Introducción e índice
1
——,
Electroacústica
ELECTROACÚSTICA © Daniel
A. Martín Díaz y Jaime A. Sevilla Jiménez
© De la edición: PUBLICACIONES ALTARIA, S.L.
Se ha puesto el máximo interés en ofrecer al lector una información completa y precisa. No obstante, PUBLICACIONES ALTARIA, ALTARIA, S.L. no asume ninguna responsabilidad derivada del uso, ni tampoco por cualquier violación de patentes y otros derechos de terceros que pudieran ocurrir mientras este libro esté destinado a la utilización de a fi a ficionados cionados o a la enseñanza. Las marcas o nombres mencionados son únicamente a título informativo y son propiedad de sus registros legales.
Reservados todos los derechos.
Ninguna parte de este libro puede ser reproducida, registrada en sistema de almacenamiento o transmida de ninguna forma ni por cualquier procedimiento, ya sea electrónico, mecánico, reprográfico, reprográfico, magnéco o cualquier otro. Queda también prohibida la distribución, alquiler, traducción o exportación sin la autorización previa y por escrito de PUBLICACIONES ALTARIA, S.L. ISBN: 978-84-944776-8-3 Depósito legal: 974-2016 Revisado por: Urban Translaon y Anna Saurí Carbonell Ilustraciones Ilustra ciones y dibujos: Ana López Caro, autores y empresas del sector. Impreso en España - Printed in Spain Editado por: PUBLICACIONES ALTARIA, S.L. C/ Enric d’Ossó, 2 43005 -Tarragona
email: info@alt
[email protected] ariaeditorial.com CONSULTE NUESTRO CATÁLOGO POR INTERNET: hp://www.altariaeditorial.com Podrá estar al corriente de todas las novedades.
2
Introducción e índice
A nuestros maestros y alumnos, porque nos enseñaron lo que fue y lo que será.
3
Electroacústica
4
Introducción e índice
¿A quién va dirigido el libro? Este libro ha sido diseñado específicamente para el Ciclo Formavo de Formación Profesional “Técnico Superior en Sonido para Audiovisuales y Espectáculos”. Será también un manual imprescindible para cualquier usuario interesado en las disciplinas relacionadas con el audio, especialmente en ciertos aspectos de la rama de la electroacúsca. Se ha pretendido obtener una publicación atracva y úl, desarrollada por profesionales de la materia que, además, posean una dilatada experiencia docente.
Convenciones generales Este libro está compuesto por siete capítulos que introducen y desarrollan diferentes diferen tes conceptos relacionados con la acúsca, la electricidad, la electrónica y los sistemas de redes, tal y como establece el currículo que regula las enseñanzas del ciclo de Sonido para Audiovisuales. Los bloques temácos desarrollados han sido agrupados en capítulos según sus contenidos o las habilidades que debe desarrollar el alumno/a o lector/a. Cada capítulo incluye, en primer lugar, una introducción al tema. Luego aborda los diferentes desarrollos conceptuales, en muchos casos complementados con pequeñas notas, curiosidades, anotaciones históricas o preguntas, a fin de permir una mejor comprensión del tema tratado. También, en muchos casos, se incluyen ejemplos y ejercicios de creciente dificultad para que el alumno/a adquiera las competencias y cualificaciones adecuadas. Además, se incluye una sección al final del libro con veinte ejercicios de autoevaluación por capítulo con su correspondiente solucionario. Adicionalmente, se incluye un anexo en el que se ofrece un repaso de los cables y conectores más habituales en el mundo profesional circundante al libro. En este anexo también se explican algunos consejos sobre cómo ensamblar dichos cables y conectores, ya que será una prácca habitual en el desarrollo profesional del alumno o lector, independientemente del sector audiovisual al que se dedique profesionalmente.
5
Electroacústica
Por úlmo, se incluye la bibliograa y las fuentes de información que pueden permir al lector/a interesado profundizar en cualquiera de las disciplinas expuestas en este libro. En la bibliograa, se hace referencia no sólo a documentos editados en forma de libros, sino también a arculos, páginas web, revistas digitales, etc.
Agradecimientos Las imágenes contenidas en este libro han sido cedidas por diversas empresas del sector industrial, vinculadas a campos como el sonido, la electrónica, seguridad, electricidad, etc. A todas ellas les queremos agradecer su colaboración.
6
www.fluke.es
www.thomann.de
www.nexo.fr
www.ebtechaudio.com
www.aenor.es/
www.bksv.es/
www.fluxhome.com
www.bluecataudio.com/
www.fender.es
www.yamaha.com
www.bowers-wilkins.es
www.beyma.com
www.audinate.com
www.alpine.es
www.dives.es
www.palmer-germany.com
www.marnlogan.com
www.adamhall.com
www.cirrus.com
hp://www.digigram.com
www.nichicon.co.jp
Introducción e índice
Índice general
¿A quién va dirigido el libro? ........................................ 5 Convenciones generales ................................................. 5 Capítulo 1 Electricidad e instalaciones ........................................15
1. Introducción ............................................................... 15 2. Fundamentos de electricidad para instalaciones de sonido ...........................................16 Estructura atómica de la materia. Conductores y aislantes eléctricos. Conceptos de energía y potencia ...........................16 Tensión, resistencia e intensidad. Ley de Ohm ......................21 Corriente continua, alterna, monofásica y trifásica ...............25 Generación, transporte y distribución eléctrica......................30
3. Acometidas eléctricas e identificación de medidas de fases y neutro ......................................32 4. Medidas eléctricas de continuidad, tensión, resist. e impedancia en una inst. de sonido ..........37 Medidas de continuidad .................................. ............................................................37 ..........................37 Medidas de tensión.................................... .....................................................................38 .................................38 Medidas de resistencia e impedancia ......................................39
5. Técnicas de conexión de cuadros de acometida provisionales a bornas de distribución eléctricas fi jas y a generadores móviles de corriente eléctrica ...................................................................... 40 Inst. generadoras de Baja Tensión: grupos electrógenos...... ......46 46
6. Cálculo eléctrico de líneas. ....................................... 49 Cálculo eléctrico de líneas .........................................................50 Ruido eléctrico e interferencias causadas por la electricidad. .56
7. Seguridad en las instalaciones eléctricas, en su comprobación y en su manipulación ..................... 58 Contacto directo .........................................................................58 Contacto indirecto.......................................................................60 indirecto.......................................................................60
7
Electroacústica
8. Toma a tierra .............................................................. 60 9. Protección de las personas ante la electrocución. Funcionamiento del diferencial. ............................. 65 10. Protección de la instalación eléctrica. Funcionamiento de los magnetotérmicos............ 67 11. Medidas de seguridad en la medición de parámetros eléctricos. ............................................. 71 12. Normativa y normalización ................................... 73 Capítulo 2 Componentes pasivos .................................................79
1. Introducción ............................................................... 81 2. Resistencia. El altavoz como elemento resistivo ..82 3. Conexionado de resistencias y altavoces en baja impedancia. ............................................................... 86 Serie.................................... ........................................................................... ...........................................................87 ....................87 Paralelo ..................................... ........................................................................... .................................................... ..............87 87 Mixto .................................. ......................................................................... ...........................................................88 ....................88
4. Alta impedancia o líneas de 100 V .......................... 94 Atenuadores pasivos .................................................................. ..................................................................99 99 Atenuadores resistivos ...............................................................99 ...............................................................99 Atenuadores inductivos ...........................................................100 ...........................................................100
5. Otros elementos pasivos o elementos de almacenamiento, condensadores y bobinas ........101 El condensador ..................................... ..........................................................................101 .....................................101 La bobina ................................................................................... ...................................................................................106 106
Capítulo 3 Principios físicos de sonido y medidas .................109
1. Conceptos básicos básic os del sonido ................................ 111 Definición de sonido. Ondas sonoras ....................................111 Presión, período, frecuencia y longitud de onda .................112 Fase..............................................................................................115 Propagación y velocidad del sonido ......................................117 ......................................117 Oído humano. Curvas isofónicas ...........................................118 Enmascaramiento...................................................................... ......................................................................122 122 Parámetros musicales del sonido ...........................................123
2. Medida del sonido ..................................................130 El decibelio (dB), usos y formas ................................... .............................................. ...........130 130 Sonómetros y otras herramientas ...................................... ........................................... .....137 137
8
Introducción e índice
Vúmetros, picómetros, p icómetros, fasímetros...................................... .......................................... ....145 145
3. Dominios energéticos de la información sonora. Unidades de medida. Señales de test ...................159 Capítulo 4 Componentes activos. Amplificación ..................... 167
1. Introducción ............................................................. 169 2. Elementos activos. Válvulas de vacío y transistor. .................................................................. 171 Válvulas de vacío ........................................ ......................................................................171 ..............................171 Dispositivos de estado sólido. El transistor ..........................177 Eterna disputa: ¿amplificadores de válvulas o transistores? ............................................................................... ...............................................................................181 181
3. Características de los circuitos amplificadores de clase A, B, C, D y sus derivados....................... 183 Amplificador de clase A .................................... ...........................................................183 .......................183 Amplificador de clase B ................................................. ........................................................... ..........184 184 Amplificador de clase AB ........................................................ ........................................................186 186 Amplificador de clase C .......................................... ........................................................... .................187 187 Amplificador de clase D...........................................................188 D...........................................................188
4. Características de los amplificadores ...................189 5. Preamplificación y amplificación de tensión ...... ......194 194 6. Medida y cálculo de la ganancia de tensión de un amplificador .......................................................195 Capítulo 5 Altavoces ...................................................................... 199
1. Introducción a los altavoces ..................................201
Descripción general ........................................................ .................................................................. ..........202 202 Tipos de altavoces ................................. .....................................................................203 ....................................203 Características de los altavoces ..................................... ............................................... ..........206 206
2. Altavoces electrodinámicos ..................................214 3. Cajas acústicas ........................................................218 Montaje en pantalla infinita..................................................... .....................................................222 222 Montaje en caja cerrada simple ..................................... ............................................... ..........223 223 Caja con Bass-Reflex ................................................................. .................................................................224 224 Caja con radiador pasivo .........................................................226 .........................................................226 Laberinto acústico .............................................. .....................................................................226 .......................226 Otras consideraciones sobre el diseño de cajas acústicas ...227
9
Electroacústica
4. Circuitos de filtrado y crossover ............................. 228 Activos o pasivos ................................................................. ...................................................................... .....229 229 Número de vías .................................... .........................................................................232 .....................................232 Frecuencia de cruce o transición .................................. ............................................. ...........233 233 Orden y pendientes de los filtros............................................233
5. Diseños alternativos de altavoces y cajas. ...........240
Difusores, trompetas o bocinas ..............................................240 Guía ondas ............................................................... ................................................................................. ..................241 241 Altavoces coaxiales o elípticos ..................................... ................................................ ...........242 242 Caja Paso Banda ...................................................... ........................................................................ ..................243 243
6. Tipología de filtros .................................................. 244 Buterworth................................................................................ ................................................................................245 245 Bessel...........................................................................................245 Chebyshev.................................................................................. ..................................................................................246 246 Linkwi-Riley ........................................................................... ...........................................................................247 247 Filtros Shelving ......................................................................... .........................................................................248 248 Filtros Notch .............................................................................. .............................................................................249 249
Capítulo 6 Analógico/Digital ....................................................... 251
1. Introducción ............................................................253 2. Dinámica de la señal de audio analógica ............254 Rango dinámico y relación señal-ruido .................................254 Valores de la señal...................................... .....................................................................257 ...............................257
3. Características espectrales de la señal de audio. 259 Ancho de banda .......................................................................259 .......................................................................259 Frecuencia fundamental y armónicos ....................................260
4. Características temporales de la señal de audio .260
Ataque....................................... ............................................................................. .................................................. ............261 261 Decaimiento............................................................................... ...............................................................................261 261 Sostenimiento ............................................................................ ............................................................................262 262 Relajación ................................. ........................................................................ .................................................. ...........262 262 Fase..............................................................................................266
5. Nivel de micro, línea y carga ................................. 267 6. Conversión analógica digital CAD basada en PCM ..........................................................................269 7. Distorsión producida por la cuantificación de la señal digitalizada ................................................274 8. Conversión analógica digital CAD basada en DPCM y ADPCM .................................................... 275
10
Introducción e índice
Capítulo 7 Redes de datos/A datos/Audio udio ................................................ 279
1. Introducción ............................................................. 281 2. Estándares y protocolos de transmisión entre los sistemas y equipos de audio digitales ............ ............282 282 AES/EBU .................................................................................... ....................................................................................283 283 MADI .................................... ........................................................................... ...................................................... ...............288 288 Ópticos .................................. ......................................................................... ...................................................... ...............290 290
SPDIF ................. ................................... ..................................... ..................................... ..................................... ..................................... .......................... ........ 290
3. Interfaces de control de comunicación más comunes.................................................................... 291 SPDIF .................................... ........................................................................... ...................................................... ...............291 291 RS-422 ................................... .......................................................................... ...................................................... ...............293 293 RS-485 ................................... .......................................................................... ...................................................... ...............294 294 CAN Bus............................... Bus...................................................................... ...................................................... ...............295 295 IEEE 1394 (Firewire) .................................................................. ..................................................................296 296 USB.................................. ........................................................................ ............................................................297 ......................297 Thunderbolt ..............................................................................298
