Procesado en frecuencia
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Índice de contenidos Procesado en el dominio de la frecuencia. Filtros. Filtros habituales en audio. Tecnologías de implementación. Ecualizadores. Controles de tono. Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos. Ecualizadores gráficos Ecualizadores paragráficos. Aplicaciones de filtros y ecualizadores. Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto. Unidad 3: Equipos de procesado de señal -1- Filtros habituales en audio El filtrado y la ecualización constituyen el procesado de audio más común Utilización de filtros en audio Como parte constituyente de los ecualizadores Como dispositivos independientes de filtrado (filtros paso alto, paso bajo, y filtros ranura) Filtros habituales en audio Filtros paso alto y paso bajo Filtros tipo control de tonos (shelving filters) Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Filtros banda eliminada Filtros ranura (notch filters) Unidad 3: Equipos de procesado de señal -2- Filtros paso alto Frecuencia de corte 3 dB (20-40 Hz) Suelen ser de segundo o tercer orden, excepcionalmente de orden cuatro Pendientes de 6, 12, 18 o 24 dB/octava Utilización: atenuación de señales de baja frecuencia donde está presente ruido y distorsión (filtros sub-sónicos) Zumbidos de muy baja frecuencia (rumble) por pasos y vibraciones en el escenario (5-30 Hz) Ruido provocado por el viento y la respiración de vocalistas en los micrófonos Ruido por interferencias La frecuencia de corte y las pendientes de atenuación pueden ser seleccionables por el usuario Unidad 3: Equipos de procesado de señal -3- Filtros paso alto Unidad 3: Equipos de procesado de señal -4- Filtros paso bajo Frecuencia de corte 3 dB (15-20 KHz) Suelen ser de orden ajustable, alcanzando en algunos casos orden 6 6, 12, 18, 24, 48, 100 dB/octava Utilización: atenuación de señales de alta frecuencia donde está presente ruido y distorsión Ruido de alta frecuencia (hiss) La frecuencia de corte y las pendientes de atenuación pueden ser seleccionables por el usuario La combinación de un filtro paso alto y otro paso bajo da lugar a un paso banda Unidad 3: Equipos de procesado de señal -5- Filtros de cruce Aplicación específica de filtros paso alto y paso bajo que se combinan para dividir en frecuencia el programa sonoro entregado a los altavoces o a las etapas amplificadoras correspondientes en un sistema de refuerzo sonoro Típicamente separación entre bajos, medios y agudos (LF, MF, HF) Además de separar frecuencias pueden usarse para ajustar impedancias y/o el diagrama de radiación de la agrupación de altavoces Suelen utilizarse filtros de primer a cuarto orden Unidad 3: Equipos de procesado de señal -6- Filtros de cruce Compensación de la sensibilidad para un tweeter de alta frecuencia Unidad 3: Equipos de procesado de señal -7- Filtros tipo control de tonos (shelving filters) Realzan algunas frecuencias y atenúan otras (sin llegar a anularlas completamente) Comportamiento en forma de rampla Consta de dos bandas de paso con diferente ganancia/atenuación La atenuación no aumenta indefinidamente a partir de la frecuencia de corte Aplicación típica: control de tono (realce de graves/agudos) Unidad 3: Equipos de procesado de señal -8- Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Son los más utilizados como bloque constituyente de los ecualizadores No son filtros paso banda, puesto que lejos de la banda de paso no afectan a la señal (atenuación de 0 dB) Características Ganancia / atenuación (boost / cut) Frecuencia central fC (punto de máximo refuerzo) Frecuencias de corte superior e inferior (caída a 3 dB), fL, fH Ancho de banda: BW = fH - fL, Factor de calidad Q: relación entre la frecuencia central y el ancho de banda G G-3 0 fL fH -9- Unidad 3: Equipos de procesado de señal Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Implementación de un filtro resonante La respuesta de refuerzo se obtiene sumando la salida de un filtro paso banda con la señal original 1 1 + kBP 0 1 + Paso banda PB k PB 0 Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 10 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Implementación de un filtro resonante Típicamente la respuesta del filtro atenuador se obtiene como la recíproca del filtro de refuerzo 1 1 1 + kBP 0 1 − k Paso banda PB PB 0 Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 11 - Clasificación según las características de ganancia / atenuación (boost / cut) Filtros de ganancia/atenuación (Boost/Cut filters): filtros que permiten reforzar o atenuar la banda de paso Filtros de sólo atenuación (Cut only filters): filtros que solamente permiten atenuación (en su posición de máximo refuerzo presentan una atenuación