Reverberación

Si un sonido no es absorbido o transmitido cuando impacta una superficie, simplemente se refleja. La ley de reflexión en este caso funciona exactamente como para el caso de la luz, y el ángulo de incidencia de una onda de sonido es equivalente al ángulo de reflexión, tal como si ésta hubiera sido producida por una imagen espejo del estímulo en el lado opuesto de la superficie. Sin embargo, esta ley de reflexión sólo es aplicable cuando la longitud de onda del sonido es pequeña en comparación con las dimensiones de la superficie reflectante.

La reflexión del sonido da paso a la difusión, reverberación y el eco. Para superficies distintas, el grado de reflexión, medido a través de su coeficiente de absorción o reflexión, es distinto. Por lo general, las superficies cóncavas concentran las ondas de sonido en áreas específicas, mientras las formas convexas diseminan las ondas sonoras, promoviendo una buena difusión del sonido.

Retrasos muy cortos provocan un desplazamiento en la imagen sonora hacia ambos lados y una coloración del sonido debido al efecto phasing. Retrasos más prolongados contribuyen a la impresión espacial de la reverberación, mientras que retrasos mayores a 50 ms perturban la imagen sonora y son percibidos como ecos.

La reverberación es el resultado de un gran número de reflexiones sonoras que ocurren en una sala. Desde cualquier fuente sonora usualmente hay un camino directo entre esa fuente y los oídos del auditor. Pero esa no es la única forma en que un sonido llega a quienes lo escuchan. Las ondas de sonido pueden tomar caminos más largos mediante rebotes o reflejos en las paredes, cielo o piso, antes de llegar a los oídos. Un sonido reflejado toma un tiempo mayor en llegar que el sonido directo, dado que recorre una mayor distancia y generalmente se encuentra debilitado, ya que las paredes y otras superficies absorben parte de su energía. Onda onda sonora que ya ha rebotado en alguna superficie puede seguir experimentando rebotes sucesivos antes de llegar a los oyentes. Esta sucesión de sonidos atenuados y retrasados es lo que se conoce como reverberación y es lo que causa nuestra sensación de espacio dentro de una sala de conciertos. La reverberación es, en efecto, una multiplicidad de ecos cuya frecuencia de repetición es demasiado rápida como para ser percibidos como sonidos separados entre uno y otro.

Otra característica importante de la reverberación es la correlación de las señales que llegan a nuestros oídos. Para obtener una sensación realista de la espacialidad de una sala es necesario que los sonidos en cada oído estén en alguna medida decorrelacionados. Esto es parte de la causa por la cual las salas de concierto tiene cielos tan elevados, ya que con un cielo de baja altura, las primeras reflexiones serían las provenientes del cielo y alcanzarían ambos oídos al mismo tiempo. Si se dispone de un cielo más elevado, las reflexiones tempranas provendrían en su mayoría de las paredes, y dado que éstas se encuentran comúnmente a diferentes distancias del auditor, el sonido que llega a cada oído es diferente.

Una unidad de medida que típicamente se utiliza en la reverberación de salas es lo que se denomina el tiempo de reverberación, el cual es la cantidad de tiempo que toma la intensidad de la señal en decar 60 dB respecto a su valor original. Tiempos de reverberación largos significan que la energía del sonido permanece en la sala una cantidad de tiempo considerable antes de ser absorbidos. El tiempo de reverberación se asocia con el tamaño de una sala. Las salas se conciertos típicamente tienen tiempos de reverberación del orden de 1,5 a 2 segundos.

El tiempo de reverberación es controlado primordialmente mediante dos factores: las superficies de la sala y su tamaño. El tipo de superficie determina cuanta energía se pierde en cada reflexión. Los materiales altamente reflectivos, como el concreto, cerámicas, ladrillo o vidrio, incrementan el tiempo de reverberación debido a su rigidez. Los materiales absorbentes, como cortinas, alfombras y la gente, reduce el tiempo de reverberación. Además es necesario considerar que los coeficientes de absorción de cada material usualmente varían con la frecuencia.

La gente tiende a absorber una gran cantidad de energía acústica, reduciendo el tiempo de reverberación. Las salas grandes tienden a tener tiempo de reverberación más largos, dado que, en promedio, las ondas de sonido viajan una distancia más larga entre reflexiones. El aire en la sala también atenúa las ondas sonoras, reduciendo el tiempo de reverberación. Esta atenuación varía con la humedad y la temperatura, y las altas frecuencias son las más afectadas en estos casos. Debido a esto, muchos reverberadores artificiales incorporan una etapa de filtros pasa bajo para lograr un mayor realismo en el efecto.