Principios básicos del funcionamiento de un sistema Line Array

Jorge, un lector del blog ha dejado un comentario en mí artículo "Construcción de una caja acústica" donde pregunta: "sería posible conseguir un modelo de cajas acústicas line array y explicar su ingeniería desde el punto de vista del rendimiento del sonido".

A modo de pequeña introducción diré que cuando se desea sonorizar sitios más o menos grandes tanto en espacios abiertos como cerrados nos podemos encontrar con el problema de las reflexiones en superficies cercanas, sobre todo en recintos cerrados, pudiéndose reflejar el sonido en los techos produciendo reverberaciones y sonidos indirectos que en ocasiones pueden ser más fuertes que el sonido directo que proviene de los altavoces.

Para evitar esta clase de sonidos indeseados se intenta conseguir una configuración en la distribución de los altavoces tratando de dirigir el sonido hacia donde nos interesa, esto es, hacia el público y no hacia los otros elementos que nos puedan producir distorsiones, en definitiva, tratamos de intentar obtener una mayor directividad.

Para ello los altavoces se agrupan en columnas o disposición vertical también llamados line-array.

La principal ventaja de este método de agrupación de altavoces es que se consigue una gran directividad en el plano vertical, ya que en este plano se reduce el ángulo de cobertura a la mitad cada vez que doblamos el número de altavoces, manteniendo a su vez el mismo ángulo de cobertura en el plano horizontal, con ello conseguimos dirigir el sonido hacia donde nos interesa.

Arriba ángulos de cobertura en el plano vertical, abajo en el plano horizontal.

Otra de las cualidades que poseen estos sistemas es cómo distribuyen el sonido y cómo afecta eso al nivel de presión sonora conforme nos vamos alejando de la fuente de sonido.

Para intentar entender mejor esto hay que diferenciar entre fuentes de sonido puntual (por ejemplo un solo altavoz), y fuentes de sonido lineal (como puede ser una agrupación de altavoces en columna -line-array-).

En las fuentes de sonido puntual el sonido se aleja en forma de ondas esféricas por lo que cuando duplicamos la distancia entre el oyente y nuestro único altavoz el nivel de presión sonora se atenúa 6 dB debido a que la superficie que tiene que irradiar el altavoz a esa distancia aumenta conforme nos vamos alejando, siendo esta superficie igual al cuadrado de la distancia que separa al oyente del altavoz, (se podría decir que al disminuir 6 dB nuestro oído lo percibe como si hubiéramos bajado el volumen a la mitad).

Propagación del sonido en una fuente puntual.

Sin embargo con la columna de altavoces la fuente de sonido es lineal por lo que el sonido no se aleja en forma de ondas esféricas como en el anterior caso, sino que lo hace en forma “cilíndrica”, de tal modo que al duplicar la distancia entre nuestra columna de altavoces y el oyente, la superficie que tiene que irradiar los altavoces ya no crece con el cuadrado de la distancia como antes, sino de forma más lenta, (recordemos que el ángulo de cobertura se ha estrechado por arriba y por abajo), con lo que la directividad es mayor, consiguiendo una atenuación de 3 dB.
 

Propagación de sonido en una fuente lineal.

De este modo partiendo de una misma potencia, si agrupamos los altavoces en una columna o line-array, podemos cubrir más distancia y llegar más lejos con unos niveles de presión sonora aceptables más que con un sistema tradicional, o dicho de otra forma, con menos potencia la gente que está más alejada del escenario seguirá escuchando la música lo suficientemente alto como para escucharla bien.

En resumen, que cuando nos vamos alejando duplicando la distancia, el nivel de presión sonora va atenuándose 3 dB con un sistema line-array, en contraposición de los 6 dB que se atenúan con un sistema tradicional, reduciéndose así las perdidas.

Nota, espero haber resuelto tu pregunta ya que hace mucho tiempo que estudié esto y ya no tengo los conocimientos tan frescos como antes.