7.2 PROCESADORES DE DINÁMICA

7.1   PROCESADORES DE DINÁMICA

Por dinámica se entiende lo relativo a los niveles de una señal de audio. Si se tiene una señal con pasajes que suenan muy altos, pasajes que suenan bajos y pasajes normales, se dirá que la señal tiene una dinámica muy variada.

El margen dinámico de una señal sonora coincide con el máximo nivel en dB NPS (decibelios de nivel de presión sonora) de la señal. Si el nivel máximo de la señal son 60dB NPS, se dirá que su margen dinámico es de 60dB. Esto es así porque en niveles NPS (niveles de presión sonora), el nivel más bajo es 0 dB NPS; así NPS máximo menos NPS mínimo (0 dB) es igual a NPS máximo. En cambio, cuando se habla de un dispositivo electrónico, como un grabador o una mesa de mezclas, se hablará de margen dinámico útil o simplemente margen dinámico que corresponderá al nivel máximo sin saturación menos el nivel de ruido. En estos casos, los niveles de señal se refieren a 0 dB como nivel máximo, por encima del cual el sistema se satura, siendo el nivel de ruido un valor negativo, por ejemplo -80 dB.

El oído humano acepta un margen dinámico de 120 dB NPS sin sufrir daños. Sin embargo, los mejores sistemas de grabación digital aceptan un margen dinámico de 100 dB. La radio FM puede manejar márgenes dinámicos de 65 dB y un vídeo profesional 55 dB. Por este motivo, para trabajar y grabar señales reales con márgenes dinámicos superiores, son necesarios los procesadores de dinámica.

Dinámica de los 10 primeros segundos de un tema musical.

Un procesador de dinámica es un dispositivo electrónico que modifica, a voluntad del usuario, la dinámica de la señal que atraviesa por él.

7.2.a.- Compresor.

Un compresor es un aparato que reduce la dinámica de la señal de entrada. Así, a la salida, los niveles instantáneos de la señal serán menores de lo que eran a la entrada, pero no todos en la misma medida, sino que los niveles más altos sufrirán una atenuación mayor que los niveles bajos. Por eso se dice que trabaja sobre la dinámica.

Dinámica de la señal de entrada (izda.) y salida (dcha.) en un compresor.

En la figura superior se muestra la dinámica de una señal (niveles máximos, no forma de onda) antes y después de pasar por un compresor con una relación de compresión 2:1 y umbral en 0 dB. Por debajo de 0 dB la forma de la dinámica no ha sido alterada.

La relación de compresión (ratio), establece la proporción de cambio entre los niveles de entrada y los de salida. La relación de compresión es variable, dependiendo del compresor, entre 1:1 (uno a uno, no hay compresión) a 20:1 (veinte a uno, muy fuerte compresión). Si el ratio está fijado en 2:1, significa que por cada dos dB que aumente el nivel de la señal, a la salida sólo aumentará uno. Estos son necesarios para ajustar el margen dinámico de la señal al margen dinámico del canal; así, señales con márgenes dinámicos mayores que el de una cinta, han podido ser grabados y producidos. Una fuerte compresión, por encima de 4:1 crea un sonido artificial y monótono.

El umbral de compresión (threshold) ajusta el nivel en dB por encima del cual se aplicará compresión. El tiempo de ataque (attack) es el tiempo que pasa hasta que el compresor reacciona y empieza a comprimir. El rango del tiempo de ataque suele estar entre 0.25 y 10 ms. según el uso que se le de puede realzar o empobrecer el sonido. El tiempo de relajación (release) ajusta el tiempo que tardará el compresor en dejar de comprimir la señal; este valor puede variar de 50ms. a varios segundos. También suelen incorporar un control de codo (knee) que selecciona cómo es la transición entre la zona procesada y la no procesada; esta puede ser suave (soft) o exacta (hard).

Gráfica de las relaciones entrada - salida con distintas compresiones.

La gráfica superior sirve para entender cómo trabaja un compresor. Para todas las relaciones de compresión de la gráfica, el umbral se ha situado en -10 dB. Conociendo el nivel de entrada y siguiendo las líneas, se obtiene el nivel de salida. Si por ejemplo la compresión está fijada en 2:1 (línea verde) y el nivel de entrada es de +10dB, la salida, siguiendo la gráfica será de 0 dB. Por debajo del umbral, no hay compresión (1:1) y la señal sale con el mismo nivel con el que entra. La gráfica corresponde al modo en codo hard, si fuese soft, en lugar de un ángulo en el umbral, habría una curva.

No existe una norma de cómo situar los controles par un óptimo resultado, por eso lo mejor es hacer múltiples pruebas para ir determinando cómo quedan mejor ajustados los parámetros. Por ejemplo: un tiempo de relajación corto combinado con una baja relación de compresión hace parecer a la señal más sonora de lo que es. En el capítulo 12, dedicado a la dinámica, encontrarás tablas de compresión para diversos instrumentos.

Un compresor es útil en muchas ocasiones. Por ejemplo para mantener constante el nivel cuando un artista no mantiene una distancia constante con el micrófono.

También permiten manejar señales con grandes márgenes dinámicos o niveles de presión muy altos como trompetas, bajos, guitarras o percusiones. En mensajes comerciales su usa mucho la compresión para incrementar al máximo posible el nivel de salida y llamar la atención del publico.

La última tendencia en procesado de dinámica consiste en procesar la señal por bandas. Gracias a la potencia que ofrecen los procesadores DSP, se puede separar la señal digitalizada en diferentes bandas y aplicar distintos grados de compresión, expansión u otro tipo de procesado a cada una de ellas. Encontrarás más información sobre este tipo de compresión en el apartado 12.4-Compresores multibanda.

