Los avances en los formatos de audio han sido notables a lo largo del tiempo, desde el modesto mono de banda estrecha hasta los complejos sistemas multicanal de alta definición. En la actualidad la evolución nos ha llevado al audio inmersivo, que va más allá del estéreo convencional y nos sumerge en un entorno multidimensional desde unos auriculares personales hasta sistemas multicanales en cines u otras grandes salas.

El audio inmersivo engloba una amplia variedad de formatos surround, desde los tradicionales 5.0/5.1* hasta los más complejos como el 7.1* y 9.1*. Además, en la actualidad existen formatos que incluyen información de altura, basados tanto en canales como en objetos, lo cual nos aporta una experiencia completamente inmersiva.

*En los formatos multicanal, el 1, a veces 2 indica el número de canales de LFE o extensión de baja frecuencia, que se mueve en rangos desde 20 Hz hasta 120 Hz

La configuración básica y sencilla para el sonido envolvente 5.x (5.0/5.1/5.2) basado en canales es la aplicación de cinco micrófonos en una matriz espaciada. Hay diferentes formas de seleccionar y disponer los micrófonos; esta depende de muchos factores, como las cualidades acústicas de la sala de grabación (por ejemplo, una sala de conciertos/club de jazz/iglesia), la disposición de las fuentes de sonido presentes, la directividad de los micrófonos aplicados o, tal vez, simplemente el gusto.

Las configuraciones pueden variar desde las calculadas matemáticamente y verificadas psico acústicamente hasta las más «emocionales».

Una manera simple de entender estas técnicas conceptualmente sería pensar en la cobertura de un círculo de 360° alrededor de la posición de escucha. Debemos considerar cada dos micrófonos vecinos como un par estéreo, cada par cubre un segmento específico del círculo. Otra forma de verlo, por ejemplo, sería considerar que los micrófonos frontales proporcionan la escena sonora principal y que los micrófonos traseros aportan una sensación de sonido envolvente.

En la actualidad se utilizan diferentes técnicas para grabar audio inmersivo. En este artículo se encuentran descripciones de configuraciones de micrófono más utilizadas por ingenieros de todo el mundo. Es importante definir la configuración de escucha antes de decantarnos por cualquier configuración de grabación. En broadcast y música la configuración de partida es la ITU-775

Matrices coincidentes vs matrices espaciadas

Un array es una disposición física de múltiples micrófonos. El array puede estar formado por varios micrófonos montados en un único pie o quizá en varios pies o soportes. En algunos modelos los micrófonos están integrados en una sola unidad (como en el micrófono envolvente DPA 5100).

En un array coincidente, los micrófonos están montados muy cerca unos de otros. En principio, todos los micrófonos de este tipo de array reciben el sonido simultáneamente.

En la técnica coincidente la localización se basa únicamente en las diferencias de nivel entre las señales. Esta técnica puede crear una precisión de localización adecuada, pero poco envolvente y tendrá un “punto dulce” pequeño (en dos ejes). Sin embargo, la ventaja de un array coincidente es que es compacto, portátil y compatible con mono. Es fácil mezclar los canales en un único canal sin que se produzcan coloraciones y otros artefactos.

Un array espaciado crea una sensación de audio envolvente tridimensional al proporcionar una cantidad adecuada de descorrelación entre las señales (las pistas de localización se basan en las diferencias de tiempo de llegada). Al posicionar los micrófonos (distancia y ángulo) en el campo sonoro, los arrays espaciados siguen proporcionando una precisión de localización adecuada.

Estas técnicas, en general, proporcionan un punto dulce amplio y agradable y dan a los oyentes la sensación de un escenario sonoro amplio y envolvente. La desventaja es su tamaño y, en algunas situaciones, el tiempo de preparación. Además, no es aconsejable mezclar todos los canales en una señal mono, sino utilizar una mezcla adaptada de los mismos.

5.X

La configuración básica y sencilla para el sonido envolvente 5.x (5.0/5.1/5.2) basado en multi canal es la utilización de cinco micrófonos en una matriz espaciada.

Hay diferentes formas de seleccionar y disponer los micrófonos. Depende de muchos factores, como las cualidades acústicas de la sala de grabación, la disposición de las fuentes de sonido presentes, la directividad de los micrófonos utilizados y/o el gusto del ingeniero. Las configuraciones pueden variar desde las calculadas matemáticamente y verificadas psico acústicamente hasta las más experimentales y prácticas.

Aquí presentamos algunas de las configuraciones habituales. Estamos seguros de que pueden servir de inspiración y serán un magnífico punto de partida para una buena grabación.

El ingeniero Escocés Michael Williams, ha realizado numerosos estudios sobre MMAD o diseño de arrays multicanales de micrófonos.

