MASMAN Y FERRER SONIDO El sonido es una sensación que se origina en el movimiento vibratorio de los objetos y se transmite a través de un medio como el aire. La acústica estudia las leyes físicas del sonido, mientras que la psicoacústica investiga cómo los estímulos sonoros son interpretados por el cerebro humano y afectan nuestra conciencia. GENERACION DEL SONIDO La generación del sonido ocurre en una fuente sonora, que puede ser un objeto o región específica. Mediante un experimento simple con un diapasón y un vidrio ennegrecido, se puede observar que al mover el diapasón con velocidad constante, se produce un trazo oscilatorio en el vidrio. Estas oscilaciones se vuelven más débiles a medida que el sonido generado por el diapasón se desvanece. La intensidad del sonido se relaciona con la amplitud de las oscilaciones, es decir, con la extensión de los movimientos vibratorios. PROPAGACION DEL SONIDO La propagación del sonido se puede entender a través de varios experimentos y analogías. Un montaje experimental con una campana hermética y una esponja muestra cómo se amortiguan las vibraciones de una campanilla eléctrica al evacuar el aire, lo que demuestra que el sonido requiere de un medio para propagarse. En el caso de una fuente sonora al aire libre, como una membrana vibrante, las perturbaciones en el aire se propagan como ondas sonoras en todas las direcciones. Estas ondas se asemejan a las ondas superficiales en el agua generadas por el impacto de una piedra, donde las crestas se alejan del centro y disminuyen en amplitud a medida que se propagan. En la propagación del sonido, las moléculas de aire oscilan en pequeños movimientos y no se desplazan de manera neta. El sonido llega al oído y provoca el movimiento del tímpano, que luego se transforma en impulsos eléctricos transmitidos al cerebro. La propagación del sonido tiene similitudes con las ondas superficiales en el agua y se puede describir en términos de longitud de onda, período y oscilaciones de las moléculas del medio de propagación. MIYARA 1.1 a 1.4 EL SONIDO: UN FENOMENO ONDULATORIO El sonido es un fenómeno ondulatorio que se propaga a través de perturbaciones en el aire. Estas perturbaciones generan ondas sonoras que se transmiten de una partícula a otra, y la velocidad del sonido depende de las características del medio en el que se propaga. El sonido puede ser representado mediante gráficos y su tono e intensidad se determinan por la frecuencia y la amplitud de las ondas sonoras. VELOCIDAD DEL SONIDO La velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 345 metros por segundo o 1242 kilómetros por hora a una temperatura de 23 °C. Esta velocidad es constante e independiente de la intensidad del sonido. La velocidad del sonido se utiliza para calcular distancias en situaciones como la propagación del sonido de un relámpago, la percepción de un eco y la corrección de retardos en sistemas de sonido. SONIDOS PERIODICOS Los sonidos periódicos consisten en múltiples perturbaciones sucesivas en el aire. Estos sonidos se dividen en ciclos, donde cada ciclo abarca todo lo que sucede entre dos perturbaciones sucesivas. Las perturbaciones se propagan con una velocidad constante alejándose de la fuente, y cada nueva perturbación se suma a las anteriores. Esto crea una sucesión de perturbaciones que se propagan en forma de ondas concéntricas en el aire, similar a los círculos que se forman cuando se arrojan guijarros en el agua. En un entorno sin superficies reflectoras, las perturbaciones se propagan como esferas concéntricas que se alejan de la fuente. Sin embargo, en presencia de superficies reflectoras, la propagación del sonido puede volverse más compleja. El campo sonoro se refiere a la distribución del sonido en diferentes puntos de un espacio determinado, como una sala o un entorno al aire libre. 2.1 a 2.6 Brevemente, la Psicoacústica se dedica a estudiar la percepción del sonido, es decir, cómo el oído y el cerebro procesan la información que nos llega en forma de sonido. SENSACIONES PSICOACUSTICAS Al escuchar un sonido, experimentamos sensaciones psicoacústicas que se pueden clasificar en tres tipos: altura, sonoridad y timbre. La altura nos permite distinguir entre sonidos graves y agudos, e incluso diferenciar entre los sonidos de una escala musical. La sonoridad se refiere a la percepción de la intensidad del sonido, es decir, distinguir entre sonidos fuertes y débiles. El timbre engloba varias cualidades que nos permiten diferenciar entre los sonidos producidos por diferentes instrumentos y voces. En una primera aproximación, cada parámetro físico del sonido se relaciona directamente con un tipo específico de sensación psicoacústica. Por ejemplo, la frecuencia está relacionada con la sensación de altura, la amplitud con la sonoridad y el espectro (que incluye la forma de onda y las características de frecuencia) con el timbre. Sin embargo, es importante destacar que la relación entre cada sensación y los parámetros del sonido no es tan simple, ya que generalmente existe una dependencia significativa entre todas las sensaciones y todos los parámetros del sonido. ALTURA La altura de un sonido está relacionada con su frecuencia. Las bajas frecuencias corresponden a sonidos graves, mientras que las altas frecuencias corresponden a sonidos agudos. Sin embargo, la relación entre frecuencia y altura puede variar ligeramente con la intensidad del sonido y el timbre. Un sonido débil y uno fuerte de la misma frecuencia pueden percibirse