cortesía del Prof. Jorge Moreno Ruiz) | Pelotas utilizadas finalmente (excepto en las dos esquinas próximas al baterista, en donde se usaron bolas de tenis) | Instalación final

Podría creerse que el amplificador de potencia, último componente de la cadena electroacústica antes del parlante, debería configurarse siempre con sus controles de ganancia (los de “volumen”) totalmente abiertos para así contar con la disponibilidad permanente de los máximos niveles. No obstante, esto puede traer como resultado una enfatización molesta del ruido electrónico proveniente de todo lo previamente conectado (como el siseo -sonido parecido al de la lluvia- desde la mezcladora).

La configuración adecuada se logrará si, desde el inicio de la cadena electroacústica, se hacen los ajustes de tal forma que la señal de cada componente conectado (un micrófono o un reproductor de CD’s, por decir) se encuentre en el nivel nominal -o de referencia cero- (esto implicaría p. ejm. en la mezcladora ajustar la ganancia del canal lo máximo que se pueda sin llegar al “clipping” o saturación, considerando todo el programa o evento). De actuar así, nos daremos cuenta de que, muy probablemente, el amplificador de potencia no necesitará fijarse al máximo para obtener los niveles deseados de presión sonora (o “volumen”).

A continuación se puede escuchar qué podría ocurrir con diferentes configuraciones de ganancia en la mezcladora y en el amplificador de potencia:

-Configuración como la mostrada en la foto (ganancia de pre-amplificación en la mezcladora al mínimo -línea verde- y del amplificador de potencia al máximo -círculo rojo-; resultado probable: excesivo ruido).

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-Configuración con la ganancia en la mezcladora al máximo y del amplificador de potencia en algún punto entre los niveles mínimo y máximo. Resultado probable: “clipping” (saturación) y sonido distorsionado.

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-Configuración adecuada: ganancia de pre-amplificación en la mezcladora hasta lo máximo posible antes del nivel de saturación y ganancia del amplificador de potencia fijado de tal forma que se obtiene sólo el nivel de presión sonora necesario.

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Nota: Foto de amplificador Yamaha obtenida de zZounds.com, ilustración de control de ganancia de mezcladora obtenida del manual de usuario de la “Serie E” de Soundcraft.

Una vez construido el piso flotante, se aprovecharon las facilidades del laboratorio de Acústica de la PUCP (Pontificia Universidad Católica del Perú) para medir la “transmitabilidad” (fuerza de salida versus la fuerza de entrada debida al impacto del pedal del bombo). Para lograrlo, se probaron dos métodos: el primero implicaba registrar aceleraciones, mientras que el segundo las fuerzas directamente. Luego de diferentes ensayos, se obtuvieron las siguientes conclusiones: el sistema (que resulta ser un filtro pasabajos) se comporta mejor si se forran los tableros con tapizón, y el número de pelotas de tenis (probablemente por su considerable rigidez) no contribuye ni perjudica de manera importante la disipación de energía. Las mediciones de esta etapa fueron posibles gracias a la invalorable ayuda del Dr. Jorge Moreno Ruiz, el Ing. Richard Rivera y el Dr. Celso Llimpe.

Fotos: Ing. Richard Rivera y Dr. Celso Llimpe guiando la medición con el analizador “Pulse” de Brüel & Kjær (1er. método; son visibles los acelerómetros en una esquina del tablero superior) | Martillo Brüel & Kjær con sensor de fuerza incorporado en la punta (2do. método) | Sensor de fuerza que se instaló entre el tablero de madera inferior y el piso (en contacto con ambos; 2do. método) | La función de “transmitabilidad”, hallada con el analizador 2035, hace evidente el comportamiento de filtro pasabajos (2do. método) | Dr. Celso Llimpe martillando (2do. método) | Taruca (venado andino) de la universidad, con mucha hambre el día de las mediciones

El siguiente paso realizado para la construcción de una versión personal (modificada y reducida) del piso flotante para batería (electrónica) aparecido en el foro www.vdrums.com fue el taladrado de los nueve agujeros de cada uno de los dos tableros de MDF (de 1,24 x 0,70 m). Éstos fueron hechos realidad con el uso de una broca sierra de 2″ (5.08 cm) de diámetro. El taladro para hobby del “lucu” resultó ser poco potente, razón por la que se optó por utilizar el del taller de Física. Esta etapa fue superada gracias al oportuno apoyo de Jorge Salazar, profesor de la facultad: fue debido a su experiencia que el proceso tomó sólo un tercio del tiempo del que hubiera sido requerido sin su ayuda. Muchas gracias también a José Ruiz y Ricardo, maestros del taller, por su ayuda con las mediciones y el acondicionamiento de las herramientas.