de 0 dB Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 12 - Clasificación según las características de ganancia / atenuación (boost / cut) Existen dos modos de especificar el ancho de banda en un filtro atenuador, dependiendo de los fabricantes Ancho de banda (factor de calidad Q) definido como el ancho de banda del filtro de refuerzo recíproco. Esta suele ser la opción preferida Ancho de banda (Q) definido directamente sobre el filtro atenuador Ancho de banda del filtro atenuador Ancho de banda del filtro recíproco Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 13 - Clasificación según las características de ganancia / atenuación (boost / cut) Filtros simétricos (recíprocos) : filtros de tipo boost/cut en los que las curvas de refuerzo y atenuación son recíprocas Filtros asimétricos (no recíprocos): filtros de tipo boost/cut en los que las curvas de refuerzo y atenuación no son recíprocas 1 1 + kBP 1 − kBP Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 14 - Ancho de banda de filtros resonantes en audio La respuesta en frecuencia del oído es de tipo logarítmico, por lo que en aplicaciones de audio se trabaja en bandas de octava El ancho de banda crítico del oído coincide con intervalos de 1/3 de octava El ancho de banda crítico es el margen de frecuencias en el cual el oído no detecta variaciones de presión. El ancho de banda del filtro depende de la aplicación y el coste Anchos de banda habituales: 1, 2/3 y 1/3 de octava son los valores típicos (más estrechos no son necesarios) Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 15 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Frecuencias de corte, ancho de banda y factor de calidad Q f L f H = fC2 fH = K fL G G-3 Q= fC fH − fL 0 Filtros de 1 octava K=2 (Q ≈ 1.41) Filtros de 1/2 de octava K=21/2 (Q ≈ 2.86) Filtros de 1/3 de octava K=21/3 (Q ≈ 4.31) fL fH Ejemplo: filtro de 1/3 de octava centrado a 1 KHz fC = 1000Hz BW = 1123 – 891 = 232Hz fL = 890.89Hz ≈ 891Hz Q = 4.31 fH = 1122.59Hz ≈ 1123Hz Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 16 - Clasificación según el factor de calidad Q Filtros de Q no-constante (proportional Q, variable Q) Son los primeros que se desarrollaron para aplicaciones de audio, basados en redes pasivas RLC El ancho de banda (factor de calidad) varía de forma inversamente proporcional al valor del refuerzo o atenuación aplicado por el filtro (controles de ganancia y ancho de banda acoplados) Solamente en la posición de máximo refuerzo/atenuación se obtiene el ancho de banda especificado. En cualquier otra posición el factor de calidad se degrada Este comportamiento no se considera admisible en aplicaciones profesionales de audio debido a la elevada alteración fuera de banda Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 17 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Filtros de Q constante (constant Q) En la década de 1980 se desarrollaron los primeros filtros activos de Q constante, en los que el ancho de banda es independiente del valor de refuerzo o atenuación Se reduce la interacción entre bandas adyacentes Menor dependencia de la respuesta en frecuencia con el ajuste Mayor correlación entre la disposición externa de potenciómetros y la respuesta en frecuencia Supusieron un enorme avance en las prestaciones de los ecualizadores, mejorando en gran medida la precisión, especialmente con ajustes moderados Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 18 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Filtros de Q perfecto (perfect-Q) Los filtros de Q-constante solucionan el inconveniente de la degradación del ancho de banda con la actuación sobre su ganancia/atenuación. Sin embargo producen un rizado mayor entre filtros adyacentes El nivel del filtro fuera de la frecuencia central varía de forma no lineal con el ajuste de refuerzo/atenuación El rizado depende del refuerzo/atenuación de los filtros adyacentes Respuesta no lineal del filtro de Q constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 19 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Filtros de Q perfecto (perfect-Q) Los filtros basados en DSP ajustan su respuesta (coeficientes filtro FIR o IIR) en función de la posición de los potenciómetros del ecualizador Comportamiento lineal con el ajuste del refuerzo/atenuación Esto permite ajustar las características de los filtros para obtener una elevada correlación entre la respuesta en frecuencia y la posición de los controles No son filtros de Q constante pero tampoco proporcional. Las variaciones del ancho de banda son las necesarias para garantizar la respuesta deseada (perfecta) Q perfecto Q constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 20 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters) Filtros