Todos los apasionados de la mejor calidad de imagen y sonido buscamos conseguir en casa con nuestro «Home Cinema» una experiencia similar a la que nos puede ofrecer una buena sala de cine. Pero conseguir ese impacto sensorial que nos ofrece una sala comercial en nuestras casas no es nada fácil. Algunas características son simplemente imposibles de conseguir, aunque solo sea por las dimensiones físicas y los metros cúbicos de la sala. Para lograr lo que se conoce como «una gran imagen sonora» debemos tener en cuenta muchos elementos, algunos más desconocidos y no por ello menos importantes. Este concepto de «imagen sonora» es precioso y combina a la perfección esa deseada experiencia audiovisual.
Podemos sintetizar los elementos diferenciales más relevantes entre la sala comercial y nuestro domicilio en una lista que quedaría más o menos así:
- Acústica de la sala
- Diseño e instalación adecuada de los equipos
- Configuración y calibración
- Mezcla de sonido (que es distinta en cines vs. doméstico)
- Electrónica de los equipos
En este artículo nos vamos a centrar, principalmente, en los tres primeros factores.
Todavía en muchas salas comerciales de cine, el tamaño físico del sistema de sonido es pequeño en comparación con la pantalla, por lo que la experiencia sonora no se corresponde con la experiencia de la imagen. Es una cuestión puramente física, y por lo tanto sujeta a sus leyes científicas. Pasa lo mismo con muchos «Home Cinema» donde la instalación de sonido desmerece las 65 o 77 pulgadas de un QD-OLED de última generación o una proyección doméstica de más de cien pulgadas.
Es decir si un usuario escucha su música, sus pelis o sus series favoritas a través de su QD-OLED de 77 pulgadas por los «altavocillos» del televisor o a través de unos que no cuestan ni el 3% de lo que costó la imagen, está desmereciendo ese contenido. ¿Cuánto escucha de la mezcla de sonido original? ¿Un 30%? ¿Tal vez un 35%? Eso es una experiencia asimétrica, pequeña y desproporcionada.
Lo cierto es que los sistemas de altavoces pequeños dispersan sus ondas de sonido como una fuente puntual que son, según la ley del cuadrado inverso (hablaremos más de esta ley un poco después) hasta que desaparecen y se diluyen en el campo de sonido residual. Mientras que la imagen se irradia desde toda la superficie de la pantalla y permanece visible y adecuada; da igual desde donde se mire.
El poder de la sala de cine (entre otros) se cimenta en que la imagen parece no tener límites cuando se ve en la pantalla: es grande y casi va de pared a pared y de suelo a techo, lo demás está oscuro. Entonces, ¿por qué no eliminar el límite de un pequeño sistema de sonido de baja fidelidad y hacer que el sonido sea tan grande como la imagen en términos de experiencia?
Podríamos poner un ejercicio: un día que vayas a una excursión o hacer una ruta por alguna montaña cercana, con un bosque o un rio en los alrededores, graba ese paisaje sonoro. Presta atención a todos los sonidos que conforman esa escena, intentando separar las sutilezas y el detalle que se extienden a lo ancho y alto de esa inmersión sonora. Posteriormente, en casa, reprodúcelo en tu sistema de sonido.
Lo más normal es que sólo será reconocible gracias al recuerdo. Subir el volumen del amplificador no hace que suene más real. Se hace real eliminando los límites de un pequeño sistema de sonido de baja fidelidad y entrando en la optimización de la acústica de la sala, la correcta instalación de los equipos y su configuración y calibración final.
La ley inversa del cuadrado de la distancia para vídeo y audio
A estas alturas es posible que un porcentaje de los lectores hayan desistido. Lo entiendo. Pero en mecánica ondulatoria la ley inversa del cuadrado establece que para una onda como, por ejemplo, el sonido o la luz, que se propaga desde una fuente en todas direcciones por igual, la intensidad de la misma es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al centro donde se originan.
Como podéis ver en este estupendo gráfico suceden dos eventos a las líneas que representan el flujo que emana de una fuente puntual: en primer lugar esa energía irá perdiendo intensidad según la citada ley y, en segundo lugar, la densidad de líneas de flujo disminuye a medida que aumenta la distancia.
Esta es la parte más sencilla, creedme que esto se complica, porque el eje espacio-tiempo si no está en un campo euclídeo perfecto, no sucede en línea recta, sino en curva. Pero para saber más de Einstein (y Newton) es mejor verse ‘Oppenheimer‘ o ‘Interstellar’ de Christopher Nolan.
Volviendo a núcleo de la cuestión, la ley del cuadrado inverso se refiere a la energía que irradia una fuente puntual. Centremos ahora la explicación solo en la luz. Cuando la luz reflejada (imagen) irradia desde la pantalla, la ley del cuadrado inverso no empieza en la pantalla, sino en el proyector, normalmente en la parte trasera del cine (o si fuera una retroproyección, o a la misma distancia de un punto detrás de la pantalla).
