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Harry F. Olson: Pionero de la Ingeniería Acústica y la Ciencia del Sonido
Harry Ferdinand Olson (1901-1982) fue uno de los ingenieros más influyentes en la historia del sonido y la acústica aplicada. Su trabajo en el desarrollo de micrófonos, altavoces y sistemas de reducción de ruido revolucionó la industria del audio y sentó las bases para tecnologías modernas como los sistemas de altavoces line array y los micrófonos de captación direccional. A través de una combinación de investigación teórica y aplicaciones prácticas, Olson dejó un legado de innovaciones que continúan definiendo el estándar de la industria del audio profesional.
Pionero de la Ingeniería
1. Formación y Carrera en RCA
Olson obtuvo su doctorado en ingeniería eléctrica y física en la Universidad de Iowa en 1928 y, en ese mismo año, se unió a la Radio Corporation of America (RCA), donde trabajó hasta su retiro en 1967. Durante su estancia en RCA, lideró investigaciones en acústica aplicada, electroacústica y procesamiento de señales, produciendo más de 100 patentes y estableciendo principios fundamentales en el diseño de sistemas de sonido.
Sus contribuciones abarcaron desde la optimización de transductores hasta la mejora en la direccionalidad del sonido y la eficiencia de los altavoces. Su libro «Acoustical Engineering» (1957) se convirtió en un texto de referencia para generaciones de ingenieros de audio y diseñadores de sistemas acústicos.
2. Innovaciones en Micrófonos y Captación de Sonido
2.1 Desarrollo del Micrófono de Cinta Bidireccional
Uno de los logros más significativos de Olson en el campo de la microfonía fue el desarrollo del micrófono de cinta bidireccional. Antes de este avance, los micrófonos convencionales tenían una respuesta de frecuencia irregular y captaban el sonido de manera omnidireccional, lo que resultaba en grabaciones con mucho ruido de fondo.
El diseño de Olson utilizaba una cinta de aluminio suspendida en un campo magnético, lo que le permitía generar una señal proporcional a la presión acústica de manera eficiente. Esto resultó en una mejora drástica en la respuesta de frecuencia y la direccionalidad del micrófono, facilitando su uso en estudios de grabación y transmisión radiofónica.
Matemáticamente, la sensibilidad del micrófono de cinta se puede expresar como:
Donde:
- V es el voltaje inducido,
- B es la densidad del flujo magnético,
- L es la longitud efectiva de la cinta,
- v es la velocidad de vibración de la cinta.
Este diseño permitió la captación bidireccional, con un patrón polar en forma de «8», lo que facilitaba el uso del micrófono en aplicaciones de grabación estéreo y técnicas de reducción de ruido ambiente.
2.2 Creación del Patrón Polar Cardioide
Olson también fue pionero en el desarrollo del micrófono cardioide, cuya captación direccional se basa en la combinación de presiones acústicas frontal y trasera mediante laberintos acústicos. La directividad cardioide mejoró drásticamente la captación de la voz humana en entornos ruidosos.
La respuesta del micrófono cardioide se define por la ecuación:
Donde:
- P(θ) es la presión acústica en función del ángulo,
- P0 es la presión máxima en el eje frontal,
- θ es el ángulo respecto al eje de captación.
Este avance permitió un mejor control del sonido captado, reduciendo la captación de ruido fuera del eje de captación y mejorando la inteligibilidad del audio en entornos en vivo y de grabación.
3. Avances en Altavoces y Transductores
3.1. Principios del Diseño de Altavoces
Olson dedicó gran parte de su carrera al desarrollo de sistemas de altavoces más eficientes y precisos. Uno de sus mayores aportes fue la optimización de la resonancia del gabinete de altavoces para minimizar picos no deseados en la respuesta de frecuencia.
Utilizando la ecuación de Helmholtz para sistemas de caja cerrada, Olson refinó el diseño de cajas acústicas para mejorar la eficiencia en bajas frecuencias:
Donde:
- frf es la frecuencia de resonancia,
- c es la velocidad del sonido,
- A es el área de la apertura,
- V es el volumen del gabinete,
- L es la longitud de la apertura.
Este análisis permitió mejorar el rendimiento de altavoces en espacios cerrados y en sistemas de refuerzo sonoro en vivo.
3.2. Desarrollo del Concepto de Line Array
Olson fue uno de los primeros en desarrollar el concepto de dispersión controlada en sistemas de altavoces lineales, lo que sentó las bases para los modernos line arrays utilizados en eventos en vivo.
Su trabajo en la distribución del sonido en múltiples fuentes alineadas demostró que la combinación de múltiples altavoces pequeños en una línea vertical podía proporcionar un control direccional preciso, reduciendo la dispersión indeseada y mejorando la cobertura en espacios grandes.
La ecuación de directividad en un sistema de múltiples fuentes alineadas es:
Donde:
- N es el número de fuentes,
- k es el número de onda,
- d es la distancia entre fuentes,
- θ es el ángulo de observación.
Este concepto evolucionó hasta convertirse en la base de los modernos sistemas line array, como el CLa21PLUS de Tecnare, que emplea múltiples transductores alineados para optimizar la proyección del sonido en grandes espacios.
4. Legado y Aplicaciones Modernas
Las innovaciones de Olson han influido en múltiples áreas de la ingeniería de sonido, desde la fabricación de micrófonos de alta directividad hasta el diseño de sistemas de altavoces para conciertos y grabaciones en estudio.
Los principios de dispersión direccional que formuló siguen vigentes en el diseño de sistemas de sonido en vivo, y sus desarrollos en transductores han servido de base para las tecnologías modernas de reproducción de sonido en alta fidelidad.
Su trabajo no solo definió los estándares de la industria, sino que también abrió el camino para futuras innovaciones en procesamiento digital de señales (DSP), altavoces activos y sistemas de control remoto de audio.
Conclusión
Harry F. Olson fue un pionero de la ingeniería del sonido, con contribuciones que abarcan desde la mejora en la captación del sonido hasta el perfeccionamiento de los sistemas de reproducción y refuerzo sonoro. Su legado sigue vigente en la actualidad, con tecnologías que continúan basándose en sus descubrimientos y teorías.
La evolución del audio profesional en conciertos, estudios de grabación y sistemas de comunicación no se puede entender sin los aportes de Olson, cuyos principios científicos han definido el camino de la acústica moderna.
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