Sistemas de audio. Procesado en tiempo de la señal

Audio. Reverberación Artificial. Línea de retardo. Respuesta plana. Placas de Eco

  • Enviado por: Lombarde
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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  • PROCESADO EN TIEMPO DE LA SEÑAL

  • La recepción del sonido en una sala se puede dividir en tres intervalos temporales que no pueden ser definidos en cuanto a su duración, ya que se producen por combinación de las característica acústica de la sala, la fuente y el oyente pero que se manifiestan en todo tipo de locales.

    Supongamos una sala en la cual tenemos una fuente sonora y un oyente, si la fuente genera un sonido de tipo impulsivo, es indudable que la onda directa será la primera que el oyente perciba, alcanzándole con un nivel moderadamente alto, al no existir más pérdidas de energía que las producidas por la absorción del aire.

    A partir de éste instante comenzarán a alcanzarle al oyente las ondas correspondientes a las primeras reflexiones del sonido en las paredes de la sala, dependiendo su nivel de la absorción de las paredes y de las dimensiones del local.

    Estas primeras reflexiones son de vital importancia para poder sacar conclusiones sobre el tamaño del local, pudiendo destacar dos aspectos:

    • Si el recinto no es muy grande, las reflexiones alcanzarán al oyente en menos de 50 msg desde la llegada del sonido directo. En éstas condiciones y según el efecto Haaas el cerebro integra la señal directa y las primeras reflexiones reforzando el nivel de la directa.

    • Si la sala de escucha es de tamaño considerable y se produce un intervalo superior a los 50 msg entre la llegada del sonido directo y las primeras reflexiones el cerebro no integrará ambas señales, interpretándolas como un eco.

    Después de un intervalo, que está en función de las dimensiones, las ondas reflejadas que llegan al oyente, lo hacen de una forma tan continuada que es imposible discernir la llegada de unas con otras, encontrándonos en una zona denominada de reverberación, en la cual la energía del sonido se desvanece a través del aire y en cada reflexión.

    Así pues, si realizamos un registro del nivel de señal recibido en función del tiempo, obtenemos

    Psicoacústicamente, el sonido directo junto con las primeras reflexiones, son procesadas por el cerebro para determinar:

    • Naturaleza de la fuente.

    • Localización lateral.

    • Profundidad.

    • Colocación espacial de la fuente.

    La mezcla auditiva del sonido directo y las primeras reflexiones, cuando entre una y otra no difieran más de 20 msg, realzan las sonoridad y aportan una información de proximidad. Después de la llegada del sonido directo y de las primeras reflexiones, cuando nos encontramos en la zona reverberante, la gran cantidad de rayos sonoros que llegan al oyente dificultan la localización espacial, pero psicoacústicamente, la relación entre la magnitud del sonido directo y el reverberante da una información sobre la cercanía de las paredes o aberturas de la sala.

    Así, hablamos de viveza de una sala como una característica determinada por la cantidad de sonido reverberante en el intervalo de 1 a 2 seg dentro de la banda de 500 Hz a 2 KHz.

    El término cálido está asociado a un tiempo de reverberación elevado para la banda de bajas frecuencias (120-250 Hz), es un ingrediente fundamental en los conciertos de cámara y música romántica.

  • Sistemas de Reverberación Artificial

  • A la hora de realizar la toma de sonido, ya sea para difusión o almacenamiento, se tiende a hacerla lo más “seca” posible, es decir, sin que coja ondas procedentes del local, usando para ellas salas poco reverberantes. Es por esto por lo que se comprende la necesidad de añadir al sonido original una reverberación artificial que nos simule el ambiente que en cada caso y situación se requiere.

    Todos los sistemas de reverberación artificial utilizan como principio básico una línea de retardo, la cual puede ser acústica, como las cámaras de eco, electromecánica, como los muelles o placas, o completamente electrónicas, analógicas o digitales.

    Distinguiremos los fenómenos de eco, que es cuando la fuente genera un sonido que una vez reflejado es recogido por el oyente diferenciándolo del sonido directo y de los posibles retornos. La reverberación comprende un número elevado de retornos dentro de un tiempo corto, de forma que cada uno no sea identificable con los demás.

  • Línea de r e tardo Electrónica-Analogica

  • Lo más basico.

    Como observamos, ésta unidad consiste en una línea de retardo con un lazo de realimentación el cual provoca una atenuación de valor “a”, la señal retardada y atenuada es introducida en el sumador, donde es sumada con la señal de entrada; dado que esto es continuo en el tiempo, obtendremos:

    La señal inicial Ve(t) aparece en la salida con el mismo nivel de entrada pero retardada un tiempo Z. Ésta señal es atenuada en el lazo de realimentación y sumada con la señal de entrada (otras), apareciendo ambas en la salida al cabo de un tiempo 2Z, éste proceso se repite, y así se obtendrá en la salida una secuencia de señales directa y otras componentes atenuadas y retardadas.

