UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
TIAGO FERREIRA MATTOS
AVALIAÇÃO ACÚSTICA DE SALAS DE CONTROLE
EM ESTÚDIOS PROJETADOS PARA MONITORAÇÃO
DE ÁUDIO MULTICANAL
CAMPINAS 2015
TIAGO FERREIRA MATTOS
AVALIAÇÃO ACÚSTICA DE SALAS DE CONTROLE
EM ESTÚDIOS PROJETADOS PARA MONITORAÇÃO
DE ÁUDIO MULTICANAL
Dissertação de Mestrado apresentada a Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de Arquitetura e Construção.
Orientadora: Profa Dra. Stelamaris Rolla Bertoli
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELO ALUNO TIAGO FERREIRA MATTOS E ORIENTADO PELA PROFA. DRA. STELAMARIS
ROLLA BERTOLI.
CAMPINAS 2015
DEDICATÓRIA
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer a minha orientadora, Professora Doutora Stelamaris Rolla Bertoli por todo conhecimento compartilhado e pela amizade durante esses anos, aos meus pais Eraldo e Cris que sempre me apoiaram, a minha esposa Amanda, meu filho Mathias e a toda minha família. Obrigado ao meu amigo Alexandre Maiorino que participou das medições e esteve ao meu lado desde as primeiras aulas. Ao Prof. Dr. José Augusto Mannis, em especial pela contribuição referente à análise modal. Agradeço a Iara Cunha, Rodolfo Thomazelli, Aline Lisot, Obadias Jr e todos os colegas que de certa forma participaram desse período. Aos que disponibilizaram o local para medição. Muito obrigado eterno mestre Fabio Henriques e Carlos Toco. À Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp.
RESUMO
MATTOS, Tiago F. Avaliação Acústica de Salas de Controle em Estúdios Projetados para Monitoração de Multicanais. Campinas, 2015 208 f. Defesa (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, Brasil.
O estudo acústico de salas de controle em estúdios de gravação de áudio começou a receber destaque no momento em que surgiram as primeiras grandes gravadoras e que a música, armazenada em uma mídia destinada à sua reprodução, começou a ser vista com um potencial de lucro no mercado fonográfico. A partir da década de 70 verificou-se um esforço para a criação de modelos de projetos acústicos destinados à sala de controle em estúdios de gravação. O tipo de formato de reprodução em multicanal cresceu consideravelmente nos lares no final da década de 90 e no início da década seguinte. Muitos padrões acústicos propostos para salas de monitoração em dois canais em estúdios já haviam sido estudados antes da popularização do formato surround na configuração 5.1. O crescimento do uso do formato surround criou a necessidade de adaptação dos padrões já consagrados de monitoração em dois canais para o novo formato. Essa pesquisa tem como objetivo principal caracterizar o comportamento acústico de duas salas de controle, em estúdios de gravação, projetadas para monitoração multicanal. Para tal análise, os parâmetros medidos são o Tempo de Reverberação, Curva da Resposta Operacional da Sala, Curva de Energia no Tempo e o Ruído de Fundo. Foi feita também a análise das características construtivas e do comportamento dos modos acústicos para ambas as salas. Os resultados das medições foram comparados com as principais recomendações
técnicas referentes ao tema. Em ambos os estúdios analisados, a maior parte dos resultados se encontra dentro ou próximo dos valores propostos pelas recomendações técnicas, porém percebe-se o efeito dos modos acústicos e de reflexões, provenientes da mobília, na Curva da Resposta Operacional da Sala e na Curva de Energia no Tempo. O Tempo de Reverberação medido apresentou valores dentro ou próximos da faixa recomendada e o Ruído de Fundo ficou acima do recomendado.
ABSTRACT
MATTOS, Tiago F. Acoustic Assessment of Control Rooms in Recording Studios Designed for Multichannel Monitoring. Campinas, 2015 208 f. Master of Science (Msc in Civil Engineering) - School of Civil Engineering, Architecture and Planning, State University of Campinas, São Paulo, Brazil.
The acoustics research of control rooms in recording studios began to grow at the time that it appeared the major recording companies and the music stored on media, that is designed for their reproduction began, to be noted as a potential source of profit. From the 1970s it was an effort to create models of acoustic design intended for the control rooms in recording studios. This type of playback format in multichannel grew considerably in homes in the 1990s and at the beginning of the next decade. Many acoustics standards proposed for control rooms in two channel monitoring, in recording studios, had already been studied before the popularization of surround sound. The growth of surround format has created the need to adapt the standards already devoted to two channels monitoring for the new format. This research has a main objective to characterize the acoustic performance of two control rooms, in recording studios, designed for multichannel monitoring. For this analysis, the measured parameters are the Reverberation Time, Frequency Response, Energy Time Curve and the Background Noise. The measurements' results were compared to the main technical recommendations about this theme. In both analyzed studios, most of the results are within or close to the values proposed by the technical recommendations, but the effect of the acoustical modes and the furniture can be perceived in the Operation Room Response Curve and Energy Time Curve. The Reverberation Time
measured was satisfactory and the Background Noise was above the recommended.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Filtro Pente ... 35
Figura 2: Modos acústicos de um ambiente ... 36
Figura 3: Pressão sonora no modo axial. ... 38
Figura 4: Absorvedor de velocidade. A lã mineral é utilizada em todo o teto formando um bass trap. ... 41
Figura 5: Valores das Curvas NC em bandas de 1/1 oitava ... 44
Figura 6: Valores das Curvas NR em bandas de 1/1 oitava ... 45
Figura 7: Sala de controle do Capitol Studio ... 52
Figura 8: Amsterdam Mastering Studio, Projetado por Thomas Jouanjean da Aorthward Acoustics, possui difusores no teto da sala... 53
Figura 9: Planta, corte e vista da Sala Permutável - projetada por Tom Hidley - a) Planta b) Foto interna c ) Corte entre X e Y ... 55
Figura 10: Sala de controle modelo Live-End-Dead-End (LEDE) ... 57
Figura 11: Sala híbrida. a) Solução proposta para sala de audição neutra. b) Distribuição dos materiais de absorção e reflexão na sala. c) Visão aérea do traçado de raio no ambiente ... 59
Figura 12: Zona livre de reflexão - RFZ... 60
Figura 13: Projeto de imagem controlada por Bob Walker - a) Corte lateral b) Planta do modelo... 62
Figura 14: Sony Music M1 por Paul Ellis - CID ... 63
Figura 15: Sala Non-Environment implantada no Bop Recording Studios 65 Figura 16: Sala Non-Environment implantada no Liverpool Music House - a) Corte lateral. b) vista superior. ... 66
Figura 17: Estúdio Blackbird projetado no conceito Ambecoic ... 68
Figura 18: Estúdio projetado através do principio MyRoom ... 69
Figura 19: Tratamento de absorção e difusão no método de adaptação acústica MyRoom ... 70
Figura 20: Tolerância para variação no Tm ... 80
Figura 21: Tolerância para variação no Lm ... 81
Figura 22: NR recomendado pela EBU Tech.3276 (1998) ... 84
Figura 23: Posicionamento das caixas de monitoração para multicanal .. 85
Figura 24: Derivação do sinal do subwoofer e do LFE combinados... 87
