Estereofonía

Todo comenzó en 1881 como una de las atracciones de Exposición Mundial de la Electricidad en París cuando Clément Ader presentó el "Teatrófono". Un dispositivo técnico que pretendía hacer una difusión estereofónica a dos canales (audífonos) a través de un sistema de líneas telefónicas entre el Palacio de la Industria y la Opera de París. En el borde del escenario colocaron 10 micrófonos a carbón que corresponderían a 2 micrófonos por "auditor". Estos pares microfónicos fueron dirigidos a los pares de audífonos correspondientes. El resultado de esta experiencia fue la representación aproximada de los movimientos de los actores en el espacio escénico.

A comienzo de los años 30, las investigaciones se concentraron en dos importantes laboratorios: Hervey Fletcher de la Bell Telephone en USA y Alan Blumlein de la EMI en Inglaterra. Fletcher ubicó, con poco éxito, una hilera de micrófonos omnidireccionales frente al escenario conectados a igual cantidad de parlantes en la sala de audición. Por su parte, Blumlein propuso la utilización de solamente dos canales y definió de esta manera la audición estereofónica con el auditor situado frente a dos parlantes que forman con él, un triángulo equilátero con ángulos correspondientes de 60°. Este esquema de posicionamiento se conserva hasta nuestros días como un estándar internacional en estereofonía. Fruto de sus investigaciones, Blumlein presentó en 1931 una patente en la cual describe lo que se denominaría "Estereofonía de Intensidad" y propone 3 sistemas de captación de intensidad con pares de micrófonos coincidentes: ESTEREOSONIC, XY y MS, los cuales explicaré más adelante.

En 1940, Kees de Boer retoma una experiencia de 1927 desarrollada por Barlett Jones en Chicago (el muñeco OSCAR con 2 micrófonos en el lugar de los oídos), y analiza la localización de una fuente sonora virtual en función de las diferencias de nivel y de tiempo de arribo de las señales. En cine tendremos la primera experiencia estereofónica con el sistema FANTASOUND de la película FANTASIA en 1941. Luego vendría el CINERAMA a 6 canales en 1952 y el Dolby Stereo en 1975. Las primeras transmisiones de TV en Estéreo se hicieron en Japón en 1978 y sólo hasta 1984 se realizaron en Europa.

La captación estereofónica está basada en los principios de la percepción binauricular. Esto significa que disponemos de dos oídos que "recogen" los sonidos y los envían al cortex auditivo del cerebro para ser procesados y analizados correlacionando las informaciones de los mismos. La "localización" de una fuente sonora, tanto en el plano horizontal como en el vertical, demanda un análisis diferencial de las intensidades (∆I) y de los desfases (∆T) en los tiempos de llegada del sonido a cada uno de los oídos.

La localización también se realiza teniendo en cuenta la profundidad o la distancia a la cual se encuentra la fuente sonora. Esa tercera dimensión a considerar, sumada a la vertical y a la horizontal, permite un análisis espacial tridimensional como si se tratara de un sólido, de allí el nombre de estereofonía que proviene del griego STEREOS y significa sólido.

Si tomamos una fuente sonora situada frente a una auditor (0°) y la desplazamos hacia la derecha, la fuente estará poco, pero significativamente más cerca del oído derecho que del izquierdo: La diferencia de intensidad (∆I) percibida será analizada en consecuencia y la deducción será que la fuente de sonido se encuentra a la derecha del auditor.

Así mismo, al oído derecho el sonido llega primero que al izquierdo que está un poco más lejos (algunos milisegundos de diferencia). La diferencia de tiempos (∆T) de arribo será analizada por el cortex auditivo y el resultado será igual. La localización lateral extrema, es decir, cuando la fuente sonora se encuentra a 90° nos indica que la fuente será percibida con una diferencia de tiempo (∆T) de 0,65 milisegundos (ms), lo que corresponde a un trayecto suplementario de 21 cm para llegar al oído izquierdo. Contrariamente la diferencia máxima de intensidad (∆I Máx.) que es de 7 dB (decibeles) no corresponde a una fuente sonora ubicada a 90° sino a 60° y a 120°. A 90° es del orden de 6 dB.

Es bueno precisar que el umbral mínimo de discriminación angular en el plano horizontal es de 1° a 2 ° frente al auditor. No podemos decir lo mismo en el plano vertical donde la localización es menos precisa (15° a 20°) para una fuente situada encima de la cabeza.

Para cada posición de una fuente sonora la diferencia de la intensidad percibida por cada oído es función de las frecuencias que contiene el sonido percibido. De allí que hablemos de funciones de Transferencia Intraurales para definir los parámetros ligados a la localización (∆I, ∆T). El hombre memoriza en el transcurso de su vida una multitud de Funciones de Transferencia correspondientes a direcciones diferentes. Incluso los pequeños movimientos instintivos de la cabeza precisan mejor la localización dándole al auditor varias Funciones de Transferencia para cada fuente sonora.

Cuando escuchamos con audífonos hablamos de una localización intracraneana en ausencia de Funciones de Transferencia: Podemos "recuperar" esas funciones utilizando el dispositivo de captación estereofónico llamado "cabeza artificial" en donde ubicamos dos micrófonos en el lugar de los oídos de un maniquí. (OSCAR; BLUMLEIN, ya citados).