de Q perfecto (perfect-Q) Q no constante Q perfecto Q constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 21 - Filtros banda eliminada Filtros que atenúan una banda de frecuencia, afectando lo menos posible las bandas adyacentes Si la banda es menor de 1/3 de octava se denominan filtros ranura (notch filters) Aplicación fundamental: eliminación de frecuencias conflictivas en el sistema de sonido (no con fines creativos) Eliminación de la frecuencia de red (50 - 60 Hz) Eliminación de frecuencias de resonancia en la ecualización de salas para evitar oscilaciones Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 22 - Tecnologías de implementación Filtros pasivos Redes pasivas LC Funciones de transferencia típicas: Butterworth, Chebyshev, Bessel, Elíptica Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 23 - Tecnologías de implementación Filtros pasivos Típicamente de orden 1 a orden 3 Paso alto Paso bajo Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 24 - Tecnologías de implementación Principales inconvenientes Necesidad de fuente y carga adaptadas en impedancia (actualmente los equipos de audio trabajan con acoplo en tensión) Pérdidas de inserción por disipación y desadaptación que dependen de la posición de refuerzo/atenuación Equipos pesados y voluminosos (bobinas) Interferencia electromagnética (EMI) Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 25 - Tecnologías de implementación Filtros activos (amplificadores operacionales) Durante la década de 1970 se implementaron los primeros filtros de audio utilizando amplificadores operacionales y redes LC Los diseños iniciales se basaban en obtener las mismas funciones de transferencia de los pasivos, sustituyendo las bobinas por elementos activos En la década de 1980 se desarrollaron los filtros activos RC, en los que se evita la utilización de bobinas, reduciendo el tamaño y los costes de fabricación Diseño más habitual de Q no constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 26 - Tecnologías de implementación Filtros activos Los filtros activos RC de Q constante suponen una revolución no sólo de las técnicas de implementación, sino también de las técnicas de diseño Clave para Q constante: independizar la función que implementa el ajuste de amplitud (refuerzo/atenuación) del filtro paso banda Diseño más habitual de Q constante simétrico Cualquier filtro paso banda BOOST: 1 + kBP 1 CUT: 1 + kBP Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 27 - Tecnologías de implementación Filtros activos Filtros activos RC de Q constante asimétricos Diseño más habitual de Q constante asimétrico Cualquier filtro paso banda BOOST: 1 + kBP CUT: 1 − kBP Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 28 - Tecnologías de implementación Filtros digitales Gran flexibilidad de diseño, normalmente basados en funciones de transferencia de segundo orden Dos tipos: IIR, FIR La configuración del filtro (función de transferencia) puede ser reconfigurable para adaptar su respuesta a los ajustes que realice el operador sobre los potenciómetros de control (filtros de Q perfecto) Más fácil en filtros IIR, dada su sencillez El cambio de configuración constituye una de las principales ventajas de los filtros digitales frente a los analógicos. Estos últimos sólo se pueden diseñar una vez! Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 29 - Desarrollo del tema Procesado en el dominio de la frecuencia. Filtros. Filtros habituales en audio. Tecnologías de implementación. Ecualizadores. Controles de tono. Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos. Ecualizadores gráficos Ecualizadores paragráficos. Aplicaciones de filtros y ecualizadores. Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 30 - Ecualizadores Equipos diseñados para compensar las características amplitud-frecuencia en sistemas de almacenamiento o transmisión Ecualizadores fijos, no ajustables (aunque sí se pueden calibrar) Ecualizador phono RIAA, tape NAB, redes de pre-énfasis y de-énfasis Ecualizadores variables, ajustables por el usuario Constituidos por bancos de filtros en los que una o más características pueden ser alteradas por el usuario Aplicaciones típicas Corrección de deficiencias en la respuesta en frecuencia de micrófonos, combinaciones de altavoces, e instrumentos Separación en frecuencia de diferentes instrumentos, para lograr una mezcla más contrastada Evitar la interacción de frecuencias disonantes de diferentes instrumentos (pistas) Alteración de las características frecuenciales por motivos puramente creativos Ecualización del sistema de sonido y la sala en sistemas de refuerzo Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 31 - Ecualizadores Tipos de ecualizadores ajustables en función de sus prestaciones Controles de tono Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos Ecualizadores gráficos Ecualizadores paragráficos Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 32 - Controles de tono Ecualizador típico en los sistemas para automóviles y en los sistemas domésticos de bajas prestaciones Constan de 2 o 3 bandas de frecuencia fijas Bajos y agudos (bass, treble); bajos, medios y agudos (low, mid, high) Para los bajos y agudos se utilizan filtros tipo control de tono (shelving filters) con frecuencias de corte preestablecidas, amplitud ajustable y pendientes suaves Frecuencias de corte típicas 100 HZ y 10 KHz Para las frecuencias medias se utiliza un filtro resonante centrado alrededor de 2 KHz y con algunas octavas de ancho de banda Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 33 - Controles de tono Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 34 - Ecualizador semiparamétrico (sweepable equalizer) Ecualizador similar al control de tonos, pero que incluye la posibilidad de variar la frecuencia central Ganancia ajustable Frecuencia central sintonizable (a menudo sobre un amplio margen) Ancho de banda fijo Esto permite un control del sonido mucho más preciso que en el anterior Es el ecualizador típico en los canales de entrada de las consolas de bajo y medio coste Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 35 - Ecualizador paramétrico Incluye la posibilidad de variar el ancho de banda, además de la frecuencia central Ganancia ajustable (si sólo permite atenuación se denomina notch equalizer) Frecuencia central sintonizable (a menudo sobre un amplio margen) Ancho de banda (Q) ajustable Se suelen utilizar filtros de Q-constante con la ganancia Mejor control sobre el ancho de banda, independientemente de la amplitud Mayor flexibilidad y precisión Es el ecualizador típico en los canales de entrada de las consolas de altas prestaciones (típicamente 3 o 4 bandas) Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 36 - Ecualizador paramétrico Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 37 - Ecualizador paramétrico Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 38 - Ecualizador gráfico Banco de filtros de sintonía y ancho de banda fijos y ganancia variable Utilizan potenciómetros de ajuste lineal para controlar la ganancia de cada banda La posición de los potenciómetros individuales de cada banda indica de forma aproximada la corrección realizada en frecuencia (de ahí su nombre de ecualizador gráfico) Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 39 - Ecualizador gráfico El número de bandas depende del coste y la aplicación 10 bandas de 1 octava 15 bandas de 2/3 de octava 30 o 31 bandas de 1/3 de octava El ancho de banda (Q) es el mismo para todos los filtros El recubrimiento debe de ser lo más plano posible (poco rizado) Ganancias/atenuaciones típicas: ±6 dB, ±12 dB, ±18 dB Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 40 - Ecualizador gráfico La mayoría utiliza las frecuencias centrales del estándar ISO Ecualizador de 1 octava (10 bandas) 32, 64, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000 Hz Ecualizador de 2/3 de octava (15 bandas) 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 635, 1000, 1600, 2500, 4000, 6400, 10000, 16000 Hz Ecualizador de 1/3 octava (31 bandas) 20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1K, 1.25K, 1.6K, 2K, 2.5K, 3.15K, 4k, 5k, 6.3K, 8K, 10K, 12.5K, 16K, 20KHz El ancho de banda de estos filtros suele elegirse igual al espaciado entre frecuencias centrales para reducir el rizado de la respuesta en frecuencia Los filtros se cortan en la caída a 3dB f C 2 = K f C1 f Hi = K f Li f Li f Hi = fCi2 f Hi = K f Li Unidad 3: Equipos de procesado de señal Q= fCi f Hi − f Li - 41 - Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros Filtros de Q no-constante (proportional Q, variable Q) Son los primeros que se desarrollaron, basados en redes pasivas RLC El ancho de banda varía de forma inversamente proporcional al valor del refuerzo o atenuación del filtro Solamente en la posición de máximo refuerzo/atenuación se obtiene el ancho de banda especificado. En cualquier otra posición el factor de calidad se degrada mayor interacción entre bandas adyacentes Mala correspondencia entre los ajustes realizados por el operador sobre los potenciómetros y la respuesta en frecuencia real Se desvirtúa el concepto de ecualizador gráfico Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 42 - Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros Efecto del ancho de banda en el recubrimiento Filtros de Q variable Error refuerzo/ atenuación Aumentando el ancho de banda disminuye el rizado pero