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La sala de videoconferencia es sobre lo que más conocerán o verán los usuarios del sistema. Por lo tanto, el nivel de confort que esta área genere determinará el éxito de la instalación. La sala de videoconferencia perfecta es un cuarto que se siente tan agradable como una sala de conferencias normal. Aquellos que utilicen la sala no deberán ser intimidados por la tecnología requerida, al contrario, deberán sentirse en confianza con ella. La tecnología en los equipos modernos de videoconferencia suele estar escondida y se utiliza de manera "transparente" al usuario. En el diseño de una sala, tanto el ambiente físico como la tecnología deberán ser tomados en cuenta. El tamaño del cuarto y la forma de este pueden jugar un factor significante en cuánto y cómo interactúen los usuarios con el sistema. El tamaño y la forma del cuarto deberán seleccionarse de tal manera que sea consistente con el uso propuesto de la sala. Ahora, esto parece fácil de decir, sin embargo muchas personas han caído dentro de la trampa de decir, el cuarto de videoconferencia no puede ser menor que "X", o mayor que "Y". Por lo tanto, trataremos de llevar esta aplicación a algo entre "X" y "Y". Es posible diseñar la sala para satisfacer cualquier necesidad. Existen sistemas propiamente diseñados operando en plantas de fabricación donde los aeroplanos son ensamblados. Es también posible generalizar la sala de videoconferencia en un ambiente corporativo o en un ambiente educativo. Una sala de videoconferencia típica está cerca de los 7.5 metros de profundidad y los 6 metros de ancho, estas dimensiones podrán albergar a un sistema de videoconferencia mediano y una mesa para conferencias para aproximadamente 7 personas (tres en cada lado y uno más al final de la mesa). Hay otros cuatro factores a considerar en conjunción con la elección del tamaño y forma del cuarto: iluminación, acústica, aire acondicionado y amueblado. La energía total emitida por segundo por un manantial de ondas electromagnéticas se denomina "flujo radiante". Si consideramos exclusivamente las ondas correspondientes al espectro visible, el flujo radiante se denomina "flujo luminoso". Concretamente definiremos como flujo luminoso total de un manantial, a la energía luminosa visible emitida por segundo por el manantial. Se define a la unidad de flujo luminoso como "lumen", que es el flujo luminoso por unidad de ángulo sólido emitido por un manantial de una bujía. Siendo la "bujía" la sesentava parte de la intensidad luminosa de un centímetro cuadrado de cuerpo negro, operando a la temperatura de fusión del platino (2046 K). La iluminación o iluminancia de una superficie, es el flujo luminoso que incide sobre ella por unidad de área. La unidad de medida en el sistema métrico es el "lux", que es el lumen por metro cuadrado. La iluminación máxima producida por la luz solar es de 100 000 lux, mientras que en los días nublados sólo llega a unos 1000 lux. Existen tres elementos primordiales en la consideración de la iluminación de una sala: niveles de iluminación, ángulos de iluminación y color de iluminación. El objetivo es proveer iluminación del color correcto a niveles que le permitan a la cámara el representar una escena de manera natural. El error más común en iluminación se lleva a cabo en la consideración de los niveles de iluminación (ya sea muy poca o demasiada iluminación). Las videocámaras más modernas especifican niveles de iluminación entre 1000 y 2000 lux, pero pueden funcionar bien a niveles de 500 lux. La ventaja de contar con niveles altos de iluminación (1250 lux) será un desempeño de las cámaras mejorado. La profundidad de campo, la habilidad para llevar a cabo el enfoque de la escena, está directamente relacionada a la cantidad de iluminación disponible a los lentes. Así que, donde los niveles de iluminación sean altos, será fácil realizar el enfoque de la imagen. También con iluminación suficiente habrá muy poco o no habrá "ruido" en la señal de video de la cámara (El ruido se manifiesta como una imagen granulada estática en el monitor). El ruido es generado normalmente por un circuito de Control de Ganancia Automático (AGC) en la cámara el cual tiende a incrementar la fuerza de la señal en situaciones de baja iluminación. La desventaja de utilizar niveles altos de iluminación es el calor adicional generado por las instalaciones eléctricas, que hacen a la sala más cara (y potencialmente más ruidosa) para ambientar. Los participantes de la conferencia probablemente se sentirán incómodos en un ambiente brillante y caliente. Las ventajas de utilizar un nivel bajo de iluminación (750 lux) se centran en el confort de los participantes y en el costo de ambientar la sala. Sin embargo por debajo de los 750 lux de iluminación la cámara de video no será capaz de representar propiamente la escena. Los colores se "lavarán" y las sombras serán demasiado pronunciadas. La señal de video contendrá ruido el cual afectará la habilidad del codec de video de adaptar apropiadamente el movimiento en la escena (el ruido es percibido como movimiento en la escena). El objetivo es entonces trabajar entre 750 y 1250 lux (en un valor aproximado de 1000 lux). A este valor, los niveles de ruido de la cámara serán aceptables, los colores serán representados apropiadamente, y los participantes de la conferencia estarán confortables. La luz en un ángulo apropiado es un factor importante para obtener una imagen de buena calidad. Desafortunadamente, la mayoría de las salas de videoconferencia existentes, están equipadas con instalaciones para irradiar la iluminación en su mayoría hacia abajo normalmente sobre la superficie de la mesa de conferencia. Esto es aceptable para una sala de conferencia "normal", donde el propósito es proveer de la iluminación adecuada sobre los documentos u objetos colocados en la mesa. Desafortunadamente, este tipo, o ángulo de iluminación provoca sombras obscuras sobre los ojos, nariz y barba de las personas en la mesa. También provoca áreas "calientes" de iluminación en hombros y cabezas. El ojo humano es mucho más capaz de compensar este tipo de iluminación, mejor aún que la más sofisticada de las videocámaras. El rango de contraste aceptable para el ojo incluye el rango entre estas áreas de brillo más notable y las sombras obscuras. Una video cámara es mucho menos tolerante; cualquier sombra creada por ángulos de iluminación pobre será mucho mas notoria en el monitor de video del punto distante de recepción que para los ojos de aquellos que se encuentren en la sala local. Para cumplir con una escena uniformemente iluminada, se deberán satisfacer varias condiciones. La fuente de iluminación no deberá ser un sólo punto (así como una luminaria de spot, o una estructura de enfoque simple), deberá ser entonces proporcionada por diversas fuentes (como por ejemplo bulbos múltiples de 2' X 2' o instalaciones fluorescentes de 2' X 4'). Existe una regla para la iluminación de las salas de videoconferencia la cual puede ser aplicada. Hablando generalmente, una fuente luminosa deberá ser colocada 45 grados por encima del objeto. Las fuentes de iluminación situadas a ángulos menores de 45 grados estarán "sobre los ojos" de los participantes de la conferencia, las fuentes a más de 45 grados dejarán sombras notables particularmente debajo de los ojos. Es importante que la cámara vea una escena con niveles de iluminación uniformes en todos los sitios. Aún más crítico que una escena con niveles de iluminación distribuidos equitativamente, es la cantidad de luz reflejada hacia la cámara por la pared situada al frente de la sala. El nivel de iluminación reflejado por la pared trasera deberá ser escasamente menor que y nunca deberá exceder aquella reflejada por los participantes de la conferencia. Este puede ser un reto interesante porque los fondos de diferente color o textura reflejarán diferentes niveles de iluminación. Por consiguiente, no es suficiente el instalar iluminación de pared y asumir que un nivel apropiado será reflejado. El método más exacto de medición de la cantidad de luz reflejada es con un "exposímetro". Estos dispositivos son utilizados comúnmente por fotógrafos para el análisis de los niveles de exposición de una película en diferentes áreas de una escena. Algunas cámaras de 35 mm. tienen construido en sí uno de estos dispositivos. Se deberá tomar entonces la lectura de la cantidad de iluminación en los sitios donde se situará a los participantes, para después tomar el nivel de iluminación que está siendo reflejado por la pared de fondo. En general se entiende como fuente luminosa al dispositivo que es capaz de emitir radiaciones visibles para el ojo humano. A las fuentes luminosas artificiales se las llama lámparas. Todos los tipos de lámparas existentes se pueden incluir en algunos de los dos grandes grupos siguientes, las que emiten "radiaciones caloríficas" y las que emiten "radiaciones luminiscentes". Las primeras se basan en las radiaciones que se producen cuando se eleva la temperatura de ciertos cuerpos hasta un valor conveniente, también se les conoce con el nombre de "incandescentes". El segundo tipo se basa en el fenómeno de la luminiscencia, que consiste en la producción de radiaciones luminosas con un pequeño aumento en la temperatura, que puede obtenerse por fluorescencia o fosforescencia. Cuando la emisión de radiaciones luminosas persiste después de cesar la causa que la produce se trata de fosforescencia. Desde
el punto de vista luminotécnico, las lámparas se caracterizan
por las siguientes magnitudes: La iluminación de una sala de conferencias estándar normalmente esta establecida mediante la combinación de dos tipos diferentes de instalaciones de iluminación. La instalación fluorescente normalmente tiene una temperatura de color de 5.600 grados Kelvin, y las instalaciones incandescentes tienen una temperatura de color de 3.200 grados kelvin. La escala de temperatura de color fue inventada por un físico británico (de ahí el nombre de kelvin) y hace referencia al color de una varilla de hierro cuando es calentada a temperaturas específicas. Cuando una varilla es calentada gradualmente cambia de color hasta que se vuelve "blanca", a bajas temperaturas tiende a ser de color rojo. La luz del sol en un día soleado mide entre 5.500 grados y 5.600 grados. Un bulbo de iluminación de tungsteno proporciona 3.200 grados. Existe un pequeño "inconveniente" en este sistema de medición de color de la luz. La mayoría de los decoradores de interiores hacen referencia a los colores entre el rango de naranja - rojo como colores "cálidos" y los colores entre el rango de azul - blanco como colores "frescos" o "fríos". Si observamos esta terminología en la escala de kelvin las luces "frías" son las naranja - rojizas, y los colores "cálidos" o "calientes" son los azul -blanco (porque la varilla del metal está mucho más caliente cuando adquiere estas tonalidades). Como se puede imaginar, el color de la luz disponible en una sala de videoconferencia afectará en cómo percibirá la cámara el color de los objetos (y personas) dentro de esa área. La mayoría de las cámaras están equipadas con una características de "balance de blancos" la cual corrige electrónicamente la temperatura de color de la luz en el cuarto. Esta característica varía de una cámara a otra, pero generalmente está disponible para corregir entre los rangos de 3.200 y 5.600 grados. El ojo humano ejecuta este ajuste automáticamente y muy exactamente, normalmente en unos instantes. Subjetivamente, parece ser que las luces "frías" (en la escala de kelvin) son más placenteras que las luces "calientes". Por otro lado, las luces "calientes" son más brillantes, estos es, se obtienen niveles de iluminación más altos a partir de una instalación que incorpore luces "calientes" que las que se obtienen de instalaciones "frías" con un mismo consumo de energía. La mayoría de las instalaciones de iluminación industriales incorporan bulbos fluorescentes de 5.600 grados, aunque existen también bulbos fluorescentes de 3.200 grados. Muchas salas de conferencia han mezclado exitosamente los dos tipos de bulbos en una proporción aproximada de 50 por ciento, con buenos resultados. Esto da como resultado niveles de iluminación suficientes con colores placenteros.
Junto con la iluminación, los diseñadores de salas deberán considerar también la acústica. Existen cuatro elementos a considerar dentro del diseño acústico de una sala de videoconferencia: colocación del micrófono y bocina, niveles de ruido ambiental, tiempo de reverberación y el método de cancelación de eco a ser utilizado. El objetivo general es proveer de una sala silenciosa con un tiempo de reverberación relativamente pequeño. La colocación adecuada del micrófono y la bocina aumentará la calidad del sonido transmitido entre las salas de conferencia. Todo esto se combina para ayudar al cancelador de eco en su función. El primer paso para alcanzar un audio de alta calidad es obtener una señal de la voz clara y fuerte de todos los participantes. Esto no deberá ser opacado por la obtención simultánea de ruido de fondo excesivo, sonido distante de reverberación. El ruido del fondo generalmente proviene de los ductos de ventilación, balastras de iluminación fluorescente, y los ventiladores de los equipos de enfriamiento. La calidad de reverberación viene de la superficie de las paredes, pisos y techos que reflejan la voz de los participantes muchas veces en su camino al micrófono. Estos sonidos pueden también interferir con las conversaciones dentro del cuarto. Esta interferencia es aminorada por el efecto de "filtrado" binaural normal de los escuchas. Un escucha en el cuarto puede distinguir entre el sonido directo y la reverberación. Un escucha en el extremo distante de la conferencia no tiene esta habilidad. Un micrófono sencillo capta toda la reverberación, ruido, y habla directa y las reproduce sin la "señal" de dirección que beneficia al escucha dentro de la sala. Por esta razón, el audio transmitido deberá estar más limpio que el del cuarto en el cual se produce para obtener el mismo nivel de inteligibilidad. En los primeros días de la videoconferencia, se empleaban en los sistemas micrófonos omnidireccionales, los cuales responden de igual manera a todos los sonidos provenientes de todas direcciones. El micrófono omnidireccional permitió a los participantes sentados cerca de él, a una distancia uniforme, el ser escuchados a niveles similares. Esto sólo operó cuando los participantes se sentaban cerca del micrófono debido a la cantidad de ruido ambiental y de reverberación que se captaba en adición a la voz de los participantes. Esta limitación redujo el número de participantes. La utilización de micrófonos unidireccionales en lugar de micrófonos omnidireccionales mejoró la inteligibilidad. Un micrófono unidireccional responde a los sonidos de una manera diferente dependiendo de su ángulo de captación o entrada. Un sonido proveniente de la parte trasera (fuera del eje primario) del micrófono produce una salida más baja que un sonido que proviene del frente (sobre el eje). Esta característica direccional del micrófono ayuda a reducir la cantidad de reverberación y ruido transmitido al escucha distante. Cuando el frente del micrófono está apuntando hacia el participante, la voz del participante producirá una salida más fuerte que el ruido y reverberación provenientes de la parte trasera y lados. La manera en que un micrófono responde a los sonidos que este capta a diferentes ángulos está descrita por una gráfica especial denominada patrón polar. El micrófono unidireccional básico tiene un patrón polar "cardioide" (con figura de corazón). Un micrófono cardioide es cerca de la mitad de sensitivo a los sonidos que provienen del frente con respecto a los sonidos que provienen de atrás. Los micrófonos están disponibles con una gran variedad de características direccionales. Por ejemplo, un micrófono supercardioide tiene un nivel de captación más angosto siendo sólo 37 por ciento más sensitivo a los sonidos que arriban desde los lados comparado con los sonidos que arriban desde el frente. Sin embargo este patrón angosto también tiene lóbulos (áreas) de captación traseros y, en general, no tienen significativamente menos captación de ruido y de reverberación que el patrón básico cardioide. El micrófono cardioide es generalmente el más adecuado para aplicaciones de videoconferencia. Estos micrófonos son generalmente pequeños, del tipo de montaje en superficie para minimizar las reflexiones provocadas por la mesa y la obstrucción visual. El reemplazar un sólo micrófono con múltiples micrófonos fue utilizado para tratar de incrementar el número de participantes. Esta técnica sitúa a cada participante cerca de un micrófono. Con un micrófono cerca de cada participante, la captación de éste tendrá una mejor relación de la voz de los participantes con respecto al sonido de fondo y reverberación. Desafortunadamente la señal de este micrófono se mezclará con los demás micrófonos dentro de la sala. La salida de los otros micrófonos contiene en su mayoría ruido de fondo y reverberación debido a su distancia con el participante. La señal resultante contiene más ruido y reverberación que un sólo micrófono pudiera captar por sí solo. El uso de múltiples micrófonos unidireccionales produce ligeramente mejores resultados que los que producirían múltiples micrófonos omnidireccionales, pero la cantidad de ruido y reverberación captados es todavía excesiva si todos los micrófonos están abiertos al mismo tiempo. Una solución a este problema es el encender sólo el micrófono que esté próximo al participante. El dotar a cada micrófono con un switch "oprima para hablar" (push-to-talk) permite a cada usuario el seleccionar su propio micrófono cuando el desee hablar. Esto resulta generalmente incómodo y es difícil de aprender para los usuarios ocasionales y nuevos. Los micrófonos manualmente operados inhiben el flujo normal de la conversación, limitando la espontaneidad y el intercambio. Los sistemas más nuevos algunas veces utilizan dispositivos automáticos de mezclado. Estos dispositivos automáticos usaron un nivel de activación compuesto, por debajo del cual, un sonido no activaría a un micrófono. Existen diversos inconvenientes en utilizar un sistema de este tipo. Primero, si el sistema está ajustado cuando la ventilación está apagada, el sistema encenderá los micrófonos cuando la ventilación se encienda. De manera inversa, si el sistema es ajustado con la ventilación encendida el nivel de corte pudiera ser ajustado a un nivel muy alto para las conversaciones ordinarias. Segundo, el nivel de activación compuesto también permite a un participante con voz fuerte el activar múltiples micrófonos mientras que previene que un participante con voz suave pudiera encender alguno. Los sistemas de videoconferencia modernos, capaces de usar más de dos micrófonos utilizan un mezclado automático con un nivel de corte de ruido adaptable. Como su nombre lo implica, el nivel de corte al cual un micrófono se enciende automáticamente se adapta a la cantidad de ruido constante en la sala, sin necesidad de llevar a cabo un ajuste manual. La circuitería de detección de voz utiliza esto para distinguir entre los sonidos de fondo constantes y sonidos cambiantes rápidamente como la voz. Un sistema incorpora circuitería adicional la cual selecciona automáticamente el micrófono más cercano al participante. Este micrófono captará la voz del participante con un mínimo de ruido y reverberación. TIPOS DE MICROFONOS Una sala de videoconferencia normal en una organización sitúa a todos los participantes en una mesa sencilla y larga. Una opción excelente para este escenario es un micrófono montable en superficie. La apariencia de este tipo de micrófono es distinta a los micrófonos convencionales, con su apariencia abultada, no presenta obstrucción a los participantes. Su estilo reduce la posibilidad del temor al micrófono y se entremezcla fácilmente con la estética de la sala. Un micrófono montable en superficie con un patrón de captación cardioide es deseable para evitar la retroalimentación acústica entre micrófono y bocina, además de la captación del ruido ambiental existente en la sala. Se podría también, colocar un micrófono sobre la superficie del techo de la sala, con lo cual se captarían menos ruidos de golpes en la mesa provocados por los participantes. Este tipo de instalación generalmente produce resultados marginales (especialmente en sistemas en los que no se cuente con un sistema de control de micrófono automático) Una videoconferencia podría efectuarse también haciendo uso de un pequeño estrado. En un pequeño estrado generalmente el rango de movimiento de un conferencista es pequeño, lo que simplifica la colocación del micrófono. El micrófono convencional de pedestal es el más utilizado para esta aplicación. Un conferencista podría esperar encontrar un micrófono de pedestal en el podium y está muchas veces, familiarizado con su uso. Sin embargo, este tipo de micrófono adolece de diversos problemas. Algunos conferencistas posicionarán innecesariamente el micrófono cerca de su boca. Este acercamiento puede enfatizar enormemente las bajas frecuencias, creando un sonido indistinguible, además de que obstruye la vista de la cara del conferencista en aplicaciones de videoconferencia. El conferencista haciendo uso de un pizarrón necesitará de movilidad. Ya sea frente al pizarrón o de espaldas a este, la voz del conferencista deberá ser escuchada al mismo nivel. Un micrófono lavalier, colocado en la solapa o a la altura de ésta, obtendrá una señal uniforme de la voz del conferencista debido a que su distancia con el micrófono nunca cambia. Si el cable resulta ser incómodo e inseguro, podría sustituirse a una opción inalámbrica. Para una mejor operación, el área de utilización del micrófono lavalier deberá estar limitada a áreas bien definidas de la sala de videoconferencia, alejada del sistema de bocinas. Si el conferencista con el micrófono lavalier se aproxima demasiado al sistema de bocinas, podría haber una retroalimentación acústica y podría enviarse eco hacia la sala distante. Podrían colocarse en el mismo pizarrón dos micrófonos de superficie colocados a los extremos de éste y uno más sobre de él. Este arreglo presenta dos grandes ventajas. Primero, la posición relativa de los micrófonos y las bocinas está bien establecida, con lo cual se evitaría la retroalimentación acústica y el eco. Segundo, se prevería la pérdida accidental de los costosos micrófonos lavalier inalámbricos. En resumen, para obtener los mejores resultados, la característica reverberante de la sala y los niveles de ruido ambiental deberán ser controlados, ya que no existe aún la tecnología que permita eliminar ambos una vez que han sido captados por el micrófono. El uso de micrófonos unidireccionales reducen la cantidad de reverberación que se pudiera captar y por lo tanto, reduce la cantidad de absorción requerida. Si el número de participantes es mayor que dos o tres, se requerirá del uso de micrófonos múltiples con control automático. Este arreglo permite a los participantes situarse dentro de una distancia óptima hacia al micrófono (típicamente no más de un metro). El sonido directo de los participantes es entonces mucho mayor que el ruido y la reverberación. GUIA GENERAL PARA LA SELECCION DE MICROFONOS Como se mencionó previamente, una recepción fuerte y clara de la señal de la voz del participante es importante en una videoconferencia. El tipo de micrófono y su colocación determinará que tan fuerte será la voz del participante con respecto al ruido ambiental y reverberación. El proceso de selección deberá comenzar resolviendo algunas preguntas simples. Algunas de estas pueden ser:
COLOCACION DE MICROFONOS La
distancia crítica (Dc) del cuarto es una buena guía
para la colocación del micrófono cuando se considera
junto con el ruido ambiental presente en el cuarto. La distancia
crítica de un cuarto es el punto, relativo a la fuente, al
cual el sonido arriba directamente desde la fuente que es igual
en intensidad a los sonidos que arriban por reflexión alrededor
del cuarto. Un micrófono omnidireccional situado a una distancia
crítica tendrá iguales cantidades de sonido directo
y reflejado en su salida. Esta combinación de 50/50 de sonido
directo y reverberante hacen a la voz el escucharse hueca. fatigante
y difícil de escuchar para largos periodos de tiempo. El
colocar el micrófono a la mitad de la distancia crítica
resultará en una captación de la voz del participante
con cantidades aceptables de reverberación.
En la sala distante, la colocación de las bocinas con respecto a los usuarios no es tan crítica como la disposición de los micrófonos en la sala transmisora. El escucha binaural de los participantes ayuda a diferenciar el sonido directo de las bocinas del ruido de fondo local y reverberante, así como también del sonido producido por alguien que habla dentro de la sala. El ruido de la sala deberá ser mantenido bajo de tal manera que el sonido de las bocinas no sea elevado excesivamente. El beneficio adicional de mantener bajo el nivel de ruido de la sala es que la cantidad de ruido transmitido a la sala distante será mínimo. La colocación de la(s) bocina(s) utilizadas deberán tener una respuesta en frecuencia plana en todo el rango de frecuencia disponible y una característica direccional uniforme a través de al menos la frecuencia de audio intermedia (a 3 Khz). Estas frecuencias son las más críticas para la reproducción inteligible del habla. La región de cruce de frecuencias (crossover), donde uno de los transductores deja de aplicarse para que funcione otro, generalmente miente en el rango crítico para la inteligibilidad del habla. En muchas bocinas este crossover no es manejado de una manera adecuada. Una bocina que se desempeña aceptablemente en un rango de frecuencias amplio para aplicaciones de música podría mostrar picos o caídas indeseables en la respuesta de frecuencia y cambios en el patrón direccional sobre las frecuencias de voz de banda angosta. Hasta ahora se ha mencionado cómo es que se puede obtener la mayor fidelidad posible en el audio, al igual que se ha seguido el habla desde el lugar donde se origina en la sala hasta el punto donde es captado por el micrófono y su reproducción en la sala. Debido a que la naturaleza del audio utilizado en videoconferencia es bidireccional, estos esquemas existen para los participantes en ambos cuartos. Esto nos brinda el siguiente tópico: La estabilidad en la retroalimentación del lazo electro - acústico formado por estos dos esquemas. ESTABILIDAD DEL SISTEMA Los símbolos de altavoz pueden representar múltiples altavoces y el símbolo de micrófono representa la suma de todos los micrófonos mezclados ya sea de manera convencional o de manera automática. En suma al acoplamiento entre la bocina y el micrófono, en la sala distante, existe un acoplamiento entre la bocina y el micrófono en la misma sala. Esto forma un lazo de retroalimentación el cual se comporta de manera similar a aquellos que gobiernan a la retroalimentación de osciladores. Dando una suficiente ganancia a la señal y un cambio apropiado de fase, el sistema oscilará. Para mantener una operación estable, la ganancia alrededor de todo el sistema de lazo extremo a extremo y el lazo local deberá ser menor a la unidad a todas las frecuencias. Mantener esta estabilidad es el principal reto para los sistemas de videoconferencia. Muchas de las prácticas que se han tratado anteriormente que mejoran la claridad y la inteligibilidad del audio de la videoconferencia ayudan también a reducir este efecto para mejorar la estabilidad de retroalimentación. Micrófonos unidireccionales y el control automático de micrófonos ayudan a evitar el acoplamiento directo entre bocina y micrófono. El tratamiento acústico en la sala ayuda a reducir los patrones reverberantes de bocina a micrófono. Sin embargo estas prácticas por si solas no son suficientes para mantener la estabilidad de retroalimentación. Si un sistema es ajustado para mantener la estabilidad de retroalimentación simplemente reduciendo el nivel de la bocina, el sistema generalmente estará más silencioso que lo deseado por alrededor de 6 dB en una sala optimizada o bien mas allá de este valor para salas en condiciones no óptimas. Los sistemas sin control automático de micrófonos excederán a este valor por aún más. Un sistema con cuatro micrófonos deberá ser más silencioso 6 dB que el sistema equivalente con sólo un micrófono. Esta es la razón primaria del porqué los sistemas sin control de micrófonos casi nunca exceden más de dos o tres micrófonos. Si el nivel de transmisión (ganancia en los micrófonos) son reducidos para alcanzar la estabilidad del sistema en lugar de los niveles de las bocinas, los niveles débiles son transferidos a la sala distante. Con tan sólo bajar las ganancias del audio de transmisión o recepción se logra la estabilidad del sistema deseada, pero deja al escucha con un nivel inaceptablemente bajo o con la necesidad de que el participante se acerque demasiado al micrófono. Debido a que los niveles son muy bajos, la única opción es el acercamiento excesivo del participante hacia el micrófono. Una mejor manera de mantener la estabilidad en la retroalimentación es bajar temporalmente (atenuar) la señal de transmisión o de recepción. Este "supresor de retroalimentación" (no debe confundirse con supresión de eco), atenuará alternativamente el nivel de la señal recibida o transmitida automáticamente de acuerdo a la dirección de la conversación. La cantidad de atenuación requerida variará de acuerdo a la cantidad de acoplamiento acústico de la bocina al micrófono. Para el caso de una sala de videoconferencia óptima, la cantidad de reducción de supresión de retroalimentación es de 6 dB o menos. Cuando es manejado de una manera altamente interactiva, este nivel de supresión es imperceptible. Bajo estas condiciones, las transiciones del sistema para los modos de transmisión y recepción deberán ser uniformes y complementarios en cada sala.
El ruido ambiental no deberá exceder los 50 dBA (idealmente) para lograr resultados aceptables. Un decibel acústico (dBA), es la relación que existe entre una potencia acústica-mecánica de un sonido dado en relación a una potencia de referencia mínima que exitará al tímpano del oído. Cuando el ruido sobrepasa el nivel de los 50 dBA, provoca que los usuarios aumenten el nivel de sus voces para ser escuchados dentro del cuarto y también requieren de un nivel más alto de captación de los micrófonos del sistema de videoconferencia. Cuando los niveles de ruido ambiental son altos, los micrófonos deberán ser colocados cerca de los participantes para captar su voz de manera inteligible. La relación señal a ruido de la señal de los micrófonos del cuarto dependerá de la distancia a la que estén colocados con respecto a los participantes y de la cantidad de ruido ambiental presente en la sala. Una relación señal a ruido de al menos 20 dB es deseable para prevenir la fatiga de los escuchas. La relación señal a ruido de audio de un sistema es la relación del voltaje de valor cuadrático medio (RMS) de la señal de tono de prueba estándar contra el voltaje cuadrático medio (RMS) del ruido en las terminales de la salida del sistema. Puede considerarse como ruido a una señal extraña en la banda de 50 a 18 khz. Una relación de 10 dB es generalmente el límite absoluto de aceptabilidad. En un cuarto con 50 dBA de nivel de ruido ambiental, un micrófono omnidireccional necesitará estar situado a 45 cms. del participante. Un micrófono unidireccional en la misma sala podría estar situado a 80 cms. para obtener la misma relación. El nivel de audición preferido mínimo es aproximadamente de 64 dBA para un nivel de ruido ambiental de 42 dBA. El nivel de audición preferido aumentará en la misma proporción en que el nivel de ruido ambiental aumente. Al bajar los niveles de ruido ambiental en la sala se logra que el sistema sea operado en niveles de conversación normales, lo que provocará que las videoconferencias sean escuchadas de una manera más natural. Cuando se conecta una fuente sonora en un recinto, como consecuencia de las reflexiones, existe un crecimiento gradual de la energía, posteriormente el aumento de energía cesa después de cierto tiempo, alcanzando la energía en el recinto, un valor constante. Si una vez alcanzado este valor, la fuente sonora deja de emitir, el sonido que recibe el observador no desaparece inmediatamente. Un corto tiempo después de que la fuente ha dejado de emitir, desaparece la onda directa y el observador recibe la energía de la primera onda reflejada, después la segunda, tercera, etc., ondas reflejadas y así sucesivamente, siendo la energía de estas ondas cada vez más pequeña. Después de cierto intervalo de tiempo, la energía de las ondas que llegan al observador, ha disminuido tanto, que el oído no puede percibirlas y el sonido desaparece. El proceso de persistencia y disminución de la energía en un recinto, una vez desconectada la fuente sonora, recibe el nombre de reverberación y el tiempo que la señal sonora necesita para reducirse hasta el umbral de audición, se conoce como tiempo de reverberación. El tiempo de reverberación de un recinto está en función del empleo que tenga el local, así como también del volumen del mismo. Es necesario mencionar que el tiempo de reverberación dentro de la sala es un factor importante desde el punto de vista de que si se está utilizando un cancelador de eco, cualquier señal de audio que se encuentre semejante será eliminada, pero se empleará mayor poder de procesamiento si es que el tiempo de reverberación es grande, por lo que, para el diseño de la sala, se deberá considerar un tiempo de reverberación mínimo. La reverberación ideal para una sala de videoconferencia, según pruebas experimentales, es igual o menor a 0.4 segundos.
En un sistema de teleconferencia, el habla del extremo remoto de la conferencia es amplificado por el sistema de conferencia y entregado por la bocina local. Algo de esta energía del sonido va directamente desde la bocina hasta el micrófono (acoplamiento acústico directo) y algo es reflejado por las paredes u otros objetos en la sala de conferencia (eco reflejado). Después de un tiempo de retardo dependiente del tamaño del cuarto y del sonido reflejado por las paredes del cuarto, este eco es también alimentado al micrófono. Para el micrófono, estas señales del habla parecieran ser originadas en el cuarto y serán enviadas normalmente el extremo remoto, donde serán apreciadas como indeseable eco. El retardo en la señal del habla es particularmente objecionable, siendo muy difícil para el escucha remoto el entablar una conversación. Para eliminar este eco indeseable, los sistemas de conferencia tradicionales y bocinas simplemente apagan el micrófono cuando detectan habla remota. Esto bloquea efectivamente el eco de retornar al extremo remoto. Los sistemas mas avanzados controlan los niveles de la bocina y micrófono de una manera mas sofisticada, pero todavía bloquean el habla de una dirección u otra. Estos viejos sistemas proveen un canal de audio "half-duplex", en el cual sólo una de las partes puede hablar a un tiempo sin cortar al otro extremo. En este sistema half-duplex, un participante continuo puede monopolizar el canal de audio, la interactividad normal es suprimida y las sílabas del habla al principio y final de las oraciones son frecuentemente cortadas. Las consecuencias negativas de este tipo de sistemas son muchas. A las personas no les agrada utilizar sistemas como estos, porque se sienten frustrados al no ser capaces de expresarse propiamente. En el peor de los casos, información importante puede perderse debido a sílabas cortadas y palabras perdidas. Existe también un sentimiento de falta de control durante la conferencia, la cual puede conducir a una pérdida de productividad y desentendimiento de intenciones percibidas. Este efecto es mayor en conferencias multipunto, donde participen tres o más sitios. Cualquier habla o nivel alto de ruido de fondo, como un tosido o el cerrar de una puerta, en cualquiera de las salas provocará que los micrófonos se cierren temporalmente y entonces se interrumpirá la conferencia. Afortunadamente, se ha descubierto recientemente una tecnología conocida como cancelación de eco, la cual elimina la necesidad de apagar o atenuar los micrófonos y bocinas proporcionando un canal de audio full dúplex. Esta tecnología ha mejorado aún más la calidad del audio. En el proceso de cancelación de eco, la señal de audio que se recibe desde la sala remota es enviada a la bocina local. Es también convertida en una señal digital y guardada en una memoria de computadora. La señal del micrófono local es también convertida a digital, y un procesador de señal digital compara las dos señales. Cualquier similitud en estas dos señales será ocasionada debido a que los componentes de la bocina serán captados por el micrófono, ya sea vía acoplamiento directo o de reflexiones del sonido de las paredes de la sala de conferencia. El procesador de señal tiene una imagen guardada del habla enviada a la bocina, compara esta imagen a la de la señal recibida por el micrófono, determinando las similitudes que existen entre ellas. Estas similitudes son extraídas electrónicamente de la entrada del micrófono, dejando solamente el habla local. El resultado, que consiste solo el habla local, libre de eco, es entonces enviado al sitio distante el habla local. El procesador esencialmente construye un modelo electrónico de las propiedades acústicas de la sala de conferencias. Para una cancelación de eco efectiva, no sólo deberá ser exacto este modelo, sino que también deberá estar siendo constantemente reconstruido el modelo, para prevenir cambios en las características acústicas de la sala. La acústica de la sala depende siempre de factores variables como el número de personas en el cuarto y la disposición de los micrófonos. Los cambios en estos factores deberán ser compensados rápidamente en el cancelador de eco para alcanzar la construcción de un modelo apropiado. El tiempo en el cual el procesador construye el modelo correcto es llamado el "tiempo de convergencia". Un tiempo de convergencia corto resultará en un canal de audio más robusto y estable, con menor cantidad de eco al principio de la conferencia o cuando las condiciones cambien. Los cálculos que deben ser ejecutados para construir y mantener este modelo toman una cantidad considerable de poder de procesamiento y requieren del uso de circuitos integrados específicos. VENTAJAS DE LA CANCELACION DEL ECO Debido a que el eco acústico es removido electrónicamente en vez de acústicamente, se necesita dar menor atención a la colocación de la bocina y micrófono y las características acústicas de la sala. Los micrófonos omnidireccionales podrían ser utilizados y las salas de conferencias, con muy poco o nada de tratamiento acústico pueden ser utilizadas brindando servicio como salas de videoconferencia. Con micrófonos omnidireccionales no existen zonas muertas y aún comentarios en voz baja pueden ser escuchados por todas las partes. Debido a que el acoplamiento acústico entre bocina y micrófono es menos importante, una disposición de micrófonos más flexible es posible, usualmente resultando en la utilización de sistemas menos complejos, lo que mejora la apariencia de cualquier sala de conferencia y reduce los costos totales. En adición, con una cancelación de eco de alta calidad se puede lograr un canal de audio natural full dúplex.
El acondicionamiento de aire es un proceso que tiende al control simultáneo, dentro de un ambiente delimitado de la pureza, humedad, temperatura y movimiento del aire. El aire acondicionado no depende de las condiciones climáticas exteriores. El acondicionamiento de aire se puede realizar de las siguientes maneras: 1.