La audición estereofónica está basada en la reproducción del sonido con la ayuda de dos parlantes. Como ya lo habíamos citado, el ángulo de audición estereofónica es de 60°. La distancia del auditor a cada uno de los parlantes debe ser la misma e igual a la distancia entre los dos parlantes (auditor y parlantes formando un triángulo equilátero).

El objetivo de la estereofonía es el de crear una ilusión de relieve acústico de una imagen acústica sólida. El mecanismo psicoacústico de la localización estereofónica al igual que la audición con audífonos está basado en las diferencias de tiempo y de intensidad. Cuando la fuente sonora restituida se localiza en alguno de los parlantes, estamos hablando de una "Fuente Real". Cuando localizamos una fuente sonora entre o más allá de los parlantes, estamos percibiendo una "Fuente Virtual".

Para concluir, podemos decir que existe la posibilidad de "compensar" un desplazamiento de la fuente sonora restituida ∆T, con una variación de intensidad ∆I para devolver la fuente sonora a su posición inicial.

Este sistema tiene en cuenta solamente uno de los parámetros de la localización como es la diferencia de Intensidad ∆I. Existen 3 tipos de sistemas estereofónicos de Intensidad: el XY, el ESTEREOSONIC y el MS. Estos sistemas a 2 micrófonos coincidentes requieren de una angulación entre los mismos (ángulo físico), que al modificarse produce una variación del ángulo útil de captación. Cuando se disminuye el ángulo físico entre los micrófonos, se aumenta el ángulo útil de captación y viceversa.

Consiste en 2 micrófonos idénticos con direccionalidad cardioide, los cuales se disponen de tal manera que sus cápsulas coincidan en el eje vertical formando un ángulo entre 80° y 130°, lo que corresponde a un ángulo útil de captación de 180° a 130° respectivamente. Dentro de sus características podemos citar su buena compatibilidad monofónica debido a la carencia de diferencia de Tiempo ∆T. Esta ausencia produce una imagen acústica falta de espacialidad y profundidad pero los elementos sonoros permanecen bien localizados en el espacio estereofónico.

Consiste en la ubicación de dos micrófonos bidireccionales formando un ángulo físico de captación de 90° entre las cápsulas coincidentes: El ángulo útil de captación resultante es de 70° hacia el frente y hacia atrás. Hay que tener cuidado con su utilización porque la localización de la captación posterior está invertida y superimpuesta a la frontal.

Este sistema asocia un micrófono con direccionalidad cardiode dirigido hacia la escena y un micrófono bidireccional orientado perpendicularmente con respecto al otro micrófono y, por consiguiente, al eje de simetría de la escena sonora. El micrófono cardiode capta una información "monofónica" (M) y el bidireccional una información lateral (S). Las señales resultantes izquierda (L) y derecha (R) se obtienen enviando las señales M y S a un circuito decodificador del cual salen el canal izquierdo (L) = M+S, y el canal derecho (R) = M-S (-S, es el lóbulo negativo del micrófono bidireccional desfasado 180° con respecto a S).

La gran ventaja del sistema MS y de ahí su gran utilidad en la grabación sonora para Cine y TV es la de poder variar el ángulo útil de captación sin necesidad de intervenir mecánicamente sobre los micrófonos, simplemente haciendo variar la señal S con respecto a la señal M. cuanto más aumentamos el nivel de S, más se disminuye el ángulo útil de captación y viceversa.

En la aplicación cinematográfica de sonido se controla la "apertura" de la base estereofónica en función de los otros elementos (músicas, diálogos).

En este caso la disposición del par microfónico no tiene en cuenta la diferencia de Intensidad debido a la utilización de microfónos omnidireccionales y a una distancia fuente-micrófonos grande con respecto a la separación entre ellos. Cuando se disminuye el espacio entre los micrófonos, se aumenta el ángulo útil de captación y viceversa. Para mantener una buena homogeneidad del espacio estereofónico se deben utilizar distancias entre 25 y 50 cm, lo que corresponde a ángulos de captación de 180° a 130° respectivamente.

Como su nombre lo indica, este sistema tiene en cuenta tanto ∆T como ∆I. Además del espacio entre los dos micrófonos interviene una angulación. También llamamos a este sistema estereofonía AB, ligeramente espaciados. Los micrófonos utilizados son cardiodes. Se aumenta el ángulo útil de captación si disminuimos la separación o si cerramos el ángulo físico entre los micrófonos o a la inversa.

Existen varios tipos de pares AB que fueron propuestos por diferentes entidades de radiodifusión como la ORTF (Oficina de Radio y Televisión Francesa – Radio France actualmente), de ellos surge el sistema más utilizado en el mundo al cual llamaron "colette". Esta pareja de micrófonos cardiodes está separada 17 cm y el ángulo físico es de 110°, lo cual nos da un ángulo de captación de 90°.

Para una mejor comprensión del concepto de estereofonía, en la siguiente entrega se hará una descripción más detallada de los recursos técnicos aplicados específicamente a las salas de control (Control Rooms).