aumenta el error de refuerzo/ atenuación y la interacción entre bandas Unidad 3: Equipos de procesado de señal Interacción interbanda - 43 - Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros Filtros de Q constante (constant Q) Supusieron un enorme avance en las prestaciones de los ecualizadores, mejorando en gran medida la precisión, especialmente con ajustes moderados El factor de calidad y el ancho de banda son independientes del ajuste de ganancia de los filtros Menor interacción entre bandas adyacentes, lo que implica mayor correlación entre la disposición externa de potenciómetros y la respuesta en frecuencia Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 44 - Tipos de ecualizador en función del recubrimiento Las prestaciones de un ecualizador no sólo dependen de las cualidades de sus filtros, sino del modo en que éstos se combinan (recubrimiento) La respuesta con todos los potenciómetros al mismo nivel debería de ser plana (sin rizado) Filtros en cascada (cascade Q) Implementación sencilla, so hay necesidad de sumadores La respuesta en frecuencia es el producto de las respuestas individuales de cada filtro. Se acumulan los errores de magnitud y fase Filtros en paralelo (parallel Q) Necesidad de sumadores La respuesta en frecuencia es la suma de las respuestas en frecuencia, lo que tiende a cancelar en buena medida los efectos de la interferencia interbanda Mayor rizado de la respuesta en frecuencia, especialmente con filtros de Q no constante non-combining (non-interpolated) filters Combinación de topología cascada/paralelo Combinación en paralelo de bandas adyacentes y combinación en cascada de los grupos resultantes Reduce el rizado ajustando los filtros adyacentes para que su pico de respuesta no coincida con su frecuencia central combining (interpolated) filters Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 45 - Tipos de ecualizador en función del recubrimiento Efectos de la topología de combinación de bandas en el recubrimiento Filtros de Q constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 46 - Tipos de ecualizador en función del recubrimiento Filtros de Q variable, combinación en paralelo El máximo rizado con estos filtros se tiene para el máximo refuerzo/ atenuación, que raramente se aplica Filtros de Q constante, combinación en paralelo El rizado no depende de la posición de ganancia. Para ajustes medios el rizado es mayor que con los de Q no constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 47 - Tipos de ecualizador en función del recubrimiento Filtros de Q constante, combinación en serie/ paralelo Combining (interpolating) equalizer En filtros de Q constante esta combinación reduce el rizado, pero a costa de aumentar el error de refuerzo/atenuación Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 48 - Ecualizadores digitales de Q perfecto Los filtros digitales de Q perfecto (perfect-Q) permiten resolver el problema del error de ganancia/atenuación sin degradar el recubrimiento Los filtros basados en DSP ajustan su respuesta (coeficientes filtro FIR o IIR) en función de la posición de los potenciómetros del ecualizador Comportamiento lineal con el ajuste del refuerzo/atenuación Las características de los filtros se ajustan en cada momento para minimizar simultáneamente el error de ganancia/atenuación y el rizado por interacción entre bandas Respuesta no lineal del filtro de Q constante Filtro digital de Q perfecto Filtro de Q constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 49 - Ecualizadores digitales de Q perfecto Q no constante Q perfecto Q constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 50 - Ecualizadores digitales de Q perfecto Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 51 - Ecualizador gráfico Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 52 - Ecualizador paragráfico Combinación del ecualizador gráfico y el paramétrico Ecualizador gráfico que además permite la sintonización de las frecuencias centrales de cada banda dentro de un margen determinado Puede ofrecer la posibilidad de alterar el ancho de banda de los filtros Añade flexibilidad en aquellas aplicaciones en las que es necesario actuar sobre frecuencias o márgenes de frecuencia muy concretos (caso de realimentación) Existen modelos analógicos, aunque ha sido la tecnología digital la que ha popularizado su utilización Presentación gráfica mediante displays LCD, TFT, etc. Son los sistemas más potentes, debido a su gran flexibilidad y manejo a través de una interfaz gráfica intuitiva Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 53 - Desarrollo del tema Procesado en el dominio de la frecuencia. Filtros. Filtros habituales en audio. Tecnologías de implementación. Ecualizadores. Controles de tono. Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos. Ecualizadores gráficos Ecualizadores paragráficos. Aplicaciones de filtros y ecualizadores. Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 54 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores Compensación de problemas y deficiencias en la respuesta en frecuencia de en equipos de grabación, micrófonos e instrumentos Separación en frecuencia de diferentes instrumentos, para lograr una mezcla más contrastada. Evitar la interacción de frecuencias disonantes de diferentes instrumentos (pistas) Adición de efectos sobre los distintos instrumentos por motivos creativos Corrección de discos o grabaciones magnéticas antiguas, realizadas con un ancho de banda muy pequeño y gran cantidad de ruido en altas frecuencias Ecualización de recintos para compensar la respuesta en frecuencia del sistema (sistemas de refuerzo sonoro) NO debe utilizarse la ecualización para corregir deficiencias del sistema de sonido causadas por el empleo de equipamiento o técnicas deficientes. Mediante la ecualización se deben corregir problemas menores. Es un ajuste fino del sistema. ascorbic-original.mp3.WAV Unidad 3: Equipos de procesado de señal ascorbic-bandpass_sweep.mp3.WAV - 55 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores Sensación sonora en función de la frecuencia Frecuencias muy bajas (16 a 60 Hz): dan sensación de potencia si se produce un refuerzo súbito, pero enmascaran el programa si se mantienen mucho tiempo. Track06.cda.WAV Frecuencias bajas (60 a 250 Hz): contiene la mayoría de fundamentales de la sección de ritmo y es importante para la inteligibilidad de la palabra. El refuerzo da sensación de redondez a los instrumentos, aunque si es muy elevado resulta atronador. Track07.cda.WAV Frecuencias medias - bajas (250 a 2000 Hz): contiene los primeros armónicos de bastantes instrumentos. Un refuerzo excesivo produce fatiga y un sonido nasal y/o telefónico. El refuerzo entre 500 y 1000 Hz produce un sonido creado en un tubo y entreTrack09.cda.WAV 1 y 2 kHz de un tubo metálico. Frecuencias medias (2 a 4 kHz): muy importante para el reconocimiento de la voz. El realce excesivo produce ceceo y confusión en los fonemas labiales (m, b, v). Track10.cda.WAV Frecuencias medias - altas (4 a 6 kHz): es responsable de la claridad y transparencia de la voz y los instrumentos. Produce una sensación de presencia. El realce sobre 5 kHz Track11.cda.WAV asemeja un refuerzo de todo el programa. La atenuación de esta banda produce un sonido distante. Frecuencias altas (6 a 20 kHz): controlan el brillo y la claridad de los sonidos. El refuerzo excesivo produce sonidos cristalinos y siseos en los fonemas sibilantes (s, ch) yTrack12.cda.WAV vocales. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 56 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores Técnicas básicas de ecualización (en directo y mezclas multipistas) Varios instrumentos que contengan gran cantidad de frecuencias pueden sonar muy bien por separado, pero dar lugar a problemas al ser mezclados debido a los solapamientos de frecuencias Procedimiento ideal Distinguir las frecuencias de interés de cada instrumento de las frecuencias innecesarias Realzar las frecuencias de interés y atenuar las innecesarias Al mezclar los instrumentos, los huecos de unos serán rellenados con otros, dando lugar a una mezcla equilibrada en frecuencia en la que todos encajan sin taparse entre sí Las bajas frecuencias son las más críticas durante la ecualización – – – Su exceso por acumulación entre instrumentos da lugar a una mezcla atronadora (muddy, boomy) Su defecto da lugar a una mezcla excesivamente suave (poco potente) El programa debe sonar bien en equipos con características muy dispares (equipos domésticos, automóviles, etc.) Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 57 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores Percusión Las percusiones marcan el ritmo de la canción, y deben sonar con potencia y claridad Se debe evitar la acumulación de frecuencias en los bajos y bajos-medios Atenuar frecuencias entre 250 y 500 Hz Realzar agudos entre 8-12 KHz para dar claridad Bajo A continuación se añade el bajo, que se ecualiza para encajarlo en la batería Si es necesario realzar los bajos, no se deben realzar las mismas frecuencias que en la batería Se puede dar claridad cortando las frecuencias en torno a los 250Hz y realzando algunas frecuencias altas, en torno a 2500Hz. Éstas no deben coincidir con las frecuencias predominantes de ninguna percusión Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 58 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores Guitarra Se deben atenuar las frecuencias inferiores a 80 