PROCESADORES DE DINAMICA

El margen dinámico de un canal o sistema de reproducción sonoro es la diferencia en dB entre el nivel propio del canal y el nivel de saturación o máximo nivel de señal que admite dicho canal con una tasa de distorsión prefijada.

Margen dinámico de la señal de audio

• Margen dinámico de la música 70 dB (no es exacto).

• Margen dinámico de la palabra 40 dB, es menor.

El margen dinámico de un canal va desde el ruido del canal al máximo de una señal con poca distorsión.

Si comparamos la dinámica de algunos sistemas de almacenamiento de audio, con la dinámica de una orquesta, vamos a poder apreciar las dificultades que vamos a tener para acomodar la señal de audio en estos canales sin perder parte de las características de ese programa.

Los procesadores son dispositivos destinados a alterar los rangos dinámicos de la señal de audio para adaptarlas a unas necesidades concretas o producir unos determinados efectos sonoros

Ejemplo

• Compresores, Expansores

|__Limitadores

• Puertas de ruido --> Sistemas De-esser

|__ Sistemas Compander

La filosofía general de los procesadores de dinamica consiste en el control de a dinámica de la señal mediante amplificadores controlados por tensión (VAC), es decir, dispositivos cuya ganancia es función de una señal de control llamada Vc, la cual a su vez es proporcional al nivel de señal a procesar.

Así pues los procesadores de dinámica tienen dos características.

• Características estáticas. Nos hablan de la ley que siga la ganancia en función de los niveles de la señal a procesar. Indica como varía la función de transferencia (relación entre las tensiones de entrada y salida).

• Características dinámicas o transitorias. Hablan de los tiempos de adaptación de la ganancia en lo referente a los cambios bruscos de nivel de la señal a procesar.

Compresores

Como su nombre indica, comprimen, los niveles altos los atenua y los niveles bajos los reduce. Son procesadores destinados a reducir el margen dinámico de la señal intentando mantener la sonoridad de la señal.

Son usados para adaptar una señal de dinámica elevada a un canal o para producir determinados efectos sonoros.

Hay tres tipos:

1.- Lineales

2.- Ganancia constante

2.1.- Bilineales

3.- Limitadores

Compresor lineal

Amplifica las señales inferiores a un nivel de ref. Llamado punto de rotación, atenuando los niveles de señal superiores a éste.

PR= punto de rotación. Donde el sistema tiene ganancia unidad.

RC= relación de comprensión. Nos dice lo que amplifica o atenúa.

Amplifica los valores de entrada inferiores al punto de rotación y atenúa los valores de entrada superiores al punto de rotación. Para todo esto, según la RC elegida.

PR Nivel para el cual el sistema tiene ganancia unidad.

RC Variación de la señal de entrada para obtener 1dB de variación a la sal. Se representa mediante N:1.

Se puede comprobar que el rango total de la señal se calculará:

El margen de un punto cualquiera:

Ej. RC= 2:1 PR= 0dB

-40dB --> -20dB -20dB--> -10dB +20--> +10dB

Un inconveniente es que para RC grandes pasamos de ganancias grandes a pequeñas. Este cambio de ganancia no puede realizarse instantáneamente, apareciendo un pico de señal, produciéndose “distorsión transitoria”.

RC 2:1

PR 0dB

Empleamos RC↓ ó compresores de ganancia constante.

Compresores de ganancia constante

Limitan las grandes variaciones de ganancia, haciendo que las señales de bajo nivel amplificadas todas en la misma magnitud, es decir, una ganancia constante.

Tc Umbral de compresión.

G Factor de compresión. Para niveles bajos de señal la ganancia es constante hasta Tc, para valores superiores se comporta como el compresor lineal.

Con éste sistema disminuimos la distorsión en niveles bajos, pero podría seguir apareciendo la distorsión para niveles altos.

Compresores bilineales

Su función de transferencia es igual a los de ganancia constante pero para valores altos de señal (a partir de PR) se procesan las señales con ganancia unidad.

La compresión efectiva de toda la señal va a ser menor. La filosofía de diseño de los bilineales es distinta a la de los vistos anteriormente. Se basan en procesadores de bajo nivel.

Compresor limitador

Atenúa las señales superiores a Tc (umbral de compresión) según la relación de compresión y deja pasar inalteradas las señales inferiores a Tc.

Con RC 10:1 lo consideramos como limitador.

Lo utilizamos para limitar altas señales.

Características dinámicas en compresores

Nos dicen como de rápido se adapta el sistema ante una variación en la entrada.

Las variaciones de ganancia necesitan un tiempo finito para que el sistema se acomode a su nuevo estado tras la aparición de un transitorio, tiempo que origina defectos en el procesado de niveles.

“Tiempo de ataque”, Ta: Tiempo requerido por el compresor para que dismiuya su ganancia cuando recibe un ataque de alto nivel.

“Tiempo de recuperación”, Tr: Tiempo que debe transcurrir para que el compresor aumente su ganancia cuando el nivel de entrada disminuye rápidamente.

Estos tiempos son cortos cuando el compresor varia rápidamente su ganancia y son largos cuando la variación de ganancia es lenta.Para un tiempo de recuperación grande, hay un estrangulamiento audible de la señal, es decir, amplificación de la señal no instantánea.

Para un tiempo de recuperación corto, amplificamos la señal más rápidamente. Tr= 50 - 20 msg.

Expansores

Son procesadores de dinámica cuya misión es amplificar las señales de niv. Superior a uno prefijado, atenuando las de nivel inferior a ese prefijado.

Expansor Lineal

Queda definido por el punto de rotación que es donde el sistema actúa con ganancia unidad y también por la relación de expansión (pendiente de la recta), que es la relación de nivel en dB en la salida cuando la entrada varia un dB.

Expansor de ganancia constante

Valores bajos de entrada hasta Te tienen una atenuación constante. De Te en adelante actúan como un expansor lineal. De Te a PR amplifica según la RE.

Características dinámicas en expansores

Ta Tiempo necesario para que el sistema aumente su ganancia tras la aparición de una elevación de nivel.

Tr Tiempo necesario para reducir la ganancia tras una disminución brusca del nivel de entrada.

Un valor elevado de Ta mantiene al expansor atenuando la señal de alto nivel, produciendo un aumento lento de la amplificación, mientras que un Ta corto produce un mejor seguimiento de los niveles.

Un Tr elevado mantiene la amplificación de los niveles bajos, alargando la caida de la señal. Un Tr pequeño adapta mejor la ganancia a las variaciones del nivel de entrada.

Puertas de Ruido

Tipo especial de expansores. Atenuamos el ruido, lo eliminamos. Su misión consiste en permitir el paso de las señales cuyo nivel supera un cierto umbral, atenuando fuertemente los niveles inferiores a dicho umbral.

Anulamos el ruido de fondo en grabaciones. Atenuamos la señal de entrada según la relación de expansