Teatro 'P'
Theater 'P'
Proyecto de reacondicionamiento acústico y refuerzo sonoro
Acoustic reconditioning and sound reinforcement project
Acoustic reconditioning and sound reinforcement project
Volumen: 87964 m3
Estado: Proyecto
Estado: Proyecto
Ubicación: Nevada, Estados Unidos
Diseño acústico: Agustín Y. Arias
Presentación: Enero de 2022
Diseño acústico: Agustín Y. Arias
Presentación: Enero de 2022
Volume: 87964 m3
Status: Project
Location: Nevada, USA
Acoustic design: Agustín Y. Arias
Date of presentation: January 2022
El desafío acústico
The acoustic challenge
El teatro está destinado para diversos tipos de presentaciones las cuales pueden o no requerir del uso de un sistema de amplificación electroacústico. Tiene un gran volumen de aproximadamente 88000 m3 y cuenta con 4900 asientos para la audiencia. Tal magnitud implica un desafío para alcanzar un tiempo de reverberación lo más uniforme posible fundamentalmente a frecuencias medias, en el orden de los 1,5 segundos.
Con un ancho máximo y altura de 82,60 y 26,30 m respectivamente, se debe tener mucha precaución con la existencia de posibles ecos. Es decir, este es un caso típico en el que se busca evitar reflexiones sonoras tardías de alto contenido energético. Es por esto que no solo se debe prestar atención al uso de materiales absorbentes, sino que además el diseño y forma de un cielorraso suspendido que genere reflexiones tempranas para mejorar la claridad en todas las zonas de audiencia.
The theater is intended for various types of presentations which may or may not require the use of an electroacoustic amplification system. It has a large volume of approximately 88,000 m3 and has 4,900 seats for the audience. Such a magnitude implies a challenge to achieve a reverberation time that is as uniform as possible, fundamentally at medium frequencies, in the order of 1.5 seconds.
With a maximum width and height of 82.60 and 26.30 m respectively, great care must be taken with the existence of possible echoes. In other words, this is a typical case in which late sound reflections with high energy content are sought to be avoided. This is why attention should not only be paid to the use of absorbent materials, but also to the design and shape of a suspended ceiling that generates early reflections to improve clarity in all audience zones.
El diseño acústico
The acoustic design
En primera instancia se efectuaron diversas pruebas geométricas para evaluar posibles curvaturas y ubicaciones del cielorraso suspendido. El objetivo es alcanzar un diseño que permita direccionar primeras reflexiones a todas las áreas de audiencia y que las mismas se encuentren dentro de los 50 ms siguientes a la llegada del sonido directo. Para esto se utilizó una fuente acústica omnidireccional ubicada sobre el escenario. Este análisis y diseño es uno de los puntos más importantes para garantizar que no existan ecos.
También se observa que el encuentro entre el techo y la pared trasera forma un ángulo > 90º, evitando reflexiones directas hacia el escenario. Esto mismo se aplicó a la pared trasera debajo del balcón.
In the first instance, various geometric tests were carried out to evaluate possible curvatures and locations of the suspended ceiling. The objective is to achieve a design that allows directing first reflections to all audience areas and that they are within 50 ms after the arrival of direct sound. For this, an omnidirectional acoustic source located on the stage was used. This analysis and design is one of the most important points to guarantee that there are no echoes.
It is also observed that the meeting between the ceiling and the rear wall forms an angle > 90º, avoiding direct reflections towards the stage. The same applied to the rear wall under the balcony.
Diseño de cielorraso suspendido. Primeros bocetos. Suspended ceiling design. First sketches
Diseño final del cielorraso suspendido. Final design of the suspended ceiling.
Una vez definido el cielorraso suspendido se procedió al modelado del teatro con un grado "medio" de simplificaciones geométricas. De este modo, las simulaciones acústicas resultantes serán precisas y no consumirán un tiempo de cómputo excesivo a la vez que no se perderán detalles importantes de las superficies principales. En el mismo se observan veinticinco áreas de audiencia (planos verdes) sobre las cuales se mapearán los parámetros estadísticos. Para el análisis geométrico se ubicaron diecisiete posiciones de escucha (asientos).
Estas evaluaciones acústicas se realizaron utilizando una fuente omnidireccional ideal sobre el escenario. El diseño del refuerzo sonoro se llevó a cabo una vez ajustados los parámetros acústicos principales con este método.
Todos estos análisis y simulaciones se realizaron con el programa EASE v.4.4 y su módulo AURA.
Once the suspended ceiling was defined, the theater was modeled with a "medium" degree of geometric simplifications. In this way, the resulting acoustic simulations will be accurate and will not consume excessive computation time while important details of the main surfaces will not be lost. Twenty-five audience areas (green planes) are observed on which the statistical parameters will be mapped. For the geometric analysis, seventeen listening positions (seats) were located.
