Como os sons graves se comportam em um estúdio

A sala de estúdio é como um instrumento musical e como a caixa acústica de um violão, suas proporções influenciam na sua sonoridade refletindo na qualidade das reproduções e gravações. Um produtor mixando em uma sala que apresenta forte reforço nos graves tende a compensá-los durante a equalização, diminuindo a frequência que esta “sobrando”. Sem conhecimento das condições acústicas do ambiente é natural que ele aceite essas contribuições como parte do material que está escutando, enviando-o para fase de masterização com carência de graves.

Ao construir ou escolher um ambiente para montar um estúdio é comum não haver a participação de um profissional que entenda sobre os requisitos acústicos ideais para gravação ou reprodução musical. Poucos sabem que desde a concepção do projeto, decisões relacionadas à volumetria podem influenciar no resultado final, evitando correções com tratamentos acústicos, até mesmo o uso dos populares bass-traps “armadilhas de graves”, item muitas vezes visto como indispensável.

Para compreender um pouco mais o comportamento do som em um ambiente fechado é necessário um entendimento maior sobre modos, também chamadas ondas estacionárias, ressonâncias de sala, “tons-próprios”, frequências naturais ou ressonâncias modais. Diferente das frequências agudas – que devido a suas dimensões serem menores possuírem caráter direcional, comportando-se de maneira análoga à luz – as frequências modais “estacionam” assumindo o formato do ambiente antes que ocorra seu decaimento por completo.

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O espaço entre duas paredes refletivas paralelas pode ser considerado um sistema ressonante, com a frequência de ressonância f1=1,130/2L. Este sistema também é ressonante nos múltiplos integrais de f1. (fonte: Master Handbook of Acoustics, Alton Everest)

Quando uma fonte sonora emitindo um sinal acústico excita o espaço entre duas paredes, este sistema “parede-ar-parede” exibe uma frequência de ressonância relacionada com a dimensão e a velocidade do som naquele espaço. A primeira frequência de ressonância é chamada de fundamental (f1) sendo considerada uma frequência natural do espaço entre as paredes refletivas, vindo acompanhada de uma série de modos que exibem ressonâncias  seguindo a série harmônica (2f1, 3f1,  4f1…) no espectro sonoro, como ilustrado na figura a seguir.

Quando se adiciona mais dois pares de paredes paralelas dispostas perpendicularmente, como uma sala comum em formato de paralelepípedo, adiciona-se também mais sistemas ressonantes cada um  com sua própria frequência fundamental (f1′) e respectivas séries de modos (2f1′, 3f1′, 4f1’…). A estes convencionou-se chamar de modos axiais, sendo os que mais influenciam na distribuição de energia sonora no ambiente devido a sua intensidade.

Além das axiais, também ocorrem outros tipos de ressonâncias mais fracas relacionada a reflexões entre paredes não paralelas, chamadas de tangenciais e oblíquas (reflexões entre 2 e 3 planos não paralelos) como ilustrado a seguir.

Visualização dos modos de sala axiais, tangenciais e oblíquos (fonte: Master Handbook of Acoustics, Alton Everest).

A relação entre as dimensões de uma sala determina como o espectro audível é dividido para abordagem e análise acústica. Os efeitos relacionadas a ressonâncias são mais percebidas na Região B do espectro sonoro como ilustra a imagem a seguir.

Quando lidamos com acústica de lugares fechados, é conveniente considerar a faixa de frequência audível composta por quatro regiões. A Região A não ocorre estímulo modal, na Região B, os modos da sala dominam. A Região C é uma zona de transição em que a difração e difusão dominam, Na Região D do espectro, prevalece as reflexões mais direcionais e especulativas. (fonte: Master Handbook of Acoustics, Alton Everest)
Representação tridimensional da distribuição de pressão sonora em um recinto retangular para um modo tangencial (2,1,0). (Bruel & Kjaer Instruments, Inc.)

A característica principal que os modos imprimem na  sonoridade da sala está relacionado a distribuição de pressão sonora que ocorre de maneira não uniforme, este efeito é intensificado quando dois modos axiais coincidem, espaçamento próximo a zero, caso comum principalmente em salas cúbicas ou com dimensões múltiplas entre si.

Linhas de contorno de pressão sonora de um recinto retangular para o modo (2,1,0).
Teste de sinal de varredura sinusoidal em um recinto de teste. O local de cada frequência axial, tangencial e oblíquos estão indicados.  (fonte: Master Handbook of Acoustics, Alton Everest)

O que ocorre na prática e que pode ser facilmente notado é que,  para uma dada frequência de ressonância, ao movimentar um microfone pelo ambiente haverá variações de pressão e alterações no “pitch” musical, levando a defeitos de timbre que são anomalias nas respostas de frequência de um sinal de áudio potencialmente audíveis. Quando modos axiais coincidem essas variações tornam-se mais abruptas e audíveis, podendo ser destrutivas ou coincidentes, gerando “peaks and dips” (picos e vales), no gráfico de resposta por frequência, como ilustra a imagem a anterior.

Pode ocorrer por exemplo que em uma gravação, enquanto uma nota em particular soa como se estivesse “fora” do ambiente, outras notas simultaneamente soam “dentro”. Uma forma fácil de perceber esses efeitos é movimentando uma fonte sonora qualquer, até mesmo um celular, em um ambiente, você notará que ao move-los para os cantos (pontos de maior pressão) haverá acentuação nas frequências mais graves.

Através de pesquisas científicas, autores chegaram a conclusão que a densidade modal deve ser crescente e definiram algumas proporções ótimas que favorecem o crescimento e o espaçamento como forma de evitar as coincidências modais.

Razão das dimensões de um recinto retangular para uma distribuição modal favorável. (fonte: Master Handbook of Acoustics, Alton Everest)

Agora, se o ambiente já está construído, a tarefa do especialista é determinar qual entre as centenas de frequência modais no ambiente estão “sobrando”, ou seja, são mais prováveis de causar defeitos de timbre audíveis.  Desta forma se pode contorná-los com o dimensionamento painéis ressonantes  instalados nos pontos de maior pressão absorvendo o som nas frequências que pode causar problemas.

Assim, podemos concluir:

  • Os modos axiais são os que mais influenciam na distribuição de energia sonora no ambiente devido a sua intensidade.
  • A relação entre as dimensões de uma sala determina como o espectro audível é dividido para abordagem a análise acústica.
  • Adaptar uma sala já pronta requer que o profissional saiba identificar quais frequências são as mais problemáticas para correção com painéis devidamente dimensionados e posicionados no ponto de maior pressão, o que pode ser evitado caso na concepção do projeto ou escolha de uma sala já construída.
  • O serviço de Consultoria Acústica  desde o início da concepção do projeto de um estúdio favorece uma correta abordagem sobre as dimensões do ambiente pois este afeta distribuição dos modos da sala evitando defeitos de timbre.Dúvidas? Sugestões? Deixe seu comentário.

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