Figura 25: Posicionamento dos monitores de áudio segundo a recomendação da "The Recording Academy P&E WING" ... 92
Figura 26: Curvas de Ponderação A, B e C ... 95
Figura 27: Diagrama simplificado da ligação dos equipamentos para medição acústica através da resposta impulsiva ... 100
Figura 28: Configuração do Software Dirac para a medição de parâmetros acústicos através da resposta impulsiva ... 101
Figura 29: Diagrama simplificado da ligação dos equipamentos para medição de parâmetros acústicos através da captação do Nível de Pressão Sonora do Ruído Rosa ... 102
Figura 30: Microfone de medição utilizado para se obter a Resposta Impulsiva e a Curva de Resposta Operacional da Sala ... 103
Figura 31: Equipamento utilizado para a medição da Curva da Resposta Operacional da Sala ... 103
Figura 32: Resposta em Frequência do monitor HR824 ... 105
Figura 33: Configuração do monitor de áudio HR 824 da marca Mackie, utilizado como fonte sonora nas medições acústicas ... 106
Figura 34: Sala de controle do Estúdio 1 ... 107
Figura 35: Fundo da sala de controle do Estúdio 1 ... 107
Figura 36: Planta Baixa da sala de controle A do Estúdio 1 ... 108
Figura 37: Sala de controle do Estúdio 2 ... 109
Figura 38: Fundo da sala de Controle A do Estúdio 2 ... 109
Figura 39: Planta Baixa da sala de controle A do Estúdio 2 ... 110
Figura 40: Pontos de medição nas salas de controle. ... 111
Figura 41: Sala de controle do Estúdio 1 com os equipamentos de medição ... 112
Figura 42: Sala de controle do Estúdio 2 com os equipamentos de medição ... 113 Figura 43: Curva da resposta operacional da sala de controle do Estúdio 1 para os 5 monitores L = Monitor esquerdo; R = Monitor direito; C = Monitor central; LS 120o = Monitor traseiro esquerdo a 120o em relação à
linha imaginária entre o monitor central e a posição de referência; RS 120o = Monitor traseiro direito à 120o em relação à linha imaginária entre
o monitor central e a posição de referencia; LS 135o = Monitor traseiro esquerdo a 135o em relação linha à imaginária entre o monitor central e a
posição de referência; RS 135o = Monitor traseiro direito a 135o em
relação à linha imaginária entre o monitor central e a posição de referencia... 115 Figura 44: Curva da Resposta Operacional da sala de controle do Estúdio 1 para os monitores esquerdo e direito... 116 Figura 45: Curva da Resposta Operacional da sala de controle do Estúdio 1 para o monitor central, com e sem a presença do monitor de vídeo. .... 117 Figura 46: Curva da Resposta Operacional da sala de controle do Estúdio 1 para o monitor traseiro esquerdo. LS 120o = monitor traseiro esquerdo a 120o do eixo entre o monitor central e posição de referência para audição; LS 135o = monitor traseiro esquerdo a 135o do eixo entre o monitor
central e a posição de referência para audição. ... 118 Figura 47: Curva da Resposta Operacional da sala de controle do Estúdio 1 para o monitor traseiro direito. RS 120o = monitor traseiro direito a 120o
do eixo entre o monitor central e posição de referência para audição; RS 135o = monitor traseiro direito a 135o do eixo entre o monitor central e a
posição de referência para audição. ... 119 Figura 48: Tempo de Reverberação da sala de controle do Estúdio 1, medido através dos cinco monitores de áudio do sistema surround. ... 121 Figura 49: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 1 para o monitor frontal esquerdo ... 122
Figura 50: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 1 para o monitor frontal direito... 123 Figura 51: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 1 para o monitor central ... 123 Figura 52: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 1 para o monitor traseiro esquerdo, com ângulo de 135o em
relação à linha imaginária formada entre a posição do microfone de medição e o monitor central. ... 124 Figura 53: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 1 para o monitor traseiro esquerdo, com ângulo de 120o em
relação à linha imaginária formada entre a posição do microfone de medição e o monitor central. ... 124 Figura 54: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 1 para o monitor traseiro direito, com ângulo de 135o em relação
à linha imaginária formada entre a posição do microfone de medição e o monitor central. ... 125 Figura 55: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 1 para o monitor traseiro direito, com ângulo de 120o em relação à linha imaginária formada entre a posição do microfone de medição e o monitor central. ... 125 Figura 56: A figura ilustra geometricamente o conceito matemático utilizado para se encontrar o atraso, em metros, resultante da reflexão no piso. ... 126 Figura 57: Decaimento da energia no tempo em função da frequência analisada para cada monitor de áudio... 128 Figura 58: Média dos valores do Ruído de Fundo, medidos em três pontos, na sala de controle do Estúdio 1. A medição foi realizada com e sem a presença do computador utilizado pelo engenheiro de áudio na sala de controle ... 129 Figura 59: Curva de Schroeder da sala de controle Estúdio 1 para todos os cinco monitores de áudio analisados. ... 132
Figura 60: Disposição dos modos acústicos na sala de controle do Estúdio
1 ... 138
Figura 61: Critério de Bonello após Simulação no ANSYS - sala de controle do Estúdio 1 ... 139
Figura 62: Distribuição das ondas estacionárias após a simulação no ANSYS - sala de controle do Estúdio 1 ... 140
Figura 63: Curva da Resposta Operacional da sala de controle do Estúdio 2 para os cinco monitores de áudio. ... 144
Figura 64: Curva da Resposta Operacional da sala do Estúdio 2 para os monitores de áudio frontais esquerdo e direito. ... 145
Figura 65: Curva da Resposta Operacional da sala de controle do Estúdio 2 para o monitor de áudio central. ... 146
Figura 66: Curva da Resposta Operacional da sala de controle do Estúdio 2 para os monitores de áudio traseiros. ... 147
Figura 67: Tempo de Reverberação da sala de controle do Estúdio 2, medido através dos cinco monitores de áudio do sistema surround. ... 148
Figura 68: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 2 para o monitor frontal esquerdo. ... 149
Figura 69: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 2 para o monitor frontal direito... 149
Figura 70: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 2 para o monitor central. ... 150
Figura 71: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 2 para o monitor traseiro esquerdo. ... 150
Figura 72: Curva de Energia no Tempo medida na sala de controle do Estúdio 2 para o monitor traseiro direito. ... 151
Figura 73: Decaimento da energia no tempo em função da frequência, no Estúdio 2, analisada para cada monitor de áudio. ... 153
Figura 74: Ruído de Fundo do Estúdio 2 ... 154
Figura 75: Curva de Schroeder do Estúdio 2 ... 156
Figura 77: Critério de Bonello após Simulação no ANSYS - Estúdio 2 .... 164 Figura 78: Distribuição das ondas estacionárias após a simulação no ANSYS - Estúdio 2 ... 165
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Proporções ótimas para o controle dos modos acústicos ... 39 Tabela 2: Evolução das salas de controle ... 71 Tabela 3: Ponderação para valores do Nível de Pressão Sonora em dBA 95 Tabela 4: Condições acústicas para som Multicanal. ... 97 Tabela 5: Avaliação acústica da sala de controle do Estúdio 1 ... 141 Tabela 6: Avaliação acústica da sala de controle do Estúdio 2 ... 166