These acoustic evaluations were performed using an ideal omnidirectional source on stage. The sound reinforcement design was carried out after adjusting the main acoustic parameters with this method.
All these analyzes and simulations were carried out with the EASE v.4.4 program and its AURA module.
Modelo de simulación acústico. Acoustic simulation model.
Modelo de simulación interactivo. Interactive simulation model.
La propuesta acústica y electroacústica
The acoustic and electroacoustic proposal
The acoustic and electroacoustic proposal
Los principales parámetros acústicos a evaluar mediante simulaciones son: tiempo de reverberación según la fórmula de Eyring (utilizada una vez incorporados los materiales absorbentes) y el método de Schroeder (a partir de los reflectogramas generados mediante el trazado de rayos), claridad de la voz (C50), índice de transmisión de la palabra (STI) y respuesta en frecuencia.
En recintos de estas dimensiones resulta importante agregar absorción sonora con extremo cuidado en lo que respecta a cantidad de superficie y sintonización de resonadores que permitan obtener un tiempo de reverberación lo más uniforme posible. En este sentido se plantea la instalación de paneles de madera perforada en los muros laterales de mayor tamaño, es decir, aquellos que limitan con los muros del escenario. Las características constructivas y de montaje de estos paneles son las siguientes:
> Diámetro de perforación: 10mm.
> Distancia entre ejes: 16mm.
> %Perforado: 30%.
> Espesor de lana de vidrio posterior: 50mm
> Cámara de aire posterior: 350mm
> Absorbente apoyado sobre panel
El resto de los muros laterales se revistió en madera contrachapada. Los muros traseros se cubrieron con paneles rígidos de lana de vidrio de 2" para minimizar la energía de las reflexiones que vuelven hacia el escenario.
The main acoustic parameters to be evaluated through simulations are: reverberation time according to the Eyring formula (used once the absorbent materials have been incorporated) and the Schroeder method (from reflectograms generated by ray tracing), voice clarity (C50), speech transmission index (STI) and frequency response.
In enclosures of these dimensions, it is important to add sound absorption with extreme care in terms of the amount of surface and tuning of resonators that allow obtaining a reverberation time that is as uniform as possible. In this sense, the installation of perforated wood panels is proposed in the larger side walls, that is, those that border the walls of the stage. The construction and assembly characteristics of these panels are as follows:
> Drilling diameter: 10mm.
> Distance between perforations: 16mm.
> % Perforated: 30%.
> Rear glass wool thickness: 50mm
> Rear air chamber: 350mm
> Absorbent supported on panel
> Distance between perforations: 16mm.
> % Perforated: 30%.
> Rear glass wool thickness: 50mm
> Rear air chamber: 350mm
> Absorbent supported on panel
The rest of the lateral walls were covered in plywood. The rear walls were covered with rigid 2" glass wool panels to minimize energy reflections back onto the stage.
Materiales acústicos empleados. Acoustic materials used.
El estudio de los parámetros acústicos descritos más arriba se efectuó utilizando una fuente acústica omnidireccional sobre el escenario sobre los 17 puntos de escucha.
Luego se instalaron dos configuraciones de arreglos lineales para evaluar su cobertura sobre las áreas de audiencia. Se utilizaron altavoces JBL VerTec en ambos casos. La primera configuración incorpora doce modelos VT4889, mientras que la segunda, pensada para cubrir exclusivamente las primeras filas, cuenta con tres modelos VT4887.
The study of the acoustic parameters described above was carried out using an omnidirectional acoustic source on stage over the 17 listening points.
Two line array configurations were then installed to assess their coverage over the audience areas. JBL VerTec loudspeakers were used in both cases. The first configuration incorporates twelve VT4889 models, while the second, designed to exclusively cover the first rows, has three VT4887 models.
Sistema de line arrays. Line arrays system.
Los resultados
The results
Tiempo de reverberación Eyring
Eyring reverberation time
Tiempo de reverberación Eyring. Eyring reverberberation time.
Estudios acústicos realizados mediante simulación. Acoustic studies carried out by simulation
Los resultados obtenidos indican un tiempo de reverberación suficientemente uniforme en frecuencias medias, tal como se había proyectado. Esto se verificó con ambos métodos, el estadístico (Eyring) y el geométrico (Schroeder), con algunos desvíos en frecuencias bajas en este último, aunque manteniéndose dentro de las tolerancias indicadas.
En cuanto a la cobertura espacial del sistema de refuerzo sonoro planteado, se observa una gran uniformidad en todas las áreas de audiencia del teatro.