4. Protocolos de redes .................................................299 Topologías de redes ...................................... ..................................................................299 ............................299 Capas OSI .......................................... ................................................................................. ...........................................301 301 TCP/IP................................... .......................................................................... ...................................................... ...............304 304
5. Redes de audio .......................................................306 EtherSound ...............................................................................306
Ventajas Venta jas de la tecnología EtherSound...................................... EtherSound........................................................ ......................... ....... 307
CobraNet .................................... ........................................................................... ................................................ .........308 308
Características de CobraNet .................................................... ...................................................................... .......................... ........ 316
Dante..................................... ............................................................................ ...................................................... ...............316 316
6. Montaje de redes digitales para sistemas de audio ....................................................................319 Pasos para configurar una red Ethernet ................................319 Pasos para configurar una red Dante .................................. ..................................... ...324 324
ANEXO Cables y conectores .................................................... 325
1. Introducción ............................................................. 327 2. Cableado de electricidad ........................................ 328 Plug de corriente..................................... ........................................................................329 ...................................329 Powercon......................................................................................330 Tirada de corriente convencional con schuko
macho-hembra.......................................................................... .........................................................................330 330
11
Electroacústica
Regleta convencional con schukos ........................................... ..........................................331 331 Manguera harting-schukos ............................................ ........................................................ ............331 331 Distribuidores CETAC-schukos ................................... ............................................... ............332 332 CETAC monofásico...................................................................333 monofásico...................................................................333 CETAC CET AC trifásico ....................................................... ......................................................................... ..................333 333 Camlock ..................................... ........................................................................... .................................................. ............334 334
3. Cableado de carga ...................................................334 Cable paralelo de audio ......................................... ........................................................... ..................334 334 Speak-on ..................................... ........................................................................... .................................................. ............335 335 Otros .................................. ......................................................................... ......................................................... ..................336 336
4. Cableado de señal analógica .................................336 XLR..............................................................................................336 XLR..............................................................................................336 TS y TRS ................................................................... ..................................................................................... ..................337 337 RCA.................................... ........................................................................... ......................................................... ..................339 339 Minijack .................................... ........................................................................... .................................................. ...........340 340 Bantam...................................... ............................................................................ .................................................. ............341 341 Otros .................................. ......................................................................... ......................................................... ..................341 341
5. Cableado de señal digital .......................................342 UTP, FTP y STP .................................................................... ......................................................................... .....342 342 Cables coaxial y triaxial. Conectores BNC, F y RCA ...........343 Ópticos...................................... ............................................................................ .................................................. ............344 344 USB..................................... ............................................................................ ......................................................... ..................345 345 Firewire ...................................... ............................................................................ .................................................. ............346 346 Otros .................................. ......................................................................... ......................................................... ..................346 346
6. Señal balanceada, no balanceada, estereofónica y monofónica ...................................346 7. Herramientas y consejos cons ejos de uso ............................ 351 Uso de adaptadores y conversores..................................... ......................................... ....351 351 Tester y comprobadores de cables...................................... ........................................... .....352 352 Soldador de estaño, estaciones de soldadura y crimpadoras............................................................................... ...............................................................................353 353
Bibliografía y fuentes de información ...................357
Ejercicios ........................................................ ............................................................... .......361 361
Ejercicios propuestos ..................................................363 Solucionario .................................................................409
12
