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En acústica, nos referimos a la resonancia para identificar la característica repetición de una onda en una sala, que viene determinada por la frecuencia de dicha onda y de las dimensiones de la sala. Es la consecuencia de las reflexiones sucesivas de la onda en las paredes paralelas y opuestas de la sala. A estas reflexiones también se les puede denominar modos propios de una sala.

Las resonancias son una de las principales causas de coloración del sonido, y si no se controlan, pueden afectar significativamente la claridad y precisión del audio en cualquier entorno acústico.

Principio de las resonancias

Las resonancias se producen cuando el sonido interactúa con las dimensiones físicas de una sala o un objeto y coincide con la frecuencia de resonancia de ese espacio/objeto. En espacios cerrados, como estudios de grabación, las resonancias acústicas más comunes se dan en las frecuencias bajas debido a la longitud de onda más larga de estas frecuencias.

Ondas estacionarias: Las resonancias acústicas suelen ser causadas por ondas estacionarias que se forman por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud y longitud de onda, que avanzan en sentido opuesto.

Los puntos donde interfieren de manera destructiva se denominan nodos y en los que interfieren de manera no destructiva antinodos.
Frecuencia de resonancia: Cada espacio tiene frecuencias de resonancia específicas que dependen de las dimensiones del mismo. Las tres dimensiones principales de una habitación (largo, ancho y alto) crean resonancias particulares en las frecuencias correspondientes a esas longitudes de onda.

Calcular la frecuencia de resonancia

Una onda estacionaria tiene el doble de longitud que la distancia que hay entre las paredes paralelas de una sala, así que la frecuencia de resonancia de una sala se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

f = c / 2d

f es la frecuencia de resonancia.
c es la velocidad del sonido en el aire (aproximadamente 343 m/s a temperatura ambiente).
d es la distancia entre las paredes paralelas.

Por ejemplo, en una sala donde dos paredes están separadas por 3 metros, la frecuencia de resonancia sería:

f = 343 / 2 · 3 = 57,5 Hz

Esto significa que habrá una resonancia significativa alrededor de los 57 Hz, una frecuencia grave que puede verse amplificada de manera anómala en ese espacio, pero la sala puede tener otras frecuencias de resonancias, como los armónicos de esa frecuencia: 115 Hz, 172,5 Hz, etc.

Frecuencia de Schroeder o de corte

Existe una frecuencia que marca las zonas de comportamiento característico de una sala, denominada frecuencia de Schroeder o de corte.

Por debajo de esa frecuencia, se dice que la sala tiene un comportamiento modal u ondulatorio y se ha de tratar con resonadores. Por encima, la sala se dice que tendrá un comportamiento como rayos/partículas, por lo que hay que aplicar un tratamiento de difusores y absorbentes.

Esta frecuencia de Schroeder depende de parámetros como el tiempo de reverberación y del volumen de la sala. Es decir, cuando la sala es muy grande, la frecuencia será muy baja y tendrá poco comportamiento modal, así que no tendremos problemas con nodos y antinodos que coincidan con modos propios de resonancia.

Frecuencia límite

Según aumenta la frecuencia, llega un momento en el que la concentración de modos propios es tal que equivale a la ausencia de los mismos, eliminando así la coloración de la sala.

Para hallar la frecuencia límite a partir de la cual los modos influyen de forma prácticamente nula en la calidad acústica de una sala, recurrimos a la siguiente fórmula:

fmax = 1849 · √(RTmid / V)

RTmid es el tiempo de reverberación medio en segundos (entre 500 Hz y 1 kHz).
V es el volumen de la sala expresado en m3.

De dicha expresión se deduce que para salas de menor tamaño (y por tanto menor volumen) el efecto de los modos propios será mucho mayor en relación a salas con un mayor tamaño y volumen, donde éstos apenas serán apreciables.

Tipos de modos propios

Teniendo en cuenta la forma en la que las ondas estacionarias son generadas, podemos distinguir entre los siguientes tipos de modos propios:

Modos axiales: Son los más prominentes y ocurren entre dos superficies opuestas, como las paredes, el techo o el suelo. Estos modos tienden a tener un gran impacto en las frecuencias graves.
Modos tangenciales: Involucran cuatro superficies (por ejemplo, dos paredes laterales, el techo y el suelo). Son menos fuertes que los modos axiales, pero siguen afectando al sonido de la sala.
Modos oblicuos: Ocurren cuando las reflexiones de sonido involucran seis superficies a la vez (todas las paredes, techo y suelo). Tienen el menor impacto en comparación con los modos axiales y tangenciales, pero contribuyen a la complejidad acústica del espacio.

Efectos negativos de las resonancias

Las resonancias acústicas no controladas pueden causar varios problemas en la reproducción y grabación de sonido en un espacio cerrado:

Coloración del sonido: La coloración ocurre cuando ciertas frecuencias son amplificadas debido a la resonancia. Esto provoca que el sonido escuchado en el espacio no sea una representación fiel del audio original, lo que puede dificultar la mezcla y masterización en estudios de grabación.
Frecuencias fantasma (nodos y antinodos): En algunas áreas de la sala, las ondas estacionarias amplificarán las frecuencias, creando nodos, mientras que en otras las cancelarán, creando antinodos. Esto puede hacer que las frecuencias graves o bajas suenen desproporcionadamente fuertes en algunos puntos de la sala y demasiado débiles en otros.
Falta de claridad en el sonido: Las resonancias pueden añadir una "cola" indeseada al sonido, haciendo que ciertos tonos parezcan más prolongados de lo que realmente son. Esto es particularmente problemático en grabaciones de instrumentos con tonos graves, como bajos o bombos, donde las resonancias pueden afectar la definición.

Herramientas para detectar resonancias

La detección y corrección de resonancias acústicas requiere herramientas y técnicas de medición precisas:

Software de medición acústica: Utilizar un software como Smaart, Room EQ Wizard (REW) o Dirac Live permite medir la respuesta de frecuencia de una sala y detectar las frecuencias donde las resonancias son más problemáticas.
Micrófonos de medición: Los micrófonos de medición se utilizan para captar la respuesta acústica completa de una sala. Estos micrófonos, junto con el software de análisis, te permiten visualizar las resonancias y las áreas problemáticas.

Después de entender cómo las resonancias pueden alterar el comportamiento del sonido en un espacio, es momento de hablar sobre la inteligibilidad. Este concepto se refiere a la claridad con la que percibimos el sonido, especialmente el habla, y cómo diferentes factores acústicos pueden mejorar o dificultar su comprensión.