Fotos: Pelotas de tenis nuevas y brocas sierra | Tratando de decidir la posición de los agujeros a través de bosquejos en la parte inferior izquierda de la pizarra del lab. de Acústica PUCP | Probando en el taller de Física el diámetro adecuado para las pelotas de tenis | Jorge Salazar mostrando cómo ponerle “punche” (ganas) y decisión al taladrado de los agujeros | Dr. Celso Llimpe probando la resistencia del “sandwich”

El bosquejo mostrado corresponde al primer avance de una versión reducida de un piso flotante para batería (electrónica) aparecido en el foro www.vdrums.com. El objetivo de este dispositivo es filtrar e impedir la transmisión estructural (a través del piso, del techo y las paredes) del impacto del pedal del bombo para evitar así molestias a los vecinos. La construcción de esta plataforma se inició con el cortado de una plancha de MDF (en dos tableros de 1,24 x 0,70 m) y la compra de una docena de pelotas de tenis (las que funcionarán como resortes). Se publicará pronto más avances de este proyecto personal. Cabe destacar que su efectividad será medida en el Laboratorio de Acústica de la PUCP (gracias a la cortesía del Dr. Jorge Moreno Ruiz, jefe del lab., y del Ing. Richard Rivera).

Una nueva versión del interesante curso de procesamiento de audio digital, realizado por primera vez el 2007 por el animoso equipo ECOS, se desarrollará en marzo de 2009 en la Pontificia Universidad Católica del Perú. Algunos temas que se tocarán tendrán que ver con psicoacústica, síntesis, efectos e interactividad. El curso está dirigido a todos los interesados en general como músicos, ingenieros de sonido, ingenieros electrónicos, aficionados, etc. Los detalles del mismo se encuentran en el blog de ECOS (ECOS está dirigido por el Ing. Daniel Salvador).

Imágenes: volante del curso | voluntariosos participantes de la primera versión del curso de procesamiento de audio digital

El laboratorio de Acústica de la PUCP es muy probablemente el primero y único en incluir un sistema de sonido 5.1. Éste fue preparado a tiempo para recibir la visita al Perú -en setiembre del 2008- del Dr. Richard H. Small (un importante científico dedicado a desentrañar los secretos del diseño de parlantes y su desempeño en diferentes ambientes y condiciones) y se complementa con una pantalla de formato 16:9 que permite, a manera de demostración, gozar cualquier película en su máxima expresión. Cabe destacar que los parlantes, de calidad profesional, son de industria nacional (fabricados por Cormesa).

Fotos: Ing. Richard Rivera y Dr. Celso Llimpe instalando el canal izquierdo del sistema 5.1, vista parcial del laboratorio de Acústica PUCP (a nivel del piso, el jefe de laboratorio Dr. Jorge Moreno con dos alumnos).

Una curiosidad muy común cuando se habla de niveles de presión sonora es cuánto más (o menos) fuerte es uno o diez decibeles más (o menos). Al respecto, podemos considerar de manera muy práctica que una variación de 1 dB es apenas notable, mientras que una de 10 dB es percibida como al doble de “fuerte” (o “débil”).

Así, por ejemplo, si tenemos un sonido o ruido a 50 dB, podemos afirmar que el mismo a 60 dB se escucha como si estuviera al doble de volumen, mientras que uno de 70 dB se percibiría como al cuádruple (respecto al de 50 dB). Lo mismo hubiera ocurrido con cualquier otro nivel de referencia (en lugar de 50 dB; digamos que con sonidos o ruidos a 36, 46 y 56 dB).

El ejemplo anterior se hace evidente con las muestras a continuación.

Ruido rosa con decrementos de 1 dB cada 5 segundos (30 seg. en total):

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Ruido rosa con incrementos de 1 dB cada 5 segundos (30 seg. en total):

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Ruido rosa con decrementos de 10 dB cada 5 segundos (30 seg. en total):

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Ruido rosa con incrementos de 10 dB cada 5 segundos (30 seg. en total):

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Nota: imagen original de www.hyperacusis.net, sitio que trata el tema de la hiperacusia.