Bibliografía:

[1] Williams, Michael; Guillaume Le Dû: Multichannel sound recording, Multichannel Microphone Array Design (MMAD). 2010
[2] Williams, Michael: Microphone Arrays for Stereo and Multichannel Sound Recording Vol II. ISBN 978-88-7365-104-8. Milano 2013

Matriz envolvente omnidireccional

Compuesta por cinco micrófonos omnidireccionales dispuestos en una matriz espaciada, proporcionan un buen equilibrio tonal. El contenido de baja frecuencia se reproduce de forma muy convincente. Esta configuración también proporciona una envolvente excelente. Cuando se reproduce, el oyente está rodeado de sonido. El inconveniente de esta configuración puede ser la falta de aislamiento entre canales.

Los tres micrófonos frontales están dispuestos en forma de árbol Decca. Las posiciones se eligen de acuerdo con el ángulo de grabación óptimo de la fuente de sonido.

La posición de los micrófonos traseros se elige independientemente del campo sonoro circundante. Normalmente, los micrófonos traseros no deben colocarse demasiado lejos de los micrófonos delanteros. Si la distancia es demasiado grande, el retardo puede llegar a ser audible. Además, puede ser preferible cierta directividad para la captación surround.

Esto se puede conseguir mediante ecualizadores de presión acústica (APE), que garantizan la directividad en las frecuencias más altas, pero mantienen las ventajas de los omnidireccionales, para una buena respuesta en las frecuencias bajas.

Un buen punto de partida en cuanto a medidas para esta configuración podría ser el siguiente: Distancia entre los micrófonos frontales exteriores de 60 a 120 cm. Cuanto mayor sea la anchura de la fuente, menor deberá ser la separación entre los micrófonos. El micrófono central está aproximadamente de 15 a 45 cm delante del par izquierdo/derecho.

Los dos micrófonos traseros se colocan de 2 a 5 m. por detrás del triplete frontal. La distancia entre los micrófonos traseros debe ser de 2 a 3 m. Como se ha mencionado, se pueden utilizar APE para evitar que los transitorios frontales sean reproducidos por los canales traseros.

Array envolvente cardioide

El array de cinco micrófonos cardioides (direccionales) tiene la ventaja de una mayor separación entre canales en comparación con el array basado en omnidireccionales.

Para proporcionar la cobertura correcta en el array, los micrófonos se pueden colocar más cerca unos de otros, creando un array más pequeño.

Por supuesto, esto puede llevarse al extremo disponiendo los micrófonos en una configuración coincidente.

Esta sería una configuración típica cardioide de 5 canales, que proporciona la misma cobertura en todos los segmentos del círculo.

Array envolvente cardioide ancho

El “Wide Cardioid Surround Array (WCSA)”, introducido por Mikkel Nymand, proporciona cualidades tímbricas iguales, un alto grado de envolvente y buenas propiedades de baja frecuencia.

Para obtener el carácter sonoro deseado las cinco señales deben estar descorrelacionadas. Esto significa que los micrófonos deben colocarse a una distancia suficientemente grande, pero por otro lado, las señales no deben ser demasiado diferentes (distantes) entre sí. Si esto ocurre, el sonido resultante no será coherente.

A menudo los micrófonos omnidireccionales se prefieren en los arrays espaciados. Esto se debe a su color de sonido natural y a su capacidad para mezclar las señales directas con el timbre de la sala. Los cardioides anchos (también denominados sub-cardioides) tienen una cualidad ligeramente más direccional, lo que proporciona un mayor control del ambiente y una mejor imagen frontal y precisión de localización.

El array surround creado por Geoff Martin y Jason Corey, utiliza un micrófono omnidireccional y otro cardioide para crear características de cardioide ancho. Centrándose en evitar las interferencias entre canales, los pares de micrófonos se espaciaron 60 cm (izquierdo-central), 60 cm (derecho-central), 60 cm (frente-trasero) y 30 cm (trasero izquierdo-trasero derecho). Los micrófonos traseros utilizados son cardioides orientados hacia arriba para captar la información de altura.

DPA Microphones ha adaptado esta matriz para utilizar cinco micrófonos cardioides anchos idénticos (ajustados dentro de una tolerancia muy estrecha de ±1 dB en respuesta de frecuencia y sensibilidad). La elección de cinco micrófonos idénticos en lugar de un tipo de micrófono específico mantiene la mezcla natural y conduce a una reproducción más auténtica y uniforme de todos los canales.

Tras intensas sesiones de escucha y numerosas pruebas prácticas en diferentes aplicaciones de grabación (música sinfónica, jazz moderno, PA/Live, conciertos pop y grabación de ambientes), se ha descubierto que esta configuración tiende a funcionar mejor con una separación mayor, especialmente de los canales traseros. Este array crea un carácter sonoro intenso, dinámico y envolvente.

Para espacios amplios con grandes formaciones de músicos (o grandes distancias del array a la fuente), se puede ampliar este array con dos outriggers omnidireccionales izquierdo/derecho para beneficiarse de la captación de baja frecuencia de dichos micrófonos. Cuando estos micrófonos se mezclan con los canales izquierdo y derecho del array a un nivel adecuado, ofrecen una imagen de sonido envolvente coherente, precisa y rica.