Habrás observado que en un gran número de eventos en directo, los ingenieros de sonido colocan los subwoofers muy juntos, ya sea en el suelo, en un lateral del escenario o en la parte superior del equipo de array. ¿Hay alguna ventaja en hacerlo, y qué ocurre exactamente? Antes de explorar la respuesta, recordemos algunos aspectos básicos del sonido.
Longitud de onda del sonido
En primer lugar, recordemos la definición de la velocidad del sonido ‘C’ (a nivel del mar, a 21° C / 70° F grados, en condiciones atmosféricas normales. Se define como C = f λ, donde «f» representa la frecuencia y «λ» la longitud de onda y equivale a 344 m/s (1128 pies/s).
Ahora bien, ¿qué es la longitud de onda? En física, la longitud de onda es el periodo espacial de una onda periódica: la distancia en la que se repite la forma de la onda. Es la distancia entre puntos consecutivos de la misma fase en la onda, como dos crestas, valles o cruces del cero adyacentes.
Cuando un sonido se propaga a través del aire, éste se comprime o enrarece en ondas que salen de la fuente de audio. Cuando esas zonas de aire comprimido o enrarecido chocan con el tímpano, éste vibra en simpatía con esas ondas de compresión en el aire y permite oír. Por tanto, las longitudes de onda de las frecuencias audibles para el oído humano (20 Hz – 20 kHz) se sitúan aproximadamente entre 17 m y 17 mm, respectivamente.
Mutual Coupling Phenomenon
Mutual coupling is a physical phenomenon that occurs, theoretically, between all transducers, irrespective of their sizes. However, this article focuses on the mutual coupling occurring specifically between low frequency transducers.
The phenomenon of mutual coupling occurs when two, or more, transducers are reproducing the same signal, having their acoustic centers close together and pointing in the same direction at wavelengths smaller than the distance between their acoustic centers. In this situation, the combined sound pressure is propagating forward like one single waveform, as if all transducers are now behaving like one larger one.
Considering two transducers only, the principle is that their acoustic centers must be close, between 1/4 wavelength and 1/2 wavelength of the frequency they are reproducing. The shorter the wavelength (higher frequency), the smaller the necessary distance between the two acoustic centers to build up mutual coupling.
Figure 1 – (Left) No transducers’ mutual coupling as their acoustic centers are separated by more than 1/2 wavelength. (Right) Mutual coupling occurring as transducers’ acoustic centers are separated by less than 1/2 wavelength. (Image reference: www.bnoack.com).
Let’s now look at two different situations. First, if we setup two transducers next to each other at a distance of more than the half wavelength of the reproduced frequency, the average on- and off-axis measured output adds up to 3 dB (double the power). Now, with two transducers close enough to benefit from the mutual coupling effect, the measured output adds up to 6 dB.
Applying the Benefits
In order to illustrate the phenomenon above, let’s consider the specifications of a QSC KS118 active subwoofer. Its frequency response (-6 dB) extends from 41 Hz to 98 Hz. So, as stated earlier, we need to consider the highest frequency the subwoofer can produce to calculate the shortest wavelength (using the formulae C = f λ).
½ wavelength at 98 Hz = 1.75 m (5.75 ft)
Therefore, as long as two KS118 subwoofers have their acoustic centers placed at a distance shorter or equal to 1.75 m (5.75 ft), the mutual coupling phenomenon will take place with the benefit of an additional output level of 6 dB.
Conclusion
Como se puede ver, es relativamente sencillo beneficiarse del acoplamiento mutuo con los subwoofers, ya que pueden colocarse fácilmente cerca unos de otros a una distancia mucho menor que la correspondiente a la media longitud de onda de la frecuencia más alta que pueden reproducir. La ventaja de conseguir un alto nivel de presión sonora a bajas frecuencias con un número reducido de subwoofers es lo que motiva a las empresas de giras, incluso a las producciones, a los DJ y a los instaladores a colocar los subwoofers cerca unos de otros. ¡Una forma inteligente de conseguir decibelios adicionales y gratuitos!