LISTA ABREVIATURAS E SIGLAS
AES Audio Engineering Society BBC British Broadcast Corporation C Monitor de áudio central
CD Compact Disc
CID Controlled Image Design
CRO Curva da Resposta Operacional DVD Digital Video Disc
DAW Digital Audio Workstation EBU European Broadcasting Union ETC Energy Time Curve
FSD Full Scale Digital
IEC International Electrotechnical Commission ITU International Telecommunication Union L Monitor de áudio esquerdo
LEDE Live-End-Dead-End LFE Low Frequency Effects
MLS Maximum Length Sequences
MLSSA Maximum Length Sequences System Analizer NARAS National Academy of Recording Arts and Sciences NC Noise Criterion
NR Noise Rating
P&E Producers and Engineers R Monitor de áudio direito RLP Reference Listening Position PML Permitted Maximum Level RFZ Reflection Free Zone
RMS Root Mean Square
RS Monitor de áudio traseiro direito RPG Reflection Phase Gratings
SPL Sound Pressure Level
TEF Tempo, Energia, Frequência TDS Time Delay Spectrometry
Tm Tempo de Reverberação Nominal
Tm Max Valor máximo tolerado para o Tempo de Reverberação Nominal
Tm Min Valor mínimo tolerado para o Tempo de Reverberação Nominal
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 1... 79 Equação 2... 87 Equação 3... 87 Equação 4... 87 Equação 5... 96SUMÁRIO
DEDICATÓRIA ... 5 AGRADECIMENTOS ... 6 RESUMO ... 7 ABSTRACT ... 9 LISTA DE ILUSTRAÇÕES ... 11 LISTA DE TABELAS ... 17 LISTA ABREVIATURAS e SIGLAS ... 18 LISTA DE EQUAÇÕES ... 21 1. INTRODUÇÃO ... 27 1.1 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 29 2. CONCEITOS FUNDAMENTAIS ... 31 2.1 SISTEMA SONORO MONOFÔNICO ... 31 2.2 SISTEMA ESTEREOfÔNICO EM DOIS CANAIS ... 31 2.3 SISTEMA SONORO SURROUND ... 32 2.4 - CÂMARA ANECÓICA ... 32 2.5 CAMPO LIVRE ... 33 2.6 RUÍDO ROSA ... 33 2.7 - EQUALIZAÇÃO ... 33 2.8 - SEQUÊNCIA DE COMPRIMENTO MÁXIMO ... 34 2.9 - ANALISADOR DE SISTEMA DA SEQUÊNCIA DE COMPRIMENTO MÁXIMO ... 342.10 - VALOR EFICAZ ... 34 2.11 - FILTRO PENTE ... 34 2.12 - MODOS NORMAIS DE VIBRAÇÃO ... 35 2.13 TIPOS DE ABSORVEDORES DE GRAVES (BASS TRAPS) ... 39 2.13.1 ABSORVEDORES DE VELOCIDADE... 40 2.13.2 ABSORVEDORES DE PRESSÃO ... 41 2.14 - CAMPO SONORO ... 42 2.15 - SOM DIRETO ... 42 2.16 - PRIMEIRAS REFLEXÕES ... 42 2.17 - CAMPO REVERBERANTE ... 42 2.18 – CRITÉRIO DE RUÍDO NC ... 43 2.19 – CRITÉRIO DE RUÍDO NR ... 44 3. PARÂMETROS AVALIADOS ... 46 3.1 CURVA DA RESPOSTA OPERACIONAL DA SALA ... 46 3.2 TEMPO DE REVERBERAÇÃO ... 46 3.3 CURVA DE ENERGIA NO TEMPO E A CURVA DE SCHROEDER ... 47 3.4 - RUÍDO DE FUNDO ... 48 4. ACÚSTICA DE SALAS DE CONTROLE EM ESTÚDIOS: EVOLUÇÃO CRONOLÓGICA ... 49 4.1 PRIMEIRAS SALAS DE CONTROLE ... 50 4.2 MODELOS DE SALAS DE CONTROLE ... 54 4.2.1 SALAS CONTROLADAS GEOMETRICAMENTE ... 54 4.2.2 LEDE - LIVE-END-DEAD-END ROOM ... 56 4.2.3 SALA HÍBRIDA ... 57 4.2.4 ZONA LIVRE DE REFLEXÕES ... 59 4.2.5 PROJETO DE IMAGEM CONTROLADA ... 61
4.2.6 SALAS NON-ENVIRONMENT ... 64 4.2.7 PADRONIZAÇÃO DE SALAS DE MONITORAÇÃO ... 66 4.2.8 AMBECOIC ... 67 4.2.9 MYROOM ... 69 4.3 PONTOS COMUNS EM TODOS OS MODELOS ... 71 5. SALAS PARA SURROUND ... 74 5.1 LOCALIZAÇÃO, ESPACIALIALIDADE E ENVOLVIMENTO ... 76 6 RECOMENDAÇÕES TÉCNICAS ... 78 6.1 EBU TECH. 3276 ... 78 6.1.1 MONITORES ... 79 6.1.2 CAMPO REVERBERANTE ... 79 6.1.3 CURVA DA RESPOSTA OPERACIONAL DA SALA ... 80 6.1.4 NÍVEL DE AUDIÇÃO ... 82 6.1.6 POSICIONAMENTO DOS MONITORES E ÁREA DE MONITORAÇÃO ... 84 6.1.7 ARRANJO PARA A AUDIÇÃO MULTICANAL ... 85 6.1.8 CAIXA DE GRAVE SEPARADA ... 86 6.1.9 PROJETO DE SALAS DE AUDIÇÃO E DE SALAS DE CONTROLE . 87 6.1.10 OUTRAS CONSIDERAÇÕES DO PROJETO ... 88 6.1.11 CURVA DA RESPOSTA OPERACIONAL DA SALA ... 89 6.1.12 ARRANJO DE AUDIÇÃO COM O ACOMPANHAMENTO DE IMAGEM ... 89 6.2 RECOMENDAçÕES DA ACADEMIA DE GRAVAÇÃO DE PRODUTORES E ENGENHEIROS ... 90 6.2.1 POSICIONAMENTO DOS MONITORES DE ÁUDIO ... 90
6.2.2 OUTRAS RECOMENDAÇÕES DA ACADEMIA DE GRAVAÇÃO DE PRODUTORES E ENGENHEIROS ... 94 6.3 DOLBY LABORATORIES ... 96 6.4 CONDIÇÕES GERAIS PARA SALAS DE CONTROLE ... 97 7. MATERIAIS E MÉTODOS ... 99 7.1 - PARÂMETROS ACÚSTICOS ... 99 7.2 - EQUIPAMENTO DE MEDIÇÃO ... 99 7.3 OBJETOS DE ESTUDO ... 106 7.3.1 - ESTÚDIO 1 - SALA DE CONTROLE A ... 107 7.3.2 - ESTÚDIO 2 - SALA DE CONTROLE A ... 108 7.4 - PROCEDIMENTO DE MEDIÇÃO ... 110 8. RESULTADOS E ANÁLISES ... 114 8.1 RESULTADOS E ANÁLISES DA SALA DE CONTROLE DO ESTÚDIO 1 ... 114
8.1.1 CURVA DA RESPOSTA OPERACIONAL DA SALA ... 114 8.1.2 TEMPO DE REVERBERAÇÃO ... 120 8.1.3 CURVA DE ENERGIA NO TEMPO ... 121 8.1.4 RUÍDO DE FUNDO ... 128 8.1.5 CONDIÇÕES GEOMÉTRICAS ... 131 8.1.6 CURVA DE SCHROEDER ... 131 8.1.7 ANÁLISE MODAL ... 132 8.2.1 CURVA DA RESPOSTA OPERACIONAL DA SALA ... 143 8.2.2 TEMPO DE REVERBERAÇÃO ... 147 8.2.3 CURVA DE ENERGIA NO TEMPO ... 148 8.2.4 RUÍDO DE FUNDO ... 154 8.2.5 CONDIÇÕES GEOMÉTRICAS ... 155
8.2.6 CURVA DE SCHROEDER ... 155 8.2.7 ANÁLISE MODAL ... 157 9. CONCLUSÕES ... 169 REFERÊNCIAS ... 173 APÊNDICE A ... 180
1. INTRODUÇÃO
O início das gravações de áudio, através do cilindro fonográfico, em 1877, com Thomas Edison, foi relativamente próximo ao período considerado como início do estudo de acústica arquitetônica, por volta de 1900, com o professor Wallace Clement Sabine. O estudo da acústica arquitetônica possibilitou o desenvolvimento de ambientes favoráveis para a inteligibilidade da comunicação sonora.
O primeiro trabalho musical feito para o formato surround foi o do filme Fantasia da Disney Studios. O formato da disposição dos monitores de áudio, entre 1938 e 1941, era muito parecido com o atual. Eram três caixas frontais e duas caixas atrás do ouvinte. A principal diferença é que o áudio em dois canais era redirecionado para as cinco caixas. O sistema quadrafônico, que contava com quatro monitores de áudio, começou cerca de 30 anos depois, no inicio da década de 70. Embora o formato surround tenha seu inicio logo no fim da década de 30, o formato começou a adentrar os lares em todo mundo no final da década de 90 e no inicio da década seguinte.
Muitos estudos para adequar acusticamente as salas de monitoração de estúdio, em dois canais, já foram realizados. Os projetos acústicos utilizados em salas com monitoração de dois canais não eram totalmente adequados para monitoração no formato surround. Para esse tipo de monitoração, a simetria do ambiente, a qual é considerada fundamental entre o lado direito e esquerdo da sala projetada, deve também ser respeitada entre a parte frontal e traseira. Newell (2008) levantou uma questão entre os prós e contras da assimetria frontal e traseira. Segundo
o autor, caso sejam colocados os monitores de áudio na parte traseira de uma sala projetada para monitoração em dois canais (onde o resultado acústico é considerado ótimo), o rendimento acústico para a monitoração será inferior em relação à situação onde os monitores estavam na parte frontal. Essa questão resultou no interesse deste trabalho de pesquisa. Newell (2008) também afirma que no caso de uma sala totalmente simétrica o resultado será o mesmo entre os monitores de áudio dianteiros e traseiros, uma vez que o estúdio possua monitores iguais. Porém, o resultado será inferior para as caixas frontais em comparação a salas com projetos já consagrados para reprodução em dois canais, que possuem a parte frontal e traseira assimétricas.
Os projetos acústicos de salas para monitoração surround foram pouco discutidos no Brasil em relação a métodos, técnicas e aperfeiçoamento de salas que serviam para monitoração em dois canais e que foram adaptadas para receber o canal central, os canais traseiros e o canal, específico, para os graves.
Atualmente, tanto para conceber os projetos acústicos para estúdios de gravação de áudio, como para sistemas de reprodução de áudio e vídeo em residências observa-se uma escassez de informação especializada sobre o assunto. A importância da pesquisa proposta justifica-se justamente pela insuficiência de estudos do gênero no Brasil. Até 2002 segundo Passeri Jr e Bistafa (2002) estudos de acústica voltados para estúdios de gravação são escassos no Brasil.
Com o crescimento e os avanços do formato surround diversos estúdios foram construídos no Brasil com a finalidade de monitorar o áudio gravado nesse tipo de formato. O objetivo desta pesquisa é caracterizar acusticamente salas de controle, inseridas em estúdios de gravação e pós-produção, com diferentes dimensões e projetos acústicos de uma mesma empresa que é referência no mercado mundial na área de projetos de estúdios de gravação, desde o final da década de 60. Os
resultados serão comparados e analisados de acordo com as principais recomendações técnicas referentes ao tema.
Para o desenvolvimento desta pesquisa foram escolhidas duas salas projetadas para monitoração no formato surround na configuração 5.1. Levantaram-se os principais parâmetros que caracterizam o comportamento acústico de cada uma das salas através da medição do Tempo de Reverberação, Curva de Energia no Tempo, Curva da Resposta Operacional da Sala e Ruído de Fundo de cada sala estudada.
1.1 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho foi dividido em nove capítulos. No primeiro capítulo foram apresentados a introdução, uma breve contextualização, o objetivo e justificativa do trabalho.
No capítulo dois foram apresentados os conceitos necessários para o entendimento do trabalho, termos que são comumente citados nas recomendações técnicas, artigos e livros sobre o assunto estudado nessa pesquisa.
Os parâmetros analisados nesta pesquisa são apresentados no capítulo três. Foram descritos os conceitos desses parâmetros e a importância de analisá-los na caracterização acústica das salas de controle.
No capítulo quatro é apresentado um histórico da evolução das salas de controle nos estúdios de gravação, mostrando as características construtivas e a forma como os materiais acústicos são distribuídos no ambiente.
Uma descrição sobre o formato surround é feita no quinto capítulo. Nesse capítulo é apresentada a configuração multicanal estudada nessa pesquisa, a configuração 5.1.
O sexto capítulo refere-se às recomendações técnicas utilizadas como referências para análise comparativa entre os valores recomendados e os resultados medidos dos parâmetros acústicos analisados.
O sétimo capítulo apresenta a metodologia aplicada para o levantamento dos dados acústicos das salas de controle em estúdios de gravação, os materiais e equipamentos utilizados. No mesmo capítulo, os estúdios analisados são apresentados por meio de plantas, fotos e uma breve descrição de suas características acústicas.
O oitavo capítulo apresenta os resultados obtidos das medições nas salas de controle e a análise em função desses resultados e das características construtivas dessas salas.
O nono capítulo é dedicado às conclusões. Na sequência são apresentadas as referências bibliográficas um apêndice com tabelas que apresentam os valores dos parâmetros medidos.
2. CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Nesse capítulo, uma breve descrição de conceitos e termos utilizados, neste trabalho, será apresentada.
2.1 SISTEMA SONORO MONOFÔNICO
O sistema monofônico ou simplesmente mono, que é o termo mais utilizado, reproduz todos os canais de áudio mixados em um único canal. Trata-se de uma única caixa de monitoração posicionada no centro do ambiente. Esse tipo de sistema é pouco encontrado no meio musical atualmente. Sonorizar um ambiente com uma única caixa central pode ser uma solução interessante para ambientes onde a fala é predominante.
2.2 SISTEMA ESTEREOFÔNICO EM DOIS CANAIS
O sistema estereofônico de dois canais possui dois canais de sinal de áudio independentes. Nessa configuração, os monitores devem ser idênticos e equidistantes em relação ao engenheiro de áudio, possibilitando assim criar uma imagem sonora entre os monitores esquerdo e direito. Segundo Kleiner e Tichy (2014), o formato estéreo foi desenvolvido a fim de proporcionar uma sensação de espacialidade plausível.
2.3 SISTEMA SONORO SURROUND
O sistema multicanal, também conhecido como sistema surround, possui no mínimo três canais de reprodução. Embora o filme Fantasia apareça como pioneiro no formato, com o áudio frontal distribuído entre os monitores traseiros, pouca contribuição foi realizada até a década de 70, período em que o sistema quadrafônico, que utilizava duas caixas frontais e duas caixas traseiras, começou a se destacar. O grande crescimento do sistema multicanal veio na década de 90, junto com a ascensão dos aparelhos de DVD, o que possibilitou a reprodução desse formato no ambiente residencial. Com isso, a demanda de filmes e apresentações musicais ao vivo no formato surround cresceu significativamente. Somente nos últimos anos, o sistema de reprodução multicanal se tornou amplamente utilizado pelo consumidor final (BREEBARRT; FALLER, 2007).
Os termos-chave para a sensação auditiva no formato surround em um ambiente são "envolvimento" e "localização". O termo envolvimento é utilizado para descrever a sensação de que o som chega ao ouvinte por todos os lados ao seu redor, sem um ponto definido para a fonte sonora. O termo localização refere-se à sensação auditiva que permite identificar de onde vem determinado som. O objetivo da mixagem no formato surround é equilibrar de forma precisa essas duas sensações.
2.4 - CÂMARA ANECÓICA
Esse tipo de sala geralmente é encontrada em laboratórios onde as superfícies (paredes, teto e piso) possuem alta absorção a fim de não proporcionar reflexões, garantindo somente o som direto entre a fonte e o receptor (EVEREST; POHLMANN, 2009). Nesse tipo de sala, o isolamento acústico também é fundamental para evitar a interferência dos ruídos externos nas medições.
2.5 CAMPO LIVRE
Segundo a norma NBR 7731 (1983), é o campo acústico encontrado em ambientes onde as superfícies reflexivas estão distantes o suficiente para serem consideradas desprezíveis. No campo livre, o Nível de Pressão Sonora cai 6 dB cada vez que a distância entre o receptor e a fonte sonora puntiforme é dobrada.
2.6 RUÍDO ROSA
Segundo Rumsey e McCormick (2009), trata-se de um ruído com a mesma quantidade de energia por banda de oitava. Essa energia é proporcional à sensibilidade humana. Nesse tipo de sinal, a escala de frequência horizontal logarítmica é normalmente utilizada. O ruído rosa é um sinal sonoro comumente utilizado em medições da Curva da Resposta Operacional de um sistema.
2.7 - EQUALIZAÇÃO
A equalização é um processamento empregado em áudio no qual por meio de um equipamento ou circuito é possível controlar a amplitude relativa de várias bandas de frequências significativas para a audição humana. O equipamento utilizado nesse processo é o equalizador. Por meio desse equipamento é possível adicionar ou reduzir o Nível de Pressão Sonora em determinada frequência (HUBER; RUNSTEIN, 2010). A equalização pode ser utilizada para compensar pequenas deficiências de uma sala de controle. O tipo de equalizador mais recomendado para essa função é o filtro de pico de segunda ordem (paramétrico), pois permite um ajuste preciso da frequência que será amplificada ou atenuada e também da largura de banda.
2.8 - SEQUÊNCIA DE COMPRIMENTO MÁXIMO
A Sequência de Comprimento Máximo, abreviado por MLS (Maximum Length Sequences) é uma forma de ruído pseudoaleatório de máximo comprimento que quando repetido periodicamente apresenta uma densidade espectral plana no domínio da frequência. Essa técnica foi popularizada na década de 80 pela rapidez de aplicação, alta resolução espectral e grande quantidade de ferramentas para pós-processamento (BOTTAZZINI, 2007).
2.9 - ANALISADOR DE SISTEMA DA SEQUÊNCIA DE
COMPRIMENTO MÁXIMO
O Analisador de Sistema da Sequência de Comprimento Máximo é um sistema de medição acústica baseado na técnica de correlação de Sequência de Comprimento Máximo. O Maximum Length Sequences
System Analizer, mais conhecido como MLSSA, pode medir e analisar
muitos tipos de sistemas lineares, mas sua aplicação principal é para medições acústicas. Esse sistema utiliza somente um canal reduzindo significativamente o custo do aparato utilizado para a medição acústica.
2.10 - VALOR EFICAZ
O valor eficaz ou valor RMS (Root Mean Square) é uma forma de quantificar o nível médio significativo de uma onda ao longo do tempo. O valor RMS representa o valor de sinal contínuo que produz a mesma dissipação de potência que sinal periódico. O valor RMS é 0,707 vezes o valor de pico (HANSEN, 2001).
2.11 - FILTRO PENTE
Filtro Pente ou Combfilter é nome atribuído ao resultado espectral, do Nível de Pressão Sonora (SPL), da somatória do som direto e do som
refletido. Esse efeito acontece quando o som refletido chega ao ouvinte com pequeno atraso proporcionando somas e cancelamentos (EVEREST, 1997). O Nível de Pressão Sonora, quando observado no espectro de frequência, fica com uma representação gráfica similar a um pente, conforme pode-se ver na Figura 1.
Figura 1: Filtro Pente
Fonte: EVEREST; POHLMANN, 2009 (Tradução do autor).
2.12 - MODOS NORMAIS DE VIBRAÇÃO
Os modos normais são resultantes da sobreposição da onda sonora original com a onda sonora refletida no ambiente. Nas frequências mais baixas, esse fenômeno é muito relevante, pois em alguns pontos da sala a sobreposição resultará em um acréscimo no grave e em outros pontos no cancelamento e consequentemente fortíssima atenuação na frequência.
Os modos normais de vibração são divididos em modos axiais, tangenciais e oblíquos. Conforme representados na Figura 2(a), os modos
axiais são os que ocorrem diretamente entre duas superfícies paralelas de uma sala, podendo ocorrer entre teto e piso e entre as paredes laterais.
Os modos tangenciais, conforme ilustrado na Figura 2(b), são resultantes do som refletido entre quatro superfícies. Os modos oblíquos representam os raios que refletem em seis superfícies, conforme ilustrado na Figura 2(c).
Figura 2: Modos acústicos de um ambiente Fonte: O próprio autor
Em ambientes de grandes dimensões ou ao ar livre, como os teatros e salas de concertos, o desempenho acústico em relação ao registro dos graves, depende mais do sistema de sonorização do que acústica do ambiente, devido ao comportamento das ondas estacionárias. Portanto, o controle dos graves é mais simples nessa situação. Em ambientes pequenos, como os estúdios de gravação e salas para reprodução de sistemas em áudio e vídeo, o som resultante da soma do som direto e do som refletido nas superfícies, em frequências mais baixas, é mais significativo para a qualidade do áudio que chega ao ouvinte. As frequências mais baixas possuem comprimento de onda maior e consequentemente são mais difíceis de serem acusticamente controladas. A quantidade de energia necessária para emissão do grave é significantemente maior que a dos agudos. Uma amostra disso é a elevada potencia elétrica necessária para que os amplificadores de grave operem em comparação aos amplificadores destinados às frequências mais altas. Da mesma forma que é complexa a emissão do grave, é também complexo controlá-lo acusticamente.
Em função das dimensões da sala, as ondas sonoras refletidas se somam em alguns pontos e se cancelam em outros. Nas extremidades da sala sempre se obtém somas nos modos axiais. Esse é um dos motivos para o tratamento de grave ser frequentemente realizado nos cantos das salas de monitoração e de gravação. Na Figura 3 observa-se, em todos os exemplos, uma concentração maior de reforço sonoro nas extremidades da sala. O mesmo fenômeno ocorre, também, na direção vertical. O resultado é uma soma dos modos nos cantos, especialmente rente ao piso e ao teto.
Figura 3: Pressão sonora no modo axial.
Fonte: adaptado de EVEREST, POHLMANN, 2009 (Tradução do autor).
Alguns especialistas na área de acústica propuseram dimensões para salas que são chamadas de Golden Proportion, termo que é conhecido em Português como "Proporção Áurea". As salas retangulares, dentro dessas proporções têm o espaçamento ideal entre modos axiais, que são os mais relevantes, resultando em uma sala com as ondas
estacionárias uniformemente distribuídas (EVEREST; POHLMANN, 2009). Essas proporções podem ser observadas na Tabela 1.
Tabela 1: Proporções ótimas para o controle dos modos acústicos
Autor Comprimento (m) Largura (m) Altura (m) Sepmeyer 1,39 1,14 1,00 1,54 1,28 1,00 2,33 1,60 1,00 Louden 1,90 1,40 1,00 1,90 1,30 1,00 2,50 1,50 1,00 Volkmann 2,50 1,50 1,00 Boner 1,59 1,26 1,00
FONTE: (adaptada de EVEREST; POLHMANN 2009)
2.13 TIPOS DE ABSORVEDORES DE GRAVES (BASS
TRAPS)
Existem diferentes tipos de absorvedores de graves ou Bass Traps e tratamentos para a atenuação das frequências mais baixas. Os absorvedores são basicamente divididos em absorvedores de pressão e absorvedores de velocidade. Esses termos estão relacionados com o local ideal para seu posicionamento em uma sala de audição crítica, seja a sala de controle de um estúdio, um home theater, ou qualquer ambiente onde as frequências mais baixas precisam ser controladas. Segundo Reynolds
(2012) os absorvedores de pressão são mais eficazes nas áreas de alta pressão sonora da sala e os absorvedores de velocidade são mais eficientes nas áreas onde a velocidade da partícula é elevada.
2.13.1 ABSORVEDORES DE VELOCIDADE
Os absorvedores de velocidade utilizam materiais porosos. Basicamente esses materiais convertem energia sonora em calor. Para esse tipo de absorvedor é comum encontrar materiais como: lã de vidro, lã de rocha, lã de pet, espumas e materiais similares. A espessura desse material influencia na absorção dos graves - quanto mais espesso o material, mais eficiente para a absorção das baixas frequências. Esse absorvedor, que atua em uma banda larga de frequência, é chamado absorvedor de banda larga, que vem da tradução do termo broadband
absorvers em inglês. Os absorvedores de banda larga, porosos e os
baseados na velocidade são absorvedores do mesmo tipo (REYNOLD, 2012).
Os absorvedores porosos são usados em salas de controle em estúdios, além de home theaters e salas de audição crítica em geral. Esses absorvedores, quando em grande espessura, são eficazes no controle das ondas estacionárias, filtro pente e flutter echo. Essa absorção também pode amenizar as primeiras reflexões, quando o absorvedor é posicionado no local adequado, favorecendo a imagem estéreo na sala. A Figura 4 mostra um absorvedor de velocidade posicionado a 1/4 do comprimento de onda da frequência correspondente ao primeiro modo axial resultante das reflexões entre o piso e o teto.
Figura 4: Absorvedor de velocidade. A lã mineral é utilizada em todo o teto formando um bass trap.
2.13.2 ABSORVEDORES DE PRESSÃO
Os absorvedores de pressão atuam em uma banda estreita da região grave. Normalmente, são ajustados para atuar em frequências abaixo de 100 Hz e ocupam pouco espaço no ambiente, o que é um fator que conta positivamente em projetos acústicos. Os absorvedores de pressão devem ser alocados nas regiões de alta pressão da sala a ser tratada acusticamente, como as paredes e cantos. Existem muitos tipos diferentes de absorvedores de pressão, como os absorvedores de membrana e os ressonadores de Helmholtz. Esses absorvedores devem ser cuidadosamente projetados e construídos para que atuem na frequência desejada. Uma vez que seu tamanho é reduzido e que sua atuação é fixa em uma banda estreita de frequência, os absorvedores de pressão podem ser utilizados de maneira corretiva em salas já construídas e avaliadas.