Hz, para evitar la interferencia con el bajo Se puede realzar la frecuencia de250 Hz para dar potencia (punch) Para dar presencia y brillo a la guitarra se puede realzar alguna banda entre 2 y 4 KHz Si se ha realzado el bajo en 2.5 KHz, podríamos elegir 3.5 o 4 KHz para la guitarra Vocalista Si las técnicas de grabación son correctas y se selecciona el micrófono adecuado, la ecualización de la voz debe ser sutil, para mantener una sonoridad correcta en todos los sistemas de sonido Se pueden atenuar las frecuencias por debajo de 100-150 Hz (ocupadas por la sección rítmica) Se puede añadir claridad reforzando ligeramente la banda de 4 y 5 KHz Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 59 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores Track14.cda.WAV Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 60 - Ecualización de recintos El recinto de trabajo afecta a la respuesta en frecuencia del sistema completo Mediante los ecualizadores se puede compensar la respuesta de la sala, a la vez que se evita la oscilación por realimentación, incrementando así la ganancia acústica potencial (típicamente 6-10dB de mejora) Para ecualizar la sala se utiliza una fuente de ruido rosa situada frente al micrófono, en el escenario, y se analiza la señal captada en la zona de audiencia El ecualizador se ajusta hasta que se obtiene una respuesta plana en el analizador Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 61 - Ecualización de recintos Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 62 - Ecualización de recintos Los ecualizadores gráficos poseen la limitación de que no pueden actuar con elevados refuerzos o atenuaciones más que en la banda de paso de cada filtro Si la frecuencia a tratar no coincide en una de las bandas es preciso actuar sobre dos filtros adyacentes, alterando así un margen de frecuencias excesivo Caso de algunas frecuencias discretas de realimentación Se debe utilizar entonces un filtro paramétrico, ajustando la frecuencia central a la frecuencia a eliminar y seleccionando un ancho de banda pequeño No obstante, para la ecualización del sistema sigue siendo preferible un ecualizador gráfico, menos selectivo en frecuencia Sistema más estable frente a cambios de la posición de los micrófonos o cambios en las condiciones de la sala, etc. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 63 - Desarrollo del tema Procesado en el dominio de la frecuencia. Filtros. Filtros habituales en audio. Tecnologías de implementación. Ecualizadores. Controles de tono. Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos. Ecualizadores gráficos Ecualizadores paragráficos. Aplicaciones de filtros y ecualizadores. Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 64 - Introducción a los procesadores DSP En la actualidad se han popularizado equipos multiefectos que integran la mayor parte de los procesados de señal que se han estudiado en este tema Procesadores de dinámica Procesadores temporales Ecualizadores Estos procesadores se basan el procesado digital de la señal (DSP) Los equipos multiefecto para estudio suelen ser controlables a través de PC Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 65 - Introducción a los procesadores DSP Equipo multiefecto comercial Reverberación con control de reflexiones tempranas Líneas de retardo, ecos Efectos con líneas de retardo (vibrato, flanger, chorus) Filtrado paramétrico Procesado de dinámica (compresor, puerta de ruido) Ajuste de tempo y tono Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 66 - Bibliografía Manuel Recuero López, Manuel Vaquero Fernández, Antonio J. Rodríguez Rodríguez, Constantino Gil González, Francisco Tabernero Gil, Técnicas de grabación sonora, Instituto Oficial de RadioTelevisión Española, Madrid, 1993. Capítulo 6. Gary Davis, Ralph Jones, Sound reinforcement handbook, Hal Leonard Corporation, 1990. Capítulo 14. John M. Eargle, Handbook of recording engineering, International Thomson Publishing, 1996. Capítulos 21 a 24. Francis Rumsey, Tim Mc Cormick, Introducción al sonido y a la grabación, Instituto Oficial de RadioTelevisión Española, Madrid, 1994. Capítulo 14. Glen Ballou, Handbook for sound engineers. The new audio cyclopedia, Focal Press, 1998. Capítulo 20. Clemente Tribaldos, Sonido Profesional. Estudios de registro profesional, Editorial Paraninfo SA, Madrid 1996. Capítulo 11. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 67 - Bibliografía Recursos en internet http://www.rane.com http://www.prorec.com/prorec/articles.nfs http://www.prorec.com/prorec/articles.nfs http://www.harmony-central.com/Effects http://www.behringer.com http://www.yamaha.com http://transaudiogroup.com Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 68 -