con alturas ligeramente distintas, y un timbre brillante puede parecer más agudo que uno más opaco, incluso si la frecuencia y la intensidad son las mismas. La relación matemática entre la altura y la frecuencia es la siguiente: si se conoce la frecuencia de una nota en la escala, como por ejemplo fLA, la frecuencia de la nota ubicada una octava más arriba (fLA') será el doble de la frecuencia original, y la frecuencia de la nota ubicada una octava más abajo (fLA) será la mitad de la frecuencia original. SONORIDAD la sensación de sonoridad o intensidad de un sonido está relacionada en principio con su amplitud. Sin embargo, esta relación no es tan directa como la existente entre la frecuencia y la altura. La sonoridad depende tanto de la amplitud como de la frecuencia del sonido. En general, se puede afirmar que un sonido con mayor amplitud será percibido como más sonoro, pero si se aumenta la frecuencia de un sonido con menor amplitud, este puede llegar a percibirse como más sonoro. Las curvas de Fletcher y Munson son utilizadas para explicar diversos fenómenos en la audición, como por qué se requiere más potencia para reproducir graves que para frecuencias medias, o por qué un equipo de baja potencia puede sonar "fuerte" al distorsionar el sonido y agregar armónicos de alta frecuencia. Para medir el nivel sonoro, se utiliza un instrumento llamado decibelímetro. Sin embargo, debido a las características de la audición humana, se agregó un filtro al decibelímetro para atenuar los graves y simular la respuesta del oído. Esto dio lugar a la escala de decibeles A (dBA), que se utiliza ampliamente en mediciones de sonido y ruido en la actualidad. La tabla 2.2 proporciona algunos ejemplos de niveles sonoros típicos de fuentes y ambientes, lo que puede ser útil para estimar el nivel sonoro en ausencia de un medidor específico. TIMBRE El estudio del timbre abarca diversos aspectos físicos y perceptuales, y su manipulación en la síntesis de sonidos ha permitido crear una amplia variedad de timbres musicales. FORMANES El segundo enfoque de análisis del timbre se centra en las características comunes y distintivas de los sonidos de un instrumento o una voz en particular. Este enfoque se basa en la existencia de resonancias en los componentes accesorios al mecanismo de producción del sonido, como las cavidades del conducto vocal en el caso de la voz humana. Estas cavidades actúan como filtros que favorecen ciertas frecuencias y dan lugar a resonancias llamadas formantes. Los formantes son frecuencias específicas que predominan en el espectro del sonido después de pasar por el filtro de las cavidades. El cerebro humano es capaz de reconocer y asociar estos formantes con un timbre particular, incluso si el espectro del sonido se ve afectado por distorsiones o limitaciones de un sistema de sonido. Sin embargo, el timbre no puede ser explicado únicamente por los formantes, las envolventes o el espectro de manera aislada. Es el resultado de la interacción de todos estos factores. Se han realizado experimentos que demuestran que, al alterar la envolvente de un sonido, aunque los formantes y el espectro se mantengan iguales, el sonido puede volverse irreconocible. Del mismo modo, al cambiar los formantes mientras se conserva la envolvente original, el sonido puede ser percibido de manera diferente. Estos fenómenos resaltan la complejidad del timbre y cómo diferentes factores interactúan para crear la percepción auditiva distintiva de un sonido. 15 AUDIO DIGITAL La aplicación de técnicas digitales en el ámbito del audio ha tenido un impacto significativo en el desarrollo de nuevas tecnologías para la generación, procesamiento, almacenamiento y análisis del sonido. La tecnología digital ha permitido el desarrollo de sistemas confiables y fieles para el almacenamiento de sonido, así como la creación de instrumentos musicales electrónicos más complejos y versátiles. Además, se han introducido técnicas de procesamiento de señales de audio que han mejorado los procesos existentes y han permitido la implementación de nuevos efectos y procesos, como retardos, modulaciones, reverberaciones y espacializaciones realistas. Estos procesos serían mucho más costosos y difíciles de lograr en el dominio analógico. El uso de tecnología digital también ha brindado ventajas en términos de precisión y confiabilidad. Por ejemplo, el almacenamiento digital evita errores causados por factores como la dilatación térmica o partículas de polvo. Además, los procesadores digitales evitan la degradación de la señal debido al ruido analógico, que es difícil de eliminar por completo. En resumen, el uso de audio digital ha impulsado el desarrollo de tecnologías más avanzadas y ha permitido un procesamiento de señal más preciso y versátil en comparación con los sistemas analógicos. NUMERACION BINARIA En contraste con la numeración decimal que usamos habitualmente, la numeración binaria se basa en el sistema posicional utilizando únicamente dos símbolos: 0 y 1. La representación binaria tiene la ventaja de ser extremadamente insensible al ruido. Incluso en presencia de un ruido significativo, la señal original puede ser recuperada con precisión. Por ejemplo, una relación señal/ruido baja de 2 V sigue permitiendo la recuperación de la señal. Esto es una característica deseable en los sistemas digitales, ya que garantiza una mayor confiabilidad en la transmisión y almacenamiento de la información. MUESTREO Consiste en tomar muestras de la señal de sonido en intervalos regulares de tiempo y convertir cada muestra en un valor digital. El sonido analógico es una onda continua que varía suavemente en amplitud y frecuencia a lo largo del tiempo. Para digitalizar esta señal, se toman instantáneas de la onda en intervalos de tiempo fijos. Cada instantánea, conocida como muestra, captura el valor de amplitud del sonido en ese momento específico. Estas muestras se convierten en números digitales que representan la amplitud del sonido en cada punto. FRECUENCIA DE MUESTREO La frecuencia de muestreo es el número de muestras que se toman por segundo al convertir una señal analógica en una señal digital. Se mide en hercios (Hz) y determina la resolución temporal de la señal digitalizada. En el contexto del audio, la frecuencia de muestreo define la cantidad de puntos en el tiempo en los que se toman mediciones de la amplitud de la señal de sonido. Una frecuencia de muestreo más alta captura más detalles de la señal y proporciona una representación más precisa del sonido original. La frecuencia de muestreo se elige de acuerdo con el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, que establece que para evitar la pérdida de información y la aparición de aliasing (distorsión), la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia máxima presente en la señal analógica. Esto se conoce como la frecuencia de Nyquist. En el ámbito de la reproducción de audio, la frecuencia de muestreo más comúnmente utilizada es de 44.1 kHz, lo que significa que se toman 44,100 muestras por segundo. Esta frecuencia es suficiente para representar frecuencias de hasta aproximadamente 20 kHz, que es el límite superior de audición para la mayoría de las personas. DIGITALIZACION DE AUDIO La digitalización de audio es el proceso de convertir una señal de sonido analógica en una representación digital, es decir, en una secuencia de números que pueden ser almacenados, procesados y transmitidos mediante sistemas digitales. El proceso de digitalización de audio consta de dos etapas principales: el muestreo y la cuantificación. Muestreo: El muestreo consiste en tomar mediciones periódicas de la amplitud de la señal de sonido a intervalos de tiempo regulares. Estas mediciones se llaman muestras y se obtienen en momentos específicos en el tiempo. La frecuencia de muestreo determina la cantidad de muestras tomadas por segundo. Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más precisa será la representación digital de la señal analógica. La frecuencia de muestreo se expresa en hercios (Hz). Por ejemplo, una frecuencia de muestreo de 44.1 kHz significa que se toman 44,100 muestras por segundo. Cuantificación: La cuantificación es el proceso de asignar un valor numérico a cada muestra tomada durante el muestreo. En este proceso, se asigna un nivel de cuantificación a cada muestra, lo que implica asignar un número discreto que representa la amplitud de la señal en ese punto en el tiempo. La precisión de la cuantificación se determina por el número de bits utilizados para representar cada muestra. Cuanto mayor sea el número de bits, mayor será la resolución y la calidad de la representación digital de la señal. Una vez que se han realizado el muestreo y la cuantificación, se obtiene una secuencia de valores numéricos que representan la señal de audio en formato digital. Estos valores se almacenan en una secuencia binaria y se pueden manipular, procesar y transmitir utilizando sistemas digitales, como computadoras, reproductores de audio digitales o sistemas de transmisión de datos. RECONSTRUCION DE LA SEÑAL La reconstrucción de la señal digitalizada se realiza mediante el uso de un conversor digital-analógico (DAC, por sus siglas en inglés). El DAC toma los valores numéricos de las muestras digitales y los convierte en una señal analógica continua. El proceso de reconstrucción comienza con la lectura de cada muestra digital y la asignación de su valor proporcional en el dominio binario. Este valor se mantiene constante hasta que se lee la siguiente muestra. Para lograr una señal analógica continua, se utiliza un filtro de reconstrucción, que suaviza la forma de onda y elimina las irregularidades causadas por la discretización. Es importante utilizar un filtro de reconstrucción adecuado para evitar problemas como el aliasing. El filtro debe tener características similares al filtro antialiasing utilizado durante el proceso de digitalización. MEMORIAS ELECTRONICAS Existen básicamente dos tipos de memorias: las memorias RAM (random access memory), y las memorias ROM (read only memory). Las memorias RAM son memorias de lectura y escritura, es decir en las cuales es posible escnbir (guardar) números binarios, y posteriormente leerlos. Son memorias volátiles, es decir que una vez interrumpido el suministro de energía eléctrica ( al desconectar el equipo) la información se pierde. Las memorias ROM son memorias de lectura solamente, en las cuales no es posible escribir. DITHER El dither es una técnica que agrega un ruido aleatorio de baja amplitud a las señales de bajo nivel antes de su digitalización o recuantización. Esto ayuda a evitar distorsiones y mejora la calidad perceptual de la señal digitalizada. SEÑALES Y SISTEMAS 6 a 6.6 La interconexión de dispositivos en un sistema de sonido, como micrófonos, amplificadores, ecualizadores, altavoces, etc., implica el procesamiento y transmisión de señales. Una señal es una magnitud variable en el tiempo que lleva información. En los sistemas de sonido, existen dos tipos principales de señales: acústicas (sonido) y eléctricas. La conversión entre estos tipos de señales se realiza mediante transductores como micrófonos, altavoces y auriculares. También pueden estar presentes señales magnéticas (cintas, discos duros) y ópticas (discos compactos, transmisión por fibra óptica) en los sistemas de audio. Para lograr un rendimiento óptimo, es importante tomar precauciones en la interconexión de los componentes del sistema. Aspectos como la adaptación de impedancias, el ancho de banda, el rango dinámico y la relación señal-ruido deben ser cuidadosamente considerados para aprovechar al máximo el equipamiento disponible. Estos aspectos serán abordados en detalle en capítulos posteriores. SEÑALES Las señales análogas y su conversión a señales eléctricas son fundamentales en los sistemas de sonido. La calidad de un sistema depende de la fidelidad con la que la señal eléctrica representa la señal original, minimizando distorsiones y ruido en la medida de lo posible. SISTEMAS Un sistema se refiere a la interconexión de varios dispositivos individuales para lograr un objetivo común. Existen dos razones principales para pensar en términos de sistemas al resolver un problema técnico. En primer lugar, subdividir el problema en subproblemas más simples facilita su resolución mediante herramientas y recursos específicos. Trabajar con sistemas permite resolver problemas técnicos de manera más eficiente al subdividirlos en subproblemas más simples y aprovechar soluciones previas. Además, implica establecer pautas de compatibilidad entre los componentes para garantizar un funcionamiento óptimo y una mayor versatilidad en el mercado. DIAGRAMA DE BLOQUES Los diagramas de bloques son representaciones gráficas que muestran las interconexiones entre los componentes de un sistema. Aunque simplifican la representación física, es importante considerar las condiciones de compatibilidad entre los dispositivos en la interconexión real. RUIDO Se entiende por ruido toda señal espuria o indeseada que se superponga a la señal útil. Existen dos tipos de ruido: el ruido acústico y el ruido eléctrico. El ruido acústico es el ruido ambiente que proviene de diversas fuentes cercanas y lejanas, como el ruido de vehículos, conversaciones, máquinas, ventilación, entre otros. Este tipo de ruido puede reducirse mejorando la aislación acústica o disminuyendo la emisión de las fuentes. Por otro lado, el ruido eléctrico se origina dentro de los circuitos eléctricos y electrónicos y puede reducirse cuidando el diseño y la fabricación de los componentes, aunque existen límites físicos que impiden eliminarlo por completo. Es importante mantener el ruido eléctrico por debajo del umbral de audición, aunque esto puede ser costoso. El ruido eléctrico puede manifestarse también en los soportes magnéticos, como cintas o discos, y se transmite a la señal eléctrica. En sistemas digitales, además, existe el ruido de cuantización o de digitalización. El ruido puede clasificarse según su espectro de frecuencias, pudiendo ser de espectro continuo, discreto o mixto. El ruido eléctrico de los componentes tiene un espectro continuo que abarca todas las frecuencias audibles, mientras que el ruido ambiente suele ser de tipo mixto, combinando ruidos de espectro continuo con ruidos de frecuencias específicas. En los equipos de audio, se especifica la relación señal/ruido (S/R), que se define como la relación entre la señal máxima admitida por el equipo y el ruido. También se utiliza el concepto de rango dinámico (RD), que representa la relación entre el máximo y el mínimo nivel de la señal en decibeles. El rango dinámico es importante para determinar si una señal podrá atravesar satisfactoriamente un sistema, comparándolo con la especificación de la relación señal/ruido del sistema. 16 y17 EFECTOS 1 CONCEPTO Y ESTRUCTURAS EFECTOS EN SERIE Y EN PARALELO Los efectos en serie y en paralelo son dos formas comunes de conectar procesadores de efectos en una cadena de audio. CONECCIONES DE INSERCION La conexión de inserción (en inglés, insert), consiste simplemente en un conector tipo jack con interrupción. En vacío ( es decir sin conexión externa), 1a entrada queda directamente puenteada hacia 1a salida, mietras que al insertar un plug 1a señal es derivada a través de una conexión de envío (en inglés, send) hacia el procesador, después del cual, ya procesada, reingresa a través de una conexión de retorno ( en inglés, return ). CONECCION AUXILIAR En La conexión auxiliar, La salida, llamada envío auxiliar va hacia el procesador de efecto, luego del cual la señal ya procesada vuelve y reingresa a través de una entrada denominada retorno auxiliar. En este caso existen nonrialmente dos potenciómetros para ajustar los niveles de la señal que va hacia el efecto y de la señal que vuelve de él La estructura se completa con un sumador o mezclador que suma las señales procesada ("húmeda") y sin procesar ("seca"). EFECTOS 2 RETARDOS, ECOS Y REVERBERACION Retardos analógicos: Los retardos analógicos utilizan circuitos electrónicos para generar el retardo de la señal de audio. El principio básico implica almacenar una porción de la señal original en un medio de almacenamiento, como una cinta magnética o un búfer de memoria, y luego reproducir esa porción con un retraso de tiempo antes de mezclarse con la señal original. El tiempo de retardo puede ajustarse mediante controles manuales o con osciladores controlados por voltaje (VCO). A medida que la señal se reproduce repetidamente, se crea el efecto de eco o retardo. Retardos digitales: Los retardos digitales utilizan técnicas de procesamiento digital de señales para generar el retardo. La señal de audio se convierte en datos digitales y se almacena en un búfer de memoria, que puede ser parte de un procesador de efectos o un dispositivo dedicado. La señal digital almacenada se reproduce con un retraso de tiempo ajustable antes de mezclarse con la señal original. El tiempo de retardo se controla mediante algoritmos digitales y puede ser preciso y flexible. Los retardos digitales también ofrecen otras funciones, como la capacidad de ajustar el tono, la retroalimentación y la modulación del retardo. REFLECCIONES Y ECO La reflexión ocurre cuando el sonido se encuentra con una superficie y rebota, regresando hacia el oyente. Estas reflexiones pueden ser directas o indirectas, dependiendo de la forma y la distancia de la superficie de reflexión. Las reflexiones directas son las que llegan al oyente sin haber interactuado con otras superficies, mientras que las reflexiones indirectas son aquellas que han interactuado con varias superficies antes de llegar al oyente. Las reflexiones múltiples y su interacción con la señal original pueden afectar la calidad del sonido y la percepción espacial. El eco es un tipo de reflexión que se percibe como una repetición clara y distintiva del sonido original después de un breve período de tiempo. El eco se produce cuando las reflexiones alcanzan al oyente con un retraso lo suficientemente grande como para ser percibidas como un evento separado. La percepción del eco puede variar según la distancia y el tiempo de retardo entre el sonido original y su repetición. REVERBERACION La reverberación es un fenómeno acústico que se produce cuando el sonido se refleja múltiples veces en las superficies de una habitación o entorno y crea una serie de reflexiones que persisten en el tiempo. Estas reflexiones contribuyen a la sensación de amplitud, ambiente y espacialidad del sonido. En el contexto de la reverberación digital, se utilizan retardos y realimentación para simular este efecto en un sistema de procesamiento de audio. Para recrear las características de la reverberación, se incluyen algunos retardos sin realimentación para simular las reflexiones tempranas, que son las primeras reflexiones que llegan al oyente. Estas reflexiones tempranas contribuyen a la sensación de ambiente y permiten al oyente ubicarse espacialmente en el entorno acústico. Además de las reflexiones tempranas, se utilizan al menos tres retardos con realimentación mutua. Esto significa que las salidas de estos retardos se reinyectan no solo en sí mismos, sino también en los otros retardos, después de pasar por ecualizadores. Estos retardos reverberantes generan reflexiones múltiples y contribuyen a la densidad y duración de la reverberación. 11-12-13-14 FILTROS Y ECUALIZADORES Filtros pasabajos y pasaaltos Los filtros pasabajos (PB) son dispositivos que, intercalados en el camino de la señal, permiten pasar todas las frecuencias que están por debajo de cierta frecuencia llamada frecuencia superior de corte, bloqueando en cambio las frecuencias superiores a la misma. En la práctica, los filtros pasabajos reales no bloquean totalmente las altas frecuencias, sino que las atenúan a razón de una cierta cantidad de dB por octava. REDES DIVISORAS DE FRECUENCIAS Las redes divisoras de frecuencia, también conocidas como redes crossover, se utilizan en sistemas de altavoces para separar la señal de audio en diferentes rangos de frecuencia y enviarlos a los altavoces correspondientes. Esto se debe a que los altavoces están diseñados para cubrir rangos limitados de frecuencia y tienen dificultades para reproducir tanto las frecuencias altas como las bajas de manera eficiente. En sistemas de baja o mediana potencia, los altavoces se agrupan en gabinetes acústicos que contienen dos o tres altavoces cubriendo diferentes rangos de frecuencia. En este caso, se utiliza una red crossover pasiva que se construye con capacitores y bobinas para realizar la separación de la señal a nivel de potencia dentro del gabinete. Sin embargo, en sistemas de alta potencia, este enfoque presenta dificultades. Las bobinas necesarias para manejar altas potencias serían grandes y afectarían el rendimiento de los altavoces. Además, se requerirían medidas especiales para disipar el calor generado por los componentes pasivos. Por lo tanto, se utiliza un enfoque llamado multiamplificación, en el cual la separación de frecuencias se realiza antes de la etapa de amplificación. Cada señal separada se amplifica de manera independiente. En este caso, se utilizan filtros activos que contienen amplificadores, resistencias y capacitores, evitando el uso de bobinas. Los sistemas multiamplificados presentan varias ventajas. En primer lugar, al repartir la potencia entre varios amplificadores, cada uno de ellos puede ser de menor potencia que si se utilizara un solo amplificador. En segundo lugar, la distorsión se reduce, ya que la distorsión en una vía no afecta a las otras. Esto es especialmente beneficioso en el caso de la distorsión en los graves, ya que los armónicos generados se circunscriben al altavoz de baja frecuencia. En tercer lugar, es posible utilizar amplificadores con respuesta en frecuencia más restringida, lo que permite optimizar el rendimiento y reducir costos. Existen redes crossover activas en el mercado que permiten seleccionar las frecuencias de cruce y controlar las ganancias en cada banda para adaptarse a las características de los altavoces utilizados. Estas redes crossover activas también ofrecen especificaciones técnicas estándar, como respuesta en frecuencia, distorsión, impedancias de entrada y salida, relación señal-ruido, entre otras. Ecualizadores Un ecualizador permite aumentar o reducir la ganancia selectivamente en tres o más frecuencias. De este modo es posible resaltar frecuencias que estaban originalmente debilitadas, o atenuar otras de nivel excesivo. El ecualizador más sencillo es el clásico control de tono, que permite controlar según convenga tres grandes bandas fijas de frecuencia, denominadas genéricamente graves, medios y agudos. Existen dos tipos de ecualizadores: los ecualizadores gráficos o de bandas (por ejemplo los ecualizadores de octava, o de tercio de octava), que poseen varias bandas fijas (normalmente entre 5 y 31 bandas), y los ecualizadores paramétricos, que poseen una o más frecuencias ajustables, además de otras fijas. Los más difundidos son los ecualizadores gráficos, aunque en general las consolas suelen incluir en cada canal de entrada un sencillo ecualizador paramétrico o semiparamétrico. ECUALIZADORES GRAFICOS Los ecualizadores gráficos son dispositivos con faders deslizantes que permiten ajustar las diferentes bandas de frecuencia en una señal de audio. Son herramientas poderosas para el control y la personalización del sonido, utilizadas en diversas aplicaciones de audio. ECUALIZACION Los ecualizadores gráficos son herramientas utilizadas para ajustar y controlar el espectro de frecuencias en una señal de audio. Estos dispositivos cuentan con una serie de bandas de frecuencia representadas en forma de gráfico, y cada banda puede ser ajustada individualmente mediante faders deslizantes. Esto permite aumentar o disminuir la amplitud de cada banda de frecuencia, lo que afecta la intensidad de esas frecuencias en la mezcla de audio. Antes de comenzar el proceso de ecualización, es importante restablecer todos los controles de la consola a su posición central, lo que significa que los ecualizadores deben estar en posición plana. Esto establece un punto de referencia en el que se sabe que la respuesta del sistema es plana. A partir de este punto, se pueden realizar ajustes para corregir problemas de respuesta de frecuencia, realzar ciertas frecuencias o lograr el sonido deseado. Para llevar a cabo la ecualización, se utiliza un generador de ruido rosa conectado a la consola de audio. Se coloca un micrófono de análisis en el lugar donde se desea realizar la ecualización. A continuación, se ajustan los controles del ecualizador gráfico de manera que se obtenga una indicación pareja en todas las bandas del analizador de espectro. Es importante tener en cuenta que el ruido rosa es un tipo de ruido aleatorio, por lo que la imagen en la pantalla del analizador no es estática y puede variar dinámicamente. Los analizadores suelen ofrecer diferentes velocidades de respuesta para mostrar los cambios en el espectro de frecuencias. La ecualización propuesta en este método es objetiva, es decir, busca obtener una respuesta en frecuencia generalmente plana para el sistema. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las preferencias personales, la estética y las deficiencias auditivas pueden influir en las preferencias de ecualización. Por lo tanto, puede haber casos en los que se busque una respuesta de frecuencia que difiera de la respuesta plana y se ajuste más a las preferencias individuales o a un estilo particular de música. En resumen, los ecualizadores gráficos son herramientas que permiten ajustar las diferentes bandas de frecuencia en una señal de audio. El proceso de ecualización busca corregir problemas de respuesta de frecuencia y personalizar el sonido de acuerdo con las preferencias y requisitos específicos. ECUALIZADORES PARAMETRICOS Los ecualizadores paramétricos son una variante de los ecualizadores que ofrecen mayor flexibilidad en el ajuste de frecuencias. A diferencia de los ecualizadores gráficos, los paramétricos generalmente tienen menos bandas, pero permiten ajustar la frecuencia de manera precisa. Esto significa que se pueden ubicar y corregir defectos acústicos específicos, como resonancias no deseadas. Además, los ecualizadores paramétricos también permiten ajustar el ancho de banda y la ganancia, al igual que los ecualizadores gráficos. Una de las aplicaciones más interesantes de los ecualizadores paramétricos es la eliminación de acoples, que consiste en reducir o eliminar la retroalimentación no deseada en sistemas de sonido en vivo. También pueden utilizarse para eliminar zumbidos de línea o resaltar frecuencias específicas que necesitan realce. Los ecualizadores paramétricos no son tan comunes como componentes separados, como lo son los ecualizadores gráficos. Sin embargo, es habitual encontrar un ecualizador paramétrico o semiparamétrico (que permite ajustar la frecuencia pero no el ancho de banda) en cada canal de entrada de consolas de mezcla de mayor calidad. Además, existen dispositivos externos llamados filtros notch (o filtros muesca) que son ecualizadores paramétricos especializados en la atenuación de frecuencias específicas. Estos filtros notch generalmente tienen un factor de calidad (Q) alto y fijo. En resumen, los ecualizadores paramétricos son una opción más versátil que los ecualizadores gráficos, ya que permiten