Enfriándolo, Los márgenes de confort de trabajo, para personas ocupadas en actividades normales desde el punto de vista de temperatura son de 18º a 28º C dentro de los recintos de trabajo. Un sistema de ventilación o de aire acondicionado bien diseñado deberá funcionar normalmente sin generar o transmitir ninguna vibración o ruido aéreo, y tampoco deberá permitir el paso de una conversación al transmitirla entre dos recintos conectados por el mismo conducto de aire. El ruido que aporta un sistema de ventilación al ruido total de un recinto puede reducirse mediante las siguientes medidas: 1. Una elección e instalación adecuada de los motores, ventiladores y rejillas. Estos últimos son las principales fuentes de ruidos que se transmite a través del aire y a través de las vibraciones en estructuras mecánicas. 2. Un diseño aerodinámico del sistema de transmisión de aire de tal forma que se evite la formación de turbulencias. Cuando el aire fluye a través de una conducción, las obstrucciones de cualquier tipo (curvas, ramificaciones laterales, cambios de la sección del conducto, rejillas, etc.) producen corrientes en remolino o cualquier otra forma de flujo turbulento. Como consecuencia de estas turbulencias se generan ruidos que contienen sonidos de todas las frecuencias. Sin embargo, los ruidos que proceden de este mecanismo, suelen tener un porcentaje mayor de ruido en las altas frecuencias que los ruidos generados por el sistema motor - ventilador. Por lo tanto, un diseño aerodinámico conducirá hacia una reducción efectiva del nivel de ruido. Algunas veces las turbulencias harán que algunas partes del sistema entren en vibración, mas concretamente las paredes de los conductos sin ningún tipo de recubrimiento darán por tanto al ruido un timbre muy determinado. 3. Aplicación del tratamiento absorbente adecuado en el interior de los conductos y dentro de los recintos de los equipos. El recubrimiento deberá añadir un cierto amortiguamiento mecánico a las paredes del tubo para evitar que entren en resonancia. Si el recubrimiento tiene un bajo coeficiente de conductividad térmica como sucede normalmente, no será necesario un posterior aislamiento térmico del conducto. Como contrapunto a esto, el recubrimiento incrementa la resistencia al flujo de aire en el interior del tubo. Las propiedades acústicas de los materiales que se requieren para el recubrimiento de conductos son algo más precisas que las necesarias para el tratamiento acústico de recintos. Deberán ser resistentes a la humedad y deberán ofrecer la mínima resistencia posible al paso del aire. Es esencial que estos materiales sean resistentes al fuego, de hecho las conducciones combustibles están prohibidas por la mayoría de las leyes de construcción. Por esta razón, la mayoría de los materiales de recubrimiento son de naturaleza mineral que normalmente se consolidan como un aglutinante incombustible que proporciona una rigidez estructural adecuada y evita que la corriente de aire arrastre las partículas minerales. El amueblado está en función de la discreción de los propietarios de la sala de videoconferencia. La mayoría de las discusiones acerca de los muebles para las salas de videoconferencia terminan en la figura que deberá tener la mesa. Una variedad de formas de mesas han sido tratadas y una defensa celosa de cada configuración de mesa puede ser encontrada. Una de las formas de mesa más populares es la mesa trapezoidal la cual es más ancha del extremo situado frente a los monitores de videoconferencia. Esta figura es popular porque permite a las personas alrededor de la mesa interactuar con cada uno de ellos fácilmente, al igual que con las personas situadas en el otro extremo del enlace de conferencia. Es realmente una manera de preferencia individual y debería estar decidida con un buen entendimiento de los diferentes grupos que utilizan la sala. Para el caso del amueblado de una teleaula, se deberá contemplar la necesidad de escritura para los asistentes, así como el espacio necesario que permita la colocación de dispositivos y materiales didácticos auxiliares (computadora, cuadernillos de estudio, etc.), además de los dispositivos propios del sistema o sala, (micrófonos si es que es el caso); esto se aplica también para el instructor.
La calidad de la audición sonora o el ambiente acústico necesario para facilitar una escucha determinada, depende de las exigencias de empleo de los recintos, por ejemplo: en teatros, auditorios, estudios de grabación sonora, etc., la audición es más crítica que en viviendas, oficinas, etc. Los problemas más importantes que se presentan al tratar de acondicionar una sala son principalmente los referidos al aislamiento y al acondicionamiento acústico. El primer punto consiste en obtener un buen aislamiento, tanto contra el ruido aéreo como contra el ruido estructural entre los diferentes locales, para los que es necesario tener en cuenta en el momento de diseño, las leyes fundamentales del aislamiento acústico, considerando los materiales que se emplean para construir las paredes divisorias, el espesor de las mismas, la existencia de paredes dobles, puertas, ventanas, la perforación de paredes, techo o suelo para servicios básicos, tales como potencia eléctrica, aire acondicionado, cableado de sistemas, junto con conductos ruidosos de sistemas de aire acondicionado. El segundo punto a tomar en cuenta, es el de obtener un buen acondicionamiento acústico, para lo cual se tratará internamente las paredes, puertas, ventanas, techo y suelo. También será necesario un grado de difusión acústica uniforme en todos los puntos del mismo, considerando que sus propiedades acústicas se deben a las reflexiones de las ondas acústicas en todas las superficies límites (paredes laterales, suelo y techo, fijándose en que el valor del tiempo de reverberación sea idóneo en cada caso). En muchos locales el acondicionamiento térmico y sus sistemas de climatización son muy importantes, con el fin de que su aportación sonora al nivel sonoro ambiental sea prácticamente nula. Por este mismo tema debe cuidarse el sistema de iluminación, con el fin de que no introduzca ruido aéreo al ambiente sonoro de la sala. La propiedad característica de muchos recintos para la palabra, es que cuanto se diga en ella, debe de oírse clara e inteligible y de que el timbre de la voz de quienes hablan no varíe. Los recintos para música pretenden transmitir la música con gran calidad. Los datos más característicos que deben tenerse en cuenta para obtener un buen diseño de todos los locales son: niveles de ambiente de ruido, tiempo de reverberación, pérdidas de transmisión acústica de paredes, suelos y techo. Los materiales y estructuras acústicas se pueden describir como aquellos que tienen la propiedad de absorber o reflejar una parte importante de la energía de las ondas acústicas que chocan contra ellos. Pueden emplearse para aislar y para acondicionar acústicamente de diferentes maneras:
