8.6. Espacialización con Ambisonics

Ambisonics es una técnica de grabación del sonido, inventada por Michael Gerzson a principios de la década de 1970, que emplea un micrófono especialmente desarrollado para los fines buscados. La característica principal de ese micrófono –denominado en inglés soundfield microphone– radica en que combina varias cápsulas, con el propósito de captar información direccional sobre las tres dimensiones del espacio (ejes x, y, z) e información omnidireccional. La grabación así obtenida, convenientemente decodificada, reproduce fielmente las cualidades espaciales existentes al momento de grabar.

Una ventaja importante de esta técnica es que la grabación puede ser decodificada para diferente cantidad de parlantes, dispuestos en diversas configuraciones. Un mismo registro puede ser reproducido en dos dimensiones, utilizando cuatro parlantes dispuestos en un cuadrado, o seis en un hexágono, u ocho en una circunferencia, entre otras combinaciones. O bien, en tres dimensiones, empleando ocho parlantes ubicados en los vértices de un cubo imaginario que tiene al oyente como centro. Durante la reproducción, todos los parlantes contribuyen a recrear alrededor del sujeto los movimientos del aire que rodeaban al micrófono durante la toma de sonido.

Resulta interesante, además, que aun cuando no contemos con el micrófono en cuestión, es posible simular su uso mediante un algoritmo de codificación. En la versión más básica de Ambisonics, denominada de primer orden, las señales que se obtienen se denominan X, Y, Z y W. Las tres primeras son las que contienen información direccional, mientras que la cuarta (W) es omnidireccional. El proceso de decodificación de estas señales, para un arreglo particular de parlantes, se realiza mediante combinaciones entre ellas. De este modo, codificando una señal monofónica, y luego decodificándola para una configuración de parlantes elegida, es posible simular una fuente virtual en un espacio bidimensional o tridimensional.

Las ecuaciones de codificación que nos permiten simular una fuente virtual en una posición determinada del espacio (x, y, z) son:

donde s(n) es la señal monofónica a especializar, y x, y y z son las coordenadas cartesianas donde queremos ubicar la fuente virtual. Debemos prestar especial atención al resultado de la suma de los cuadrados de x, y y z, pues, no debe ser inferior a 1; caso contrario se produciría un crecimiento exagerado de la amplitud de las señales resultantes.

Ahora, si queremos decodificar estas señales para una configuración de cuatro parlantes dispuestos en los vértices de un cuadrado, las ecuaciones serían las que siguen. En ellas se descarta la componente z, debido a que con solo cuatro parlantes no es posible espacializar el sonido en tres dimensiones, sino solamente en dos (sobre el plano horizontal).

donde c1(n), c2(n), c3(n), c4(n) son las señales destinadas a los canales 1 al 4, ubicados en el siguiente orden: frente izquierda (1), frente derecha (2), atrás derecha (3) y atrás izquierda (4).

8.6.1. Implementación de Ambisonics en PD

Observamos en G.8.14. la programación general del espacializador Ambisonics. Distinguimos la grilla para establecer las coordenadas x e y de posicionamiento de la fuente virtual y las abstracciones de codificación y decodificación de señales de audio. Se trata de una implementación cuadrafónica, con los parlantes dispuestos en los vértices de un cuadrado. El oyente –ubicado en el área central de la grilla– ocupa las coordenadas (0, 0).

La etapa de codificación recurre a las ecuaciones vistas anteriormente, pero no considera el cálculo de la señal Z, dado que la decodificación se efectuará para un espacio bidimensional.

La abstracción de decodificación emplea envíos remotos. Las etiquetas de los objetos send~ y receive~ incorporan la variable $0 para generar un nombre único para cada instancia creada del objeto. Cada vez que duplicamos AmbiDecoder se generan etiquetas únicas que evitan el cruce de señales entre diferentes instancias del mismo objeto.

 

A partir de estos ejemplos, hemos visto tres maneras de lograr la espacialización de fuentes virtuales en ambientes ilusorios. Los sistemas analizados pueden ser ampliados, incorporando la simulación de las primeras reflexiones, la absorción del aire con la distancia o la direccionalidad de la emisión de las fuentes sonoras, con el propósito de lograr un mayor nivel de realismo. Su aplicación en instalaciones sonoras o multimediales brinda posibilidades expresivas sumamente interesantes, que merecen ser exploradas.