ajustar con precisión la frecuencia, el ancho de banda y la ganancia. Son útiles para corregir defectos acústicos específicos, eliminar acoples y resaltar frecuencias problemáticas. Aunque no son tan comunes como los ecualizadores gráficos como componentes separados, su presencia es habitual en las consolas de mezcla de mayor calidad y también se encuentran dispositivos especializados en la atenuación de frecuencias llamados filtros notch. ACOPLES Los comúnmente denominados acoples, es decir zumbidos o silbidos que suelen aparecer en los sistemas de sonido en vivo o de monitoreo, son el resultado de una realimentación positiva electroacústica. Intuitivamente, son consecuencia del retardo que existe entre el instante en que el sonido abandona el altavoz y el instante en que llega al micrófono (Figura 12.1). El proceso es así: el parlante emite un sonido que demora un tiempo T en llegar al micrófono, que depende de la distancia entre el parlante y el micrófono. Al ingresar en el micrófono, es amplificado y vuelto a enviar al parlante, como un eco del anterior. Si la ganancia del amplificador no es demasiado alta, el sonido emitido por el parlante será de menor nivel que el original. Nuevamente, después de otro tiempo T, el sonido llega al micrófono y vuelve a ser amplificado y enviado al parlante, esta vez con un nivel menor todavía. El proceso se repite y el eco se atenúa cada vez más, hasta que finalmente desaparece. Pero si la ganancia es alta, el eco será igual o mayor que el sonido original, tendiendo a repetirse cada vez igual o más fuerte que el sonido original. Esto produce una oscilación autosostenida que se escucha como un sonido de frecuencia f = 1/T. COMPRESORES Y LIMITADORES Los compresores y limitadores son dispositivos utilizados en el procesamiento de audio para controlar y ajustar la dinámica de una señal de sonido. Aunque son similares en concepto, tienen algunas diferencias en su funcionamiento y aplicación. Un compresor es un dispositivo que reduce la amplitud de una señal de audio cuando esta supera cierto umbral preestablecido. Básicamente, comprime la diferencia entre los niveles de volumen alto y bajo, lo que resulta en una señal más uniforme y controlada. Al reducir la amplitud de las partes más fuertes de la señal, se logra un mayor control sobre la dinámica del sonido. Los compresores suelen tener parámetros ajustables como el umbral, la relación de compresión, el tiempo de ataque y el tiempo de liberación. Estos parámetros permiten controlar la cantidad de compresión aplicada y la forma en que el compresor responde a los cambios en la señal. Por otro lado, un limitador es similar a un compresor, pero su función principal es limitar el nivel máximo de una señal de audio para evitar que supere un determinado umbral. Los limitadores se utilizan para proteger equipos de audio y altavoces al evitar que la señal alcance niveles excesivamente altos que puedan provocar distorsión o daños. A diferencia de los compresores, los limitadores generalmente tienen una relación de compresión alta o infinita, lo que significa que la señal se mantiene por debajo del umbral establecido sin permitir que supere ese nivel. COMPRESORES DE AUDIO El compresor opera de la siguiente forma. En primer lugar, un detector de nivel está continuamente verificando si la señal de entrada supera o no cierto nivel denominado umbral. Si el umbral no se supera, el VCA tiene ganancia 1, por lo tanto la señal no experimenta alteraciones. Si, en cambio, se supera el umbral, el VCA reducirá su ganancia de tal modo que el excedente de nivel de entrada se reduzca a la salida en una proporción llamada relación de compresión. Así, si la relación de compresión es 2:1, un exceso de 10 dB respecto al umbral se transformará en un exceso de sólo 5 dB. El funcionamiento es equivalente al de un operador humano que acciona el control de volumen cuando el nivel sonoro sube demasiado. El nivel de umbral y la relación de compresión son parámetros ajustables por el usuario, y definen la forma en que actuará el compresor. LIMITADORES El objetivo del limitador es mantener el nivel de la señal por debajo de un límite preestablecido, incluso cuando la señal de entrada supera ese límite. Esto se logra mediante una alta relación de compresión, generalmente de 10:1 o superior, lo que significa que la señal se reduce o "limita" para que no supere el umbral establecido. Los limitadores son ampliamente utilizados en una variedad de aplicaciones de audio. Algunos ejemplos incluyen: Radiodifusión: Los limitadores se utilizan para controlar el nivel de las transmisiones de radio y evitar que la señal supere los límites permitidos por los reguladores. Esto ayuda a mantener una señal consistente y evita la distorsión en la transmisión. Masterización de audio: En el proceso de masterización de audio, se utilizan limitadores para controlar el nivel general de una mezcla y garantizar que no se produzcan picos excesivos que puedan causar distorsión en la reproducción final. Sonido en vivo: Los limitadores se utilizan en sistemas de sonido en vivo para evitar que los altavoces o equipos de amplificación se dañen debido a señales excesivamente altas. También ayudan a mantener una respuesta de sonido consistente y evitar saltos repentinos de volumen. Grabación en estudio: Durante la grabación en estudio, los limitadores pueden usarse para controlar el nivel de las pistas individuales y evitar que se produzcan picos indeseados que puedan afectar la