Los parámetros ligados a la inteligibilidad de la palabra (STI) y claridad de la voz (C50) se encuentran dentro de los niveles recomendados para este tipo de espacios.
A partir de los histogramas calculados no se aprecian reflexiones sonoras tardías con alto contenido energético (ecos).
Los resultados de los principales parámetros son:
Tiempo de reverberación ≈ 1,45 segundo a frecuencias medias
C50 > 2 dB a frecuencias medias
STI ≈ 0,63
Respuesta en frecuencia uniforme en las bandas de interés
The results obtained indicate a sufficiently uniform reverberation time in medium frequencies, as had been projected. This was verified with both the statistical (Eyring) and the geometric (Schroeder) methods, with some deviations at low frequencies in the latter, although remaining within the indicated tolerances.
Regarding the spatial coverage of the proposed sound reinforcement system, a great uniformity is observed in all the audience areas of the theater.
The parameters linked to speech intelligibility (STI) and voice clarity (C50) are within the recommended levels for this type of space.
From the calculated histograms, late sound reflections with high energy content (echoes) are not appreciated.
Regarding the spatial coverage of the proposed sound reinforcement system, a great uniformity is observed in all the audience areas of the theater.
The parameters linked to speech intelligibility (STI) and voice clarity (C50) are within the recommended levels for this type of space.
From the calculated histograms, late sound reflections with high energy content (echoes) are not appreciated.
The results of the main parameters are:
Reverberation time ≈ 1.45 second at mid frequencies
C50 > 2 dB at mid frequencies
STI ≈ 0.63
Frequency response uniform in the bands of interest
Las conclusiones
The conclusions
Este proyecto abarcó varios aspectos en el diseño acústico de una sala. En primer lugar, se analizó la morfología original de la sala con el fin de realizar una aproximación de acústica geométrica mediante el trazo de rayos sonoros. El objetivo fue, por un lado, detectar la existencia de posibles reflexiones tardías con alto contenido energético que podrían percibirse como ecos, situación completamente indeseada. La ruptura de los ángulos rectos (90º) entre los muros posteriores y el techo y el cielorraso bajo el balcón respectivamente, evitan la llegada de primeras reflexiones de vuelta al escenario. A su vez, en esta etapa se diseñó el cielorraso suspendido para garantizar la llegada de reflexiones tempranas en las áreas de audiencia, alcanzando formas y curvaturas óptimas.
Luego, diversas pruebas fueron llevadas a cabo para agregar absorción en las superficies límites del teatro buscando un equilibrio en cuanto a coeficientes de absorción y superficie cubierta para obtener un tiempo de reverberación lo más uniforme posible en el entorno de los 1,50 segundos a frecuencias medias.
Garantizado esto, en la siguiente etapa se diseñó e implementó un sistema de electroacústico de refuerzo mínimo para cubrir de manera uniforme las áreas de audiencia, sin que existan zonas de cancelaciones o sobra acústica.
Los resultados obtenidos para todos los parámetros de interés se encuentran dentro de lo proyectado y en cumplimiento de las recomendaciones para este tipo de espacios multifuncionales.
This project covered several aspects in the acoustic design of a room. Firstly, the original morphology of the thetater was analyzed in order to make an approximation of geometric acoustics by tracing sound rays. The objective was, on the one hand, to detect the existence of possible late reflections with high energy content that could be perceived as echoes, a completely undesirable situation. The rupture of right angles (90º) between the rear walls and the ceiling and the ceiling below the balcony, respectively, prevent the arrival of first reflections back on stage. At the same time, at this stage the suspended ceiling was designed to guarantee the arrival of early reflections in the audience areas, achieving optimal shapes and curvatures.
Then, various tests were carried out to add absorption to the limit surfaces of the theater seeking a balance in terms of absorption coefficients and covered surface to obtain a reverberation time as uniform as possible nearly to 1.50 seconds at medium frequencies.
Guaranteed this, in the next stage a minimal reinforcement electro-acoustic system was designed and implemented to uniformly cover the audience areas, without there being cancellation zones or acoustic "shadows".
The results obtained for all the parameters of interest are within the projected and in compliance with the recommendations for this type of multifunctional spaces.
Then, various tests were carried out to add absorption to the limit surfaces of the theater seeking a balance in terms of absorption coefficients and covered surface to obtain a reverberation time as uniform as possible nearly to 1.50 seconds at medium frequencies.
Guaranteed this, in the next stage a minimal reinforcement electro-acoustic system was designed and implemented to uniformly cover the audience areas, without there being cancellation zones or acoustic "shadows".
The results obtained for all the parameters of interest are within the projected and in compliance with the recommendations for this type of multifunctional spaces.