El aislamiento acústico consiste en impedir la propagación de una señal sonora, mediante diferentes obstáculos reflectores, para lo que son necesarias paredes duras y pesadas, que reflejan el sonido, pero no lo absorben. También se puede realizar el amortiguamiento del sonido, mediante la absorción del mismo. El aislamiento de vibraciones consiste en impedir la propagación de las vibraciones, mediante sistemas que vibren en concordancia de fase, es decir, con cuerpos de dimensiones pequeñas frente a la longitud de onda. La frecuencia límite entre sonido y vibración de un cuerpo sólido se puede situar alrededor de los 100 Hz. Los materiales empleados para aislar a ruido aéreo, que es el sonido no deseado transmitido por el aire, son ladrillos de diferentes tipos, como por ejemplo de 15 cms., o de 30 cms., huecos, macizos, etc. Así mismo se emplean otros materiales como yeso, cartón - yeso , fibras de diferentes densidades y otros muchos tipos de materiales. Los materiales acústicos se emplean también como superficies de acabado de diferentes tipos de construcciones, con el fin de satisfacer unas determinadas condiciones acústicas. Algunas de las propiedades que merecen consideración, además de la absorción acústica, son el efecto decorativo, reflectividad lumínica, mantenimiento, duración, resistencia al fuego, etc. Las pérdidas de energía acústica en los materiales se pueden caracterizar mediante el coeficiente de absorción acústica a, entendiendo por tal a la relación entre la energía acústica absorbida por un material y la energía acústica incidente sobre dicho material, por unidad de superficie y que puede variar desde un 1 ó 2 % al 100 % para diferentes materiales. El coeficiente de absorción de un material depende de la naturaleza del mismo, de la frecuencia de la onda sonora y del ángulo con el que la onda incide sobre la superficie. Ya que el coeficiente de absorción varía con la frecuencia, se suelen dar los mismos a las frecuencias de 125, 250, 500, 1000, 2000 y 4000 Hz. Los materiales de acabado de interiores tales como hormigón, yeso, vidrio, mampostería, terrazo, etc. , son lo suficientemente rígidos y no porosos como para ser muy reflectante, con unos coeficientes de absorción inferiores a 0.05, sobre todo a las bajas frecuencias. Las alfombras y cortinas proporcionan una buena absorción sonora, en virtud de su porosidad la absorción de las alfombras depende de un cierto número de factores, que incluyen altura de pelo, peso, tipo de apoyo, espesor y material del forro. En la mayoría de las alfombras, la absorción crece con la frecuencia, alcanzando valores elevados en las zonas de las altas frecuencias. La absorción de las cortinas varía ampliamente dependiendo de su peso y de la cantidad de pliegue. La absorción se incrementa especialmente a las bajas frecuencia, separando las cortinas, algunos centímetros desde la pared Los materiales acústicos comerciales utilizados para recubrir superficies de paredes y techos, se pueden clasificar de diferentes formas, dependiendo de las propiedades físicas y estructurales que se consideren, pudiendo exponer unas ideas generales sobre los siguientes tipos: a) Materiales porosos Son
de estructura granular o fibrosa, siendo importante el espesor de
la capa y la distancia entre ésta y la pared. Estos sistemas permiten la combinación de techos absorbentes, con la iluminación y el aire acondicionado en cualquier disposición deseada, permitiendo un fácil acceso al espacio superior. En un panel acústico, el incremento de su espesor, aumenta la absorción principalmente a las frecuencias de 250, 500 y 1000 Hz, con un efecto prácticamente despreciable fuera de este rango. Si se monta este material dejando un espacio de aire, entre el mismo y la pared, aumenta la absorción a 250 Hz y algo a 125 Hz. Existe también una disminución característica de absorción a 500 Hz en todos los montajes con espacio de aire, pero no existe o es muy pequeño el cambio a frecuencias más altas. La mayoría de los materiales presentan cambios insignificantes en la absorción a medida que el espacio de aire se incrementa de 20 a 40 cm. Las propiedades de resistencia al fuego de los materiales acústicos, son un aspecto importante. b) Materiales para argamasas. Son materiales acústicos que se aplican en estado húmedo con paleta o pistola para formar superficies continuas de un espesor deseado. Estos materiales están compuestos de una mezcla de ingredientes secos, a los cuales se les agrega un aglutinante líquido. Los morteros acústicos se aplican a una capa de cemento o sobre cualquier otro material. La aplicación puede ser en dos o más capas empleando métodos normales de fratasado, aunque se está utilizando cada vez más el método de pistola. c) Sistema de paneles metálicos perforados. Son de aluminio o acero perforado, con un relleno de fibra mineral, siendo este relleno el elemento absorbente del sonido, de unos 3 cms. de espesor. El relleno se coloca en el panel durante la instalación y se mantiene separado del mismo con una rejilla, con el fin de facilitar las operaciones de limpieza, conservando su absorción acústica. El acabado de estos materiales es en esmaltes de alta calidad que facilitan un lavado frecuente. Su aplicación más general es como techos acústicos suspendidos, por su facilidad de montaje y de coordinación con los sistemas aire/luz. Todos estos materiales tienen un alto rendimiento como absorbentes acústicos, variando sus valores, en función de la forma de perforación, de la densidad y espesor del elemento absorbente, así como el espacio de aire existente detrás de él. d) Sistema de paneles rígidos. Tienen ventajas artísticas y de construcción frente a los materiales porosos, como son resistencia a los golpes, duración, posibilidad de pintado, barnizado, etc. La absorción de cada elemento del sistema, se determina mediante los datos de construcción, tales como el tipo de material, dimensiones del sistema, distancia a la que esta colocada de la pared, forma de ensamblaje, debiendo prestar gran atención, ya que todo ello repercute en los parámetros acústicos del sistema. Los sistemas de paneles rígidos se suelen emplear para corregir la absorción a bajas frecuencias, creando un campo sonoro más difuso. e) Absorbentes suspendidos. Se utilizan en algunos recintos, en los que existen pocas superficies susceptibles de colocar materiales absorbentes acústicos. En este caso, se suelen emplear unidades de materiales suspendidos libremente en el recinto a cierta distancia de sus superficies límites. Normalmente toman la forma de láminas planas o pantallas de material absorbente colgadas verticalmente en hileras continuas, la absorción de estos sistemas se calcula normalmente en función de la absorción de cada uno, por el número de unidades. Este valor aumenta con la separación entre los absorbentes y se aproxima a un valor constante con grandes separaciones. Los
elementos suspendidos en hileras continuas de hilos de acero o cables
tendidos entre paredes o vigas del techo, la separación puede
variar desde 0.6 a 1.8 mts. y las hileras pueden correr en una o
dos direcciones. Elaborado
por: Ing. Henry Véliz Director de AVNET
CAFE C.A.- Audio y Videoconferencias sobre Redes En el próximo boletín continuaremos con la parte 5 del curso interactivo. |
Flujo luminoso, es
la fracción de flujo radiante que produce una sensación
luminosa, su unidad es el lumen.