calidad de la grabación. COMPUERTAS Y EXPANSORES En un sistema de audio de buena calidad, el ruido propio de los componentes electrónicos es casi siempre inaudible. Pero en las tomas con micrófono, el ruido interno del micrófono y el ruido acústico convertido en señal eléctrica son, normalmente, muy superiores al ruido del resto de los otros componentes (consolas, procesadores, amplificadores, etc.). Aún en salas de grabación muy silenciosas, el ruido de los músicos moviéndose, dando vuelta las páginas de una partitura, o simplemente respirando, puede volverse claramente audible en la toma durante los momentos de silencio. Este problema se resuelve por medio de un procesador dinámico denominado compuerta. COMPUERTAS La compuerta es un procesador dinámico que en cierta forma realiza la función inversa de los compresores. Opera en la forma de un interruptor de señal que conecta la entrada solamente si es suficientemente alta como para que sea atribuible a la señal. En cambio, cuando la entrada es demasiado pequeña se interpreta como ruido y por lo tanto se desconecta. El resultado equivale a un mejoramiento de la relación señal/ruido, ya que mientras hay señal, ésta enmascara al ruido haciéndolo virtualmente inaudible, y cuando no hay señal el ruido es eliminado. HISTERESIS La histéresis consiste en la existencia de dos umbrales diferentes. El umbral de cierre sólo está operativo mientras la compuerta esté abierta. Cuando la entrada disminuye hasta hacerse menor que dicho umbral de cierre, la compuerta se cerrará y entonces pasará a estar operativo el umbral de apertura. En consecuencia, una vez cerrada la compuerta, las pequeñas fluctuaciones alrededor del umbral de cierre no tendrán ningún efecto, ya que es necesario superar el nuevo umbral (el de apertura) para reabrir la compuerta. La diferencia entre ambos umbrales se denomina ventana de histéresis, y debe seleccionarse algo mayor que las fluctuaciones de nivel debidas al ruido. De ese modo, el ruido no será, por sí solo, capaz de provocar conmutaciones de la compuerta. ENVOLVENTE La envolvente controla la rapidez de la apertura y cierre de la compuerta, proporcionando un cierre y apertura graduales. Se deja de lado la idea de cortar y restituir la señal abruptamente y en su lugar se la corta reduciendo la ganancia de 1 a 0 durante un lapso de tiempo denominado tiempo de relevo, y se la restituye aumentando la ganancia de 0 a 1 durante un tiempo de ataque (ver Figura 14.4). Estas operaciones se realizan con una configuración similar a la de un compresor, ilustrada en el diagrama debloques correspondiente (capítulo 13), con la única diferencia de que en aquel caso la envolvente representaba el grado de compresión, y en este caso representa la ganancia. EXPANSORES Por último, existe una variante más en lo que respecta a compuertas, y es la posibilidad de que la “ganancia” cuando la compuerta se cierra no sea 0 sino un valor mayor, tanto más cercano a 1 cuanto más cerca esté la señal del umbral. En este caso la compuerta se denomina expansor, ya que convierte el rango dinámico de la parte de la señal que está por debajo del umbral en un rango dinámico mayor según una relación de expansión determinada. Por ejemplo, si fijamos la relación de expansión en 1:3, y el umbral en -50 dBV, una señal de entrada que baje hasta -56 dBV habrá bajado 6 dB, por lo cual después del expansor la salida deberá bajar 6 3 = 18 dB, y tendrá entonces un nivel -50 - 18 = -68 dBV. La operación es, por lo tanto, inversa a la del compresor. Los expansores pueden utilizarse no sólo como compuertas, sino también para restituir el rango dinámico de señales que han sido comprimidas, por ejemplo señales de una radio FM, o de un cassette. Sin embargo, es necesario advertir que es difícil, si no imposible, lograr una compensación total de una compresión realizada con un compresor, salvo si ex profeso se comprime utilizando un umbral muy bajo y posteriormente se expande con un umbral muy alto, y en ambos casos con relaciones complementarias (por ejemplo una compresión de 2:1 y una expansión de 1:2. Estos procedimientos aseguran que se comprima y expanda toda la señal y no sólo partes de ella. Una aplicación de los pares compresor-expansor complementarios es la reducción del ruido en las grabaciones en cinta magnética. Tanto las compuertas como los expansores proveen en general acceso a la cadena lateral (side-chain), lo cual permite controlar la operación con una señal diferente de aquella a procesar. Así, puede habilitarse una señal recién cuando aparece otra, lo cual en ciertos casos es útil para mejorar el sincronismo entre dos instrumentos. También es posible utilizar la cadena lateral simplemente para intercalar un filtro o un ecualizador y así habilitar la apertura de la compuerta sólo cuando están presentes ciertas frecuencias. Muchos equipos vienen con filtros incorporados, con llaves para intercalarlos en la cadena lateral. Finalmente, algunos equipos incorporan simultáneamente un compresor-limitador y una compuerta (con sus filtros), lo cual brinda mayor versatilidad, ya que en un solo procesador dinámico se incluyen las funciones básicas de compresión y expansión. Las especificaciones de las compuertas y expansores merecen los mismos comentarios hechos oportunamente para los compresores y limitadores. En general la distorsión aumenta cuando la señal está siendo expandida, y por ello deberían especificarse cuidadosamente las condiciones en que se ha realizado la medición.