2.14 - CAMPO SONORO
O campo sonoro de um ambiente fechado é composto pelo som direto, primeiras reflexões e reflexões tardias que formam o campo reverberante. Todos esses componentes dependem do tempo e da frequência (EBU Tech. 3276, 1998).
2.15 - SOM DIRETO
É o som que chega ao receptor livre das reflexões primárias e das reflexões tardias (EBU Tech. 3276, 1998).
2.16 - PRIMEIRAS REFLEXÕES
No caso das salas de controle em estúdios de gravação, são consideradas como primeiras reflexões as reflexões causadas pelas superfícies de contorno ou outras superfícies na sala, que alcançam a área onde fica o engenheiro de áudio dentro dos primeiros 15 ms após o som direto. O nível sonoro dessas reflexões deve estar pelo menos 10 dB abaixo do nível sonoro do som direto nas frequências entre 1kHz e 8kHz (EBU Tech 3276, 1998).
2.17 - CAMPO REVERBERANTE
O campo reverberante é a porção de um campo acústico no qual é desprezível a influência de som recebido diretamente da fonte (NRB 7731, 1983). É o campo causado por reflexões múltiplas por meio das superfícies de contorno da sala de audição. O campo reverberante deve ser difuso para evitar efeitos acústicos indesejáveis, como flutter echo e as reflexões especulares.
2.18 – CRITÉRIO DE RUÍDO NC
Este critério de ponderação quantifica o espectro do ruído por meio de curvas que variam em função do Nível de Pressão Sonora, a fim de emular a audição humana. Os sons graves são menos perceptíveis em níveis de pressão sonora se comparados à percepção dos sons das frequências médias e altas, na audição humana. As curvas não são também paralelas, conforme pode-se ver no gráfico da Figura 5.
As Curvas NC abrangem a faixa de frequências de 63Hz a 8kHz, ignorando, portanto, frequências muito baixas comumente geradas por ruídos de trafego, máquinas de ar condicionado ou por motores de elevadores.
Figura 5: Valores das Curvas NC em bandas de 1/1 oitava
Fonte: OGASAWARA, 2006
2.19 – CRITÉRIO DE RUÍDO NR
O critério de ponderação de ruído NR, do termo em inglês Noise
Rating, é o mais usado na Europa. As curvas NR cobrem a região das
frequências graves até 31,5 Hz. Esse critério é definido para uma gama de níveis conforme ilustrado na Figura 6.
O critério NR também busca emular as características da audição humana.
Figura 6: Valores das Curvas NR em bandas de 1/1 oitava Fonte: http://www.engineeringtoolbox.com/nr-noise-rating-d_60.html
3. PARÂMETROS AVALIADOS
Nesse capítulo são apresentados os parâmetros acústicos avaliados nas duas salas de controle estudadas nessa pesquisa.
3.1 CURVA DA RESPOSTA OPERACIONAL DA SALA
A Curva da Resposta Operacional da Sala é o valor medido, em decibels, do Nível de Pressão Sonora gerado pelos monitores de áudio através da excitação de um sinal de mesma amplitude entre as frequências, como o ruído rosa, em bandas de oitava, 1/3 de oitava ou como podemos encontrar atualmente em até 1/48 de oitava. Dentre os vários parâmetros analisados nessa pesquisa, pode-se destacar a importância de se obter valores para a Curva da Resposta Operacional da Sala dentro da faixa de tolerância aceitável pela recomendação técnica EBU Tech. 3276 (1998). Neste trabalho as frequências foram medidas em bandas de 1/3 de oitava conforme o recomendado na EBU Tech. 3276 (1998).
3.2 TEMPO DE REVERBERAÇÃO
Desde a época em que Sabine propôs a equação para calcular o Tempo de Reverberação de uma sala, no inicio do século XX, diversos estudos foram feitos a fim de se caracterizar o comportamento acústico de ambientes. Atualmente existem vários parâmetros que são derivados do Tempo de Reverberação. O Tempo de Reverberação pode ser definido
como o tempo necessário para o decaimento de 60 dB na amplitude sonora em relação ao som inicial (EBU Tech. 3276, 1998). Isso significa um decaimento sonoro de um milhão de vezes em relação à potência original. A recomendação técnica EBU Tech. 3276 (1998) estabelece valores para o Tempo de Reverberação entre 0,2 e 0,4 s para salas de controle de estúdios de gravação. A tolerância para o Tempo de Reverberação segundo essa recomendação técnica varia em função do volume da sala. Neste trabalho, os valores acima 0,4 s serão considerados Tempos de Reverberação altos e os valores abaixo de 0,2 s serão considerados Tempos de Reverberação baixos.
3.3 CURVA DE ENERGIA NO TEMPO E A CURVA DE
SCHROEDER
No caso de ambientes pequenos, como as salas de controle, cada reflexão é importante e determinante no resultado do desempenho acústico na posição referência de audição. Essas reflexões podem causar efeitos indesejáveis, como filtro pente por exemplo. Para que se possa examinar o comportamento dessas reflexões, parâmetros como a Curva de Energia no tempo foram propostos.
Com a intenção de se obter um gráfico preciso do tempo de decaimento da energia, métodos para tal análise foram estudados por Schroeder. Em 1964, Schroeder apresentou o artigo "New Method of
Measuring Reverberation Time" na Acoustic Society of America (AES) e na
década de 60 Richard Heyser apresentou a patente do parâmetro TEF -
Time, Energy, Frequency - que utiliza o Energy Time Curve como parte do
seu sistema de medição (DAVIS; MARTINSON,1980)
A Curva de Energia no Tempo ou Energy Time Curve (ETC) apresenta graficamente a queda da energia no tempo, possibilitando, através dos picos de energia ilustrados na curva, a identificação de
reflexões especificas no ambiente. Dessa forma, pode-se realocar os objetos e monitores de áudio com a finalidade de reduzir a influência das primeiras reflexões.
Para obter o gráfico do ETC, um segundo sinal é derivado da resposta impulsiva. Esse novo sinal é similar ao original, porém há um defasagem de 90o, ou seja, quando um sinal está no valor máximo ou
outro está com valor igual a zero e vice-versa. O ETC é obtido pela somatória do valor RMS desses dois sinais. Esse gráfico mostra o Nível de Pressão Sonora em diferentes frequências. A amplitude e a Resposta em Frequência de cada reflexão derivam da medição da resposta impulsiva, através da transformada de Fourier. Medir as reflexões abaixo de 500 Hz pode ser difícil segundo a EBU Tech. 3276 (1998).
Outra forma de analisar as reflexões de um ambiente é através de um gráfico que combina valores do Nível de Pressão Sonora em função do tempo, frequência e energia. Esse gráfico recebe o nome de Waterfall, que Português significa "Cascata". Através do gráfico do Waterfall é possível analisar o decaimento dos modos acústicos nas baixas frequências em salas pequenas.
A Curva de Schroeder é mais apropriada para compreender o comportamento do Tempo de Reverberação, quando o objetivo principal é avaliar o decaimento da energia na sala. O ETC é melhor para identificar reflexões distintas (NEWELL, 2008).
3.4 - RUÍDO DE FUNDO
O Ruído de Fundo no caso de uma sala de controle é qualquer tipo de ruído não proveniente dos monitores de áudio. Podem-se exemplificar como geradores de Ruído de Fundo em uma sala de controle, os equipamentos, o condicionador de ar e o ruído externo que chega à sala de controle por meio da transmissão sonora.
4. ACÚSTICA DE SALAS DE CONTROLE EM ESTÚDIOS:
EVOLUÇÃO CRONOLÓGICA
Escutar e avaliar os instrumentos e vozes gravados são as principais tarefas executadas em uma sala de controle de um estúdio de gravação, porém para que se possa fazer uma boa avaliação são necessárias condições acústicas favoráveis no ambiente onde o áudio será reproduzido. A condição para essa avaliação acústica é feita através da análise de parâmetros que afetam diretamente o ouvinte. A caixa de monitoração e a qualidade acústica do ambiente são determinantes no resultado do áudio a ser avaliado.