7.2.b.- Limitadores.

Un limitador es un compresor cuyo nivel de salida máximo está fijado en un punto. Por encima de este nivel máximo, la salida es independiente del nivel de entrada. Se puede deducir que los limitadores aplican una compresión total por encima del umbral por lo que la relación de compresión está fijada y no es variable. En nivel de la señal de salida de un limitador nunca pasará de un valor dado.

Lo que sí se puede variar es el umbral de limitación por encima del cual actúa el limitador. Los tiempos de ataque y relajación, si no se pueden variar, suelen venir fijados en valores cortos, especialmente el ataque.

Los limitadores se usan para prevenir la saturación de algún canal o grabador; usados junto a un compresor pueden dotar de mayor potencia o volumen aparente a una señal.

7.2.c.- Expansores.

Los expansores, igual que los compresores trabajan sobre la dinámica de las señales, pero en el sentido contrario. Lo que hace es aumentar las diferencias de nivel cuando estos niveles caen por debajo del umbral, expandiendo así la dinámica de la señal. Cuando los niveles de la señal están por encima del umbral, el nivel de salida es igual al de entrada.

Gráfica de las relaciones entrada - salida con distintas relaciones de expansión.

En la gráfica superior se muestran distintas curvas de expansión en función de la relación seleccionada. En este caso el umbral se ha fijado en +5 dB. Con una relación de expansión 1 : 2 (uno a dos) marcada en verde, una señal que un instante tenga un nivel de -5 dB y en otro 0 dB, a la salida del compresor tendrá niveles de -15 dB y -5 dB respectivamente, con lo que la diferencia de nivel pasa de 5 dB a 10 dB.

Dinámica de la señal de entrada (izda.) y salida (dcha.) en un expansor.

La figura de arriba muestra la dinámica antes (izda.) y después (dcha.) de pasar por un expansor, con el umbral fijado en +3 dB. Los parámetros de un expansor son: relación de expansión, umbral, tiempo de ataque y relajación. Igual que el compresor, el expansor afecta a la dinámica cuando esta cae por debajo de un cierto valor fijado por el umbral. Si el ratio se fija en 1:2 (uno a dos), por cada dB de incremento de la señal de entrada, la señal de salida tendrá un incremento de 2 dB.

7.2.d.- Puertas de ruido.

En un sistema de sonido, existen muchas fuentes, muchas de las cuales son fuentes de ruido, como micrófonos abiertos y reproductores de cinta. El cometido las puertas de ruido es reducir el mismo. La forma de reducirlo es atenuarlo en los momentos donde más se puede notar, que es cuando se produce un silencio.

Las puertas de ruido derivan de los expansores cuando la relación de expansión tiende a valores muy altos. De esta manera, cuando la señal cae por debajo del umbral, la salida correspondiente tiene niveles próximos a cero.

Los controles de una puerta de ruido pueden ser varios. Siempre se encuentra el control de umbral, que fija el nivel, por debajo del cual, se entiende que lo que queda es ruido.

También se pueden encontrar controles del tiempo de ataque y tiempo de relajación, aunque en modelos sencillos o aplicaciones de puerta de ruido incorporadas a compresores, estos tiempos vienen ajustados.

El tiempo de ataque es el tiempo que tarda la puerta en comenzar a abrirse y dejar pasar señal. Un tiempo muy corto puede crear distorsión si se abre en mitad de un ciclo de una señal de baja frecuencia. De manera inversa, el tiempo de relajación es el tiempo que tarda la puerta en cerrarse totalmente y no dejar pasar nada de señal. Durante este tiempo, la señal se va atenuando progresivamente. Los tiempos de relajación son mucho mayores que los de ataque.

El tiempo de mantenimiento (hold) controla el tiempo que ha de pasar desde que la señal cae por debajo del umbral hasta que la puerta comienza a cerrarse. Su cometido es evitar falsos cierres de la puerta cuando la señal, por un instante cae por debajo del umbral.

Gráfica de los tiempos de una puerta de ruido.

En la gráfica superior se pueden ver los tiempos de una puerta de ruido.

Ta = Tiempo de ataque, Tm = Tiempo de mantenimiento, Tr = Tiempo de relajación. La señal resultante está dibujada en color mostaza y la parte de la dinámica original que desaparece en verde brillante. Una vez que el nivel de la señal supera el umbral, fijado en - 30dB, la puerta empieza a abrirse, en este caso más rápidamente que el aumento de la señal. Cuando se alcanza el umbral otra vez, la puerta no comienza a actuar tras transcurrir el tiempo de mantenimiento. Después, durante el tiempo de relajación la puerta se va cerrando atenuando cada vez más la señal. Gracias al tiempo de mantenimiento, en el  punto "b", donde la señal cae por debajo del umbral, la puerta no comienza a cerrarse.

En el ejemplo anterior, la puerta de ruido está ajustada con el umbral en -21 dB, tiempo de ataque de 1 ms y de relajación de 100 ms. El ruido se puede escuchar mientras la puerta está abierta, porque no lo elimina el ruido, sino que no lo deja pasar cuando se hace más patente, en los silencios. Las puertas de ruido sencillas trabajan cortando la salida de señal cuando el nivel cae por debajo de umbral. Otras puertas más sofisticadas, sólo lo atenúan, de este modo cuando la puerta se abra, la transición será menos brusca.

7.2.e.- De-esser.

Consiste en un compresor con un filtro que selecciona las frecuencias relativas a los sonidos con la consonante S. En lugar de actuar en función del nivel de la señal, actúan cuando detectan estas frecuencias. Esta utilidad puede estar incorporada en los compresores. Esta función permite atajar los sonido sibilantes sin afectar al resto de la señal.