Vamos a poner un ejemplo para intentar «traducir» esto. Supongamos que tienes un televisor que emite 3.000 nits y estás sentado a un metro de la pantalla y un familiar detrás de ti esta sentado a dos metros. La ley del cuadrado inverso se calcula con la siguiente fórmula: Intensidad= 1 / Distancia². Por lo que, si aplicas la fórmula, el primer espectador recibe una intensidad de 1/1² o el 100% de esos nits, pero la segunda persona recibe 1/2², lo que es lo mismo que 1/4, es decir, un 25% o 750 nits . Si hubiera un tercer espectador a 3 metros, calcularíamos 1/3², lo que es lo mismo que un 11% o 330 nits.
Si un apasionado del vídeo y del audio no tiene en cuenta estas leyes físicas, difícilmente conseguirá trasladar una experiencia audiovisual plena a su Home Cinema.
La imagen en una sala de cine
Seguimos con otro hecho, tan obvio que ni le prestamos la atención que merece: la imagen proyectada de la pantalla siempre se ve grande donde quiera que nos sentemos en el cine. Podemos estar en unas filas más lejos o más cerca de la pantalla, pero los 15 metros de un pantallón se perciben grandes siempre. Si yo me alejo diez metros de mi televisor de 55 pulgadas, la imagen la veré pequeña sí o sí. Esta es otra razón por la que el cine en casa nunca puede crear la misma experiencia que ir a una gran sala.
Imaginad poner un televisor OLED de 77 pulgadas en una sala de cine comercial. ¿Subir el brillo a 3.000 nits hará que la imagen parezca más grande? No. Pues lo mismo con el sonido: más volumen, más decibelios, no hace que suena mejor. Pero esto es precisamente lo que un gran porcentaje del público cree falsamente sobre los sistemas de audio.
Poner un pequeño sistema de sonido de cine en casa detrás de la pantalla y simplemente subir el volumen no hace que suene como un gran sistema de sonido de cine. Sólo sonará como un pequeño sistema de sonido con el volumen alto. Tenemos que hablar en adelante de directividad de propagación y al área de radiación de las longitudes de onda sonoras. Y sobre todo no confundirlo con sonoridad o volumen percibido. Ánimo que cada vez avanzamos más en comprender cómo conseguir una buena imagen sonora.
Propagación de la longitud de onda
La diferencia entre las longitudes de onda de los distintos colores de la luz es inferior a 1 octava, aproximadamente 1/2 micrómetro. Podemos suponer que toda la luz de la pantalla irradia a una longitud de onda similar, que es muy pequeña en comparación con el área de irradiación (tamaño de la pantalla). Por lo tanto, la imagen será coherente en relación con el tamaño de la pantalla y la distancia observada.
Sin embargo, no ocurre lo mismo con el sonido. El sonido es energía cinética (vibración del aire) a una velocidad muy baja de unos 344 metros/segundo aproximadamente. La longitud de onda de un subgrave de 10 hz son 34 metros; la de una onda de 100 Hz son 3,4 metros; y la de un agudo de 10 kHz son 3,4 centímetros. Lo que supone una gran diferencia de relación de 100 a 1 o casi 10 octavas (frente a 1 octava de amplitud de la luz visible para los humanos).
Para que la imagen sonora (dispersión y propagación) sea coherente en toda la gama de frecuencias y dinámica, el diámetro de irradiación acústica debería ser aproximadamente igual a la longitud de onda, aumentando x2 por cada octava de disminución. Este ideal imaginario es imposible porque el altavoz tendría que ser tan grande como la pantalla a 20 Hz, con una longitud de onda igual a 17 metros, como vimos en el impresionante canal LFE del Blu-Ray 4K de ‘Misión Imposible: sentencia mortal‘.
El tamaño medio de un altavoz de cine en casa oscila entre 4 y 8 pulgadas (de 10 a 20 cms). Las longitudes de onda de las frecuencias más bajas son aproximadamente de 10 a 100 veces mayores que el diámetro del altavoz. ¿Alguien tiene un altavoz con un cono de 10 metros para reproducir sus 100 hz nativos? Las longitudes de onda de las frecuencias más altas (agudos) son aproximadamente de 1/10 a 1/2 más pequeñas del diámetro del cono del altavoz.
Por lo tanto, la imagen sonora será incoherente en todo el espectro de frecuencias, y el equilibrio espectral entre las frecuencias bajas y altas cambiará con la potencia. En otras palabras, su dispersión en la sala será mala.
Conos, bocinas y altavoces
Llegados a este punto, hay que diferenciar entre una bocina con su motor de compresión y un cono frontal. Este último no necesita presentación, pues es el altavoz tradicional de toda la vida. La bocina ya es otra tecnología sonora. En vez de emplear un cono o cúpula para hacer las variaciones de presión acústica en una habitación, un motor o driver, es un tipo especial de altavoz electrodinámico que dispone de una cámara de compresión y un pequeño y ligero diafragma.
Está construido en una estructura pensada para ser anclada a algún tipo de bocina exponencial. Un motor de compresión asociado a una bocina exponencial ofrece una eficiencia significativamente mayor que los transductores convencionales, permitiendo altos niveles de salida para una entrada dada. Las de mala calidad y diseño, tienden a reducir el rango dinámico de la señal y colorean el sonido.
El sistema de sonido de cine comercial promedio europeo suele constar de un altavoz con dos conos de 15 pulgadas. Es un tamaño pequeño en comparación con las longitudes de onda de los graves, mientras que el cono o bocina de alta frecuencia está adaptada a las frecuencias más altas y tiene un comportamiento diferente al de los altavoces de 15 pulgadas de carga frontal. La energía de las frecuencias más bajas de los altavoces de cono tradicional (frontal) queda rezagada y empeora incluso a medida que aumenta la potencia.
En teoría, las ondas sonoras en la boca de la bocina no son tan curvas como si procedieran de un altavoz de cono con carga frontal. Las ondas sonoras de la bocina aparecen ligeramente más rectas, como si irradiaran de una superficie mayor, similar a la pantalla pero a menor escala. Esta es la razón por la que la bocina de alta frecuencia parece tener una imagen sonora proyectada más hacia delante y una mayor claridad en comparación con los altavoces de cono de carga frontal.
Como la mayoría de los sistemas de sonido de cine son pasivos de 2 vías con altavoces frontales de 15 pulgadas, lo mejor es conseguir que la mayor parte posible del espectro sonoro proceda de la bocina de alta frecuencia y aprovechar su mayor directividad. Los fabricantes de la mayoría de los transductores de compresión de 2 pulgadas recomiendan una frecuencia de cruce no inferior a 800 Hz a la potencia especificada.
Bocinas con el crossover a 500 Hz
Siempre que los diseñadores de los sistemas de altavoces de 2 vías estén dispuestos a limitar la potencia del driver de compresión de bocina a menos de la mitad de su potencia especificada, es posible bajar el cruce a 500 Hz antes de que el diafragma del driver corra el riesgo de resultar dañado. Esto también requiere que la longitud y la boca de la bocina sean mayores de lo normal, lo que a veces se describe como bocinas de largo alcance o directividad constante.
Es por ello que la recomendación es emplear bocinas de dispersión corta o tiro corto, para poder escucharlas a poca distancia, y tratar acústicamente la sala para paliar los efectos del sonido reflejado en superficies lisas. Y las bocinas de tiro largo para salas de mayor tamaño y volumen metros cúbicos.
Muchos de los grandes sistemas de sonido del pasado (me refiero a la época de proyección fotoquímica y sonido analógico; es decir, antes de 1992) eran pasivos de 2 vías y tenían grandes bafles en forma de cuerno para los altavoces de 15 pulgadas de baja frecuencia. Esto ayudaba a obtener una directividad y eficiencia similares a las de la bocina de alta frecuencia situada en la parte superior. Los primeros amplificadores de válvulas tenían una potencia aproximada de 30 a 60 vatios, lo que motivó a los ingenieros a diseñar sistemas de altavoces lo más eficientes posible.
En esa época, la calidad general del sonido parecía más uniforme en toda la gama de frecuencias, en comparación con la mayoría de los sistemas de sonido de cine más pequeños de hoy en día. En otras palabras: el escenario sonoro se percibía igual que la imagen en pantalla.
Mejores sistemas de sonido para cine y Home Cinema
Ya entrados en el siglo XXI debemos trabajar con el objetivo de conseguir que la dimensionalidad de la imagen se equipare a la del sonido. Es el efecto de la sinestesia, esa percepción conjunta de dos sentidos distintos. Es la encargada de experimentar las mejores sensaciones en un cine y en el cine en casa. Y concretando más aun: el objetivo es que el sonido coincida con la imagen para que ambos aparezcan en la misma proporción en cualquier lugar de la sala.
Basándonos en el sorprendente, profundo y detallado estudio de John Burnett y Rod Elliot, la configuración partiría de la base de que el espectro sonoro debe dividirse en 4 secciones. Los altavoces deben gestionar una gran variación de longitudes de onda en el espectro sonoro en cada una de estas secciones.
Por encima de 700 Hz, los transductores de compresión y las bocinas son ideales para las longitudes de onda más pequeñas de las frecuencias más altas. Por debajo de 700 Hz, en cines grandes de más de 300 butacas, los altavoces de 15 pulgadas deben colocarse en cajas acústicas con forma de bocina para aumentar el área de radiación efectiva y la directividad para adaptarse a las bocinas de alta frecuencia. Por debajo de 100 Hz, las longitudes de onda son tan largas que el suelo y las paredes pueden actuar como una extensión de las cajas acústicas de bocina y, por tanto, mantener su directividad.
Todo ello ha dado lugar al sistema de sonido Lenard 4k donde, aproximadamente, los altavoces de cuatros secciones/vías cubren el 70% del área de la pantalla para conseguir todo lo anteriormente explicado:
- Que la dimensionalidad del sonido coincida con la de la pantalla
- Mínima distorsión en cualquier frecuencia
- Mínima fatiga auditiva del espectador
- Realismo 3D de la escena sonora
- Dispersión uniforme en cualquier frecuencia por toda la sala