Um estúdio de gravação tem como objetivo principal registrar as obras musicais dos artistas. O ambiente do estúdio deve ser confortável, aconchegante, silencioso e apto a proporcionar condições favoráveis para se criar e registrar a arte. O processo de composição e registro é longo e árduo. Pequenas alterações nesse processo podem fazer com que uma canção seja sucesso ou simplesmente caia no esquecimento. Podemos afirmar que as características acústicas de um estúdio podem significar a diferença entre se obter uma boa e uma má gravação, pois essas características afetam diretamente cada etapa do processo da captação dos instrumentos à masterização (PASSERI JR.; BISTAFA, 2002).
No momento em que os instrumentos musicais começaram a ser gravados em canais separados surgiu a necessidade de equilibrar a relação de intensidade do conjunto. Esse processo recebe o nome de mixagem. Essa gravação é monitorada em uma sala que recebe o nome de sala de controle, sala técnica, sala de monitoração ou control room. O
objetivo principal desse ambiente é permitir o controle da amplitude, equalização, processamento temporal, ou seja, reverberação artificial, ruído e distorção, alinhamento no tempo e processamento de dinâmica através de compressores e gates além de inúmeros aspectos técnicos de um evento acústico ao vivo ou pré-gravado. Nessa sala o engenheiro responsável monitora, também, o som que está sendo gravado. Essa monitoração envolve timbres, escolha de microfones, instrumentos musicais, amplificadores e todo aparato que compõe uma gravação.
Na época onde a gravação e mixagem eram feitas de forma totalmente analógica, todos os instrumentos voltavam do gravador para uma mesa ou console de monitoração. Nessa mesa o engenheiro poderia equalizar os instrumentos, adicionar efeitos, comprimir, automatizar volumes e uma infinidade de possibilidades. A sala de controle e as caixas de monitoração são as principais referências para os engenheiros de áudio e produtores musicais na monitoração do áudio a ser captado ou no caso de mixagens e masterizações do áudio já captado.
Um dos processos mais trabalhosos no projeto acústico de estúdios é alcançar uma Curva da Resposta Operacional balanceada em uma grande parte da sala de controle. A área ideal para monitoração em uma sala de controle é chamado de sweetspot. Durante o processo de mixagem, participam o engenheiro de áudio, o produtor e, em muitos casos, os artistas também estão presentes. Por isso é importante que a área para uma boa monitoração seja a maior possível. Esse espaço, geralmente, varia de acordo com as dimensões e o formato da sala.
4.1 PRIMEIRAS SALAS DE CONTROLE
O uso de tratamento acústico de estúdios começou a crescer na década de 50 com o crescimento da música pop e com o surgimento do formato estéreo. As salas de controle na época apresentavam uma
pequena quantidade de tratamento acústico distribuído de forma aleatória (VOETMANN, 2007). Nessa época era muito difícil medir os parâmetros acústicos de uma sala. Os equipamentos de medição acústica eram raros, pesados e caros. Os engenheiros de áudio construíam ou projetavam seus próprios consoles para mixagem, microfones e pré-amplificadores. Tudo era avaliado subjetivamente e o julgamento final era feito com base nos ouvidos desses engenheiros.
Voetmann (2007) afirma que não existem documentos que registrem muito sobre o tratamento acústico na década de 50. Os estúdios recebiam tratamento destinado à absorção por meio de placas perfuradas, afastadas da parede, que continham lã mineral em seu interior. Esse tipo de tratamento é eficaz para as frequências médias e altas. Não existem documentos da década de 50 que revelem um tratamento para as frequências mais baixas. Essa região de frequência parecia ter pouca importância nesse período.
Com a implementação do formato estéreo veio o desafio de projetar salas com simetria entre os lados direito e esquerdo da posição do engenheiro de mixagem para proporcionar uma imagem estéreo balanceada.
Em 1956, Michael Rettinger foi contratado para projetar o estúdio situado na torre da gravadora Capitol em Los Angeles. Um dos estúdios pode ser visto na Figura 7. Segundo Putnam (1980) o estúdio já tinha o Tempo de Reverberação controlado para as frequências mais baixas e também apresentava Tempo de Reverberação variável nas salas de gravação por meio de painéis acústicos. A sala de controle e a sala de gravação eram grandes, permitindo posteriormente a gravação de vários instrumentos simultaneamente, nesse mesmo ambiente.
Figura 7: Sala de controle do Capitol Studio Fonte: www.preservationsound.com/?p=4133
Na década de 60 já era possível encontrar projetistas consagrados e de extrema importância na história da acústica de estúdios como Tom Hidley. Hidley começou a projetar salas com caixas de monitoração suspensas e com grande quantidade de absorção. Nessa época a maioria das salas era praticamente como uma câmara semi-anecóica, onde somente a superfície do piso proporcionava reflexões. Uma vez que a principal função das salas de controle é simular, acusticamente, o ambiente residencial onde o produto final será reproduzido, essa alta quantidade de absorção não é recomendada (VOETMANN, 2007).
Tom Hidley realizou, nessa época, projetos onde certas características acústicas ainda são preservadas nos dias atuais. As caixas de monitoração eram embutidas na parede frontal; esse tipo de configuração recebe o nome de flush mount monitors ou far-field. O teto e o fundo da sala não deveriam provocar reflexões. É comum encontrar salas de controle com essas características até o presente momento. As salas, nos projetos de Hidley, já possuíam alta simetria no plano mediano central, entre os monitores direito e esquerdo, e Tempo de Reverberação
era baixo também nas baixas frequências devido à alta absorção nessa faixa de frequência.
Por motivos não tão bem explicados, eram recomendadas, nessa época, que as primeiras reflexões provenientes da parede frontal fossem difusas. É possível que essas reflexões tenham sido aceitas devido ao vidro, encontrado frequentemente na parte frontal dos estúdios. Esse vidro é necessário para que exista uma comunicação visual do engenheiro de áudio e do produtor com o músico que esta tocando o instrumento a ser gravado na sala de gravação ou living room.
Em seus primeiros projetos, Hidley utilizava um refletor de teto acima da posição do engenheiro de mixagem (VOETMANN, 2007). É comum encontrar nos dias atuais estúdios com difusores acústicos no teto, como o estúdio ilustrado na Figura 8.
Figura 8: Amsterdam Mastering Studio, Projetado por Thomas Jouanjean da Aorthward Acoustics, possui difusores no teto da sala.
Com o intuito de se obter boa absorção nas frequências baixas, Tom Hidley desenvolveu o bass trap, que são "armadilhas" construídas para a absorção das frequências baixas, ou seja, a região do grave. Os bass traps normalmente ficam alojados nos cantos e nas extremidades das salas, pois essa é a região onde existe maior concentração das ondas estacionárias. Eles são construídos como barreiras verticais de lã mineral.
4.2 MODELOS DE SALAS DE CONTROLE
4.2.1 SALAS CONTROLADAS GEOMETRICAMENTE
"Até a década de 70 a grande maioria dos estúdios não possuía um bom tratamento acústico" (NEWELL, 2008). A partir deste momento, um enorme esforço foi feito internacionalmente a fim de criar o "projeto ideal para a sala de controle”.
Tom Hidley da Westlake Audio introduziu na década de 70 o projeto que foi chamado permutável ou Interchangeable, mostrado na Figura 9. O Tempo de Reverberação destas salas era inferior a 0,3 s. Muitos bass traps eram incorporados tentando manter a reverberação das baixas frequências em uniformidade com as médias frequências e amenizar também o efeito das ondas estacionárias.
Figura 9: Planta, corte e vista da Sala Permutável - projetada por Tom Hidley - a) Planta b) Foto interna c ) Corte entre X e Y
Fonte: NEWELL, 2008 (Tradução do autor).