    Para el estudio en frecuencia nos basaremos en la función de transferencia: H(jw)= Vs / Ve, de la cual se puede demostrar, teniendo en cuenta su módulo y fase, que el valor del módulo:

    • Cancela los armónicos impares y refuerza los pares.

    • Estamos hallando una reverberación forzada.

    Podemos estimar el tiempo de reverberación que produce esta unidad de retardos. Si en un instante apagamos al fuente de señal, el sistema en la salida nos daría un señal atenuada y realimentada varias veces hasta que la señal se extinguiera.

    N=nº de realimentaciones del sistema hasta que la señal cae 60 dB.

    En un sistema de reverberación artificial simulamos tiempos de reverberación altos. Esto es lo que nos interesa.

    Una Z↑ nos da ecos, no reverberación.

    Observamos que para tener Tiempos de Reverberación altos, usaremos Z↑ o bien a↑. Estas a↑ son Δ↓ (dB). Aclaración:

    Si escogemos valores de Z mayores de 50 msg el oído seria capaz de diferenciar entre las llegadas de señal, convirtiéndose la unidad en un generador. Con a≅1, Δ↓ el sistema estará al borde de la oscilación.

  • Unidad de Retardo Respuesta Plana. URRP

  • Para eliminar esa respuesta tipo peine, se emplea la URRP donde se hacen las modificaciones

    Ahora la señal de entrada es atenuada e invertida de fase y sumada con la salida de la unidad básica que ha sufrido una previa atenuación de 1 - a2.

    Así pues, para una señal de entrada de tipo impulso, tendriamos primeramente la aparición instantánea de la señal en oposición de fase, junto con los “ecos” que ahora son atenuados por factores: 1 - a2, a(1 - a2), etc.

    VIBRATO. Es una ligera variación de la frecuencia de una señal realizada de forma cíclica, su efecto es comparable al sonido emitido por un violín cuando apretamos una cuerda oscilatoria y rápidamente soltamos. Estas variaciones de frecuencia pueden sintetizarse haciendo pasar la señal por una unidad de retardo cuya magnitud variemos de forma cíclica.

    Variando fclk se producirán variaciones de retardo y por tanto se introducirán variaciones de frecuencia a la señal fclk esta generada por el VCO el cual, a su vez, es gobernado por el LFO f↑ Z↓.

    EFECTO FLANCING. Simula el sonido de un reactor. Efecto espectacular y apreciado en la música moderna.

    La señal de saturación es la suma de la señal de entrada más ella misma retardada y para producir variaciones de retardo se varia la fclk.

    Anula los armónicos impares y refuerza los pares. Más efectivo para señales de amplio espectro en frecuencia, ya que asi las cancelaciones alcanzarán a más frecuencias. Valores típicos: Z entre 1 y 20 msg.

    EFECTO CHORUS. Este efecto pretende simular a un coro, consigue que una fuente sonora suene como dos ó más fuentes sonoras, de manera que la señal sea más sonora y profunda.

    Se suma la señal directa y otra retardada y atenuada, con la señal retardada, simulamos un 2º ejecutante y con el atenuador “a” conseguimos el efecto de profundidad sonora. Para un efecto más real se sitúan más células de retardo con atenuador en paralelo. El retardo se varia con fclk de VCO, el cual es controlado por el LFO, se puede usar en generador de ruido aleatorio, para buscar aleatoriedad y realidad al sistema.

    EFECTO DE RESONANCIA. Sonido metálico, tipo robot.

    La señal retardada se realimenta sin ser atenuado, obteniendo varias señales muy poco retardadas en el tiempo.

    Aparecen oscilaciones en las frecuencias de los picos del filtro peine y para controlar ésta resonancia variamos la fclk generada por el VCO. En la rama de realimentación no hay atenuación, a=1. Así se produce resonancia, es decir, el sistema oscila para las frecuencias que hacen máximos a H(f).

  • Otros Sistemas de Reverberación

  • La mayoría de los sistemas de reverberación artificial usan como principio básico unas líneas de retardo electrónicas (todo lo visto hasta ahora).

    Línea de retardo de tipo acústico. Como son las cámaras de eco y otras de tipo electromecánico como son las placas de eco.

  • Cámaras de eco (Tipo acústico)

  • Sala altamente reverberante con lunas medidas apropiadas y en la que la reverberación se produce acústicamente, pudiéndose variar con la introducción de elementos.

    El sistema consta de u altavoz que reproduce la señal seca, siendo un micrófono situado en una posición determinada el que recoge la señal directa son sus primeras reflexiones y la reverberación.

    Hay que evitar paralelismos entre paredes. Los inconvenientes son: hoy en día hay mejores métodos para crear efectos, como las líneas de retardo electrónicas. También, son caras, ocupan mucho espacio y necesitan un aislamiento considereble.

  • Placas de Eco

  • Una placa de acero templado, extremadamente plana, suspendida de un marco metálico unido a la placa con resortes.

    Un transductor emisor excita el marco metálico, el cual excita a la placa de acero, en un punto, propagándose las vibraciones a través de ésta. Siendo los transductores los que recogen las vibraciones transformándolas en señal eléctrica.