A equalização dos monitores era necessária para nivelar o espectro de frequências. Rapidamente foi possível perceber que controlar o Tempo de Reverberação e o tempo entre o som refletido e o direto não era o suficiente para descrever as características sônicas de uma sala (NEWELL, 2008).
4.2.2 LEDE - LIVE-END-DEAD-END ROOM
Com a intenção de quantificar a qualidade sonora de uma sala de controle, medidas do Nível de Pressão Sonora em função de frequência começaram a ser utilizadas. A técnica de medição foi introduzida por Richard Heyser no final da década de 60 para outros propósitos. Como ainda é comum nos dias atuais, um ruído rosa era gerado em cada caixa de monitoração e um microfone omnidirecional era posicionado no local onde fica o engenheiro de mixagem. O sinal medido era analisado em bandas de 1/3 de oitava e essa curva recebia o nome de house curve1,
que pode ser traduzido "curva da casa" ou curva do Nível de Pressão Sonora em função da frequência. Essa técnica de medição começou a ser usada por Don Davis e Chips Davis e muitos outros perceberam que as primeiras reflexões geravam uma coloração indesejada que resulta no filtro pente. A partir dessas percepções iniciou-se uma forte tendência a projetos onde a parte frontal da sala continha alta quantidade de absorção.
Em 1975, Manfred R Schroeder propôs difusores criados com a finalidade de serem utilizados em ambientes destinados à música clássica, que apresentaram ótimos resultados quando empregados em estúdios de gravação. Esses difusores eram colocados no fundo da sala para evitar reflexões especulares e proporcionar a impressão sonora de um ambiente maior.
Em 1979, Don Davis e Chips Davis apresentaram um projeto acústico para salas de controle em estúdios que se tornou referência e foi utilizado na maioria dos estúdios da época. O nome Live-End-Dead-End foi atribuído ao projeto, porque uma metade da sala recebe grande quantidade de tratamento para absorção e a outra metade da sala é viva, recebendo difusores como os de Schroeder, conforme se observa na
1 House Curve por ser traduzido como "curva da casa". Refere-se à resposta, medida, da amplitude
Figura 10. A parte frontal da sala era acusticamente morta, com a finalidade de amenizar as primeiras reflexões, evitando o filtro pente e possibilitando escutar o efeito causado pelas primeiras reflexões provenientes do áudio previamente gravado.
Figura 10: Sala de controle modelo Live-End-Dead-End (LEDE) Fonte: O próprio autor
Uma vez que o ambiente anecóico deveria ser evitado, o fundo da sala era responsável por gerar as reflexões desejadas, porém essas reflexões não deveriam ser especulares. Nos projetos LEDE a sala deve ser simétrica no plano mediano e o Tempo de Reverberação deve ser bem controlado em todo o espectro de frequência.
4.2.3 SALA HÍBRIDA
Ishii e Mizutani (1982) apresentaram uma proposta, na convenção da AES – Audio Engineer Society – em Anaheim, como solução do dilema para uma sala de audição neutra, onde o resultado de ambiente anecóico + ambiente reverberante seria o novo padrão de sala.
O projeto contava com grande quantidade de absorção em uma ampla faixa de frequências, conforme ilustrado na Figura 11. Isso era possível através do uso de painéis e nichos com materiais absorventes com até 2 m de profundidade. O Tempo de Reverberação deste padrão de salas era de aproximadamente 0,4 s. Suas paredes rígidas não apresentavam qualquer paralelismo para evitar o flutter echo.
A perda de dois metros de profundidade em cada uma das três paredes superficiais somada à distância necessária para atingir a absorção de frequências baixas tornava as salas com este tipo de projeto muito grandes e caras (NEWELL, 2008).
Figura 11: Sala híbrida. a) Solução proposta para sala de audição neutra. b) Distribuição dos materiais de absorção e reflexão na sala. c) Visão aérea do traçado de raio no ambiente
Fonte: adaptada de NEWELL, 2008
4.2.4 ZONA LIVRE DE REFLEXÕES
O princípio do projeto acústico baseado na Zona Livre de Reflexão ou Reflection Free Zone - (RFZ) começou no ano de 1984 a partir um grupo de projetistas e de uma empresa fabricante de difusores. O intuito
era direcionar as reflexões, através da geometria da sala para os difusores alocados no fundo da sala, conforme ilustrado na Figura 12, sem que essas primeiras reflexões passassem pela área de mixagem. Esse princípio é como uma extensão do LEDE, uma vez que a principal intenção em ambos os casos era amenizar as primeiras reflexões e criar boa difusão no fundo da sala de controle, porém a parte frontal nessa concepção era desprovida de absorção e de certa forma confrontava com muitos estúdios grandes da época que foram construídos na concepção LEDE. As primeiras reflexões são indesejadas também nas salas de controle para que as primeiras reflexões do áudio gravado, provenientes da sala de gravação, possam ser escutadas. As primeiras reflexões do áudio gravado não podem ser falseadas pelas primeiras reflexões da sala de controle.
Figura 12: Zona livre de reflexão - RFZ
Fonte: www.mariobon.com/Articoli_Glossario/ambiente_01a.htm
O principal argumento para justificar esse princípio foram os testes realizados por meio da técnica Time Delay Spectrometry (TDS). Alguns
autores questionaram esse argumento, uma vez que as medições eram feitas com apenas um microfone omnidirecional com a intenção de simular a audição humana (VOETMANN, 2007).
Atualmente podemos encontrar sistemas de microfonação que simulam o sistema auditivo humano. Esse produto contém dois microfones omnidirecionais com espaçamento similar à distância entre os dois ouvidos dos seres humanos. Esses microfones são separados por uma cabeça, normalmente feita de material plástico e muitas vezes com um tronco feito do mesmo material. O nome atribuído a esse sistema de captação para medições é Dummy Head.
4.2.5 PROJETO DE IMAGEM CONTROLADA
Até a década de 90 os Estados Unidos se destacaram como principal contribuinte para soluções acústicas a serem implementadas em salas de controle de estúdios de gravação. O crescimento era motivado por grandes empresas do mercado fonográfico. Entre os anos de 1992 e 1993, a Europa realizou sua primeira contribuição efetiva, apresentando novas propostas para o tratamento acústico de salas de controle. A British
Broadcast Corporation (BBC), através de Bob Walker, apresentou o
conceito de projeto Controlled Image Design (CID), que pode ser traduzido como projeto de imagem controlada (VOETMANN,2007). Nesse projeto não deve haver primeiras reflexões na área de mixagem, da mesma forma que no princípio RFZ e no LEDE. A principal diferença é que nessa solução apresentada pela BBC esse direcionamento é totalmente geométrico, conforme nos mostra a Figura 13.
Figura 13: Projeto de imagem controlada por Bob Walker - a) Corte lateral b) Planta do modelo Fonte: NEWELL, 2008 (Tradução do autor)
Na Figura 14 pode-se ver a foto de uma sala de controle construída com base nessa proposta. Uma vez que havia pouco tratamento para absorção, o Tempo de Reverberação apresentava valores entre 0,3 e 0,4 s. As primeiras reflexões, até 20 ms deveriam estar abaixo de 15 dB na posição do engenheiro de áudio (VOETMANN, 2007).
a )
b )
Figura 14: Sony Music M1 por Paul Ellis - CID Fonte: HOWARD; ANGUS, 2009
A BBC construiu diversas salas nesse formato. Elas eram avaliadas com o sistema Maximum Length Sequences System Analyzer (MLSSA) e documentadas mostrando que as medições acústicas realizadas alcançaram os resultados esperados. Uma característica própria nesse modelo de sala é a pequena quantidade de absorção, que se assemelha muito aos locais onde o áudio finalizado normalmente é reproduzido, os quais não recebem nenhum tratamento específico para a redução do Tempo de Reverberação em baixas frequências. A execução e projeto deste tipo de sala não são simples. Sua principal vantagem é trabalhar bem com monitores não fixos e mais próximos do engenheiro de áudio, também chamados de nearfield.
A diferença entre essa concepção e a concepção Zona Livre de Reflexão é que esse tipo de projeto de sala de controle também considera o uso de pequenos monitores independentes, que não são embutidos, como uma alternativa de monitoração de áudio (KLEINER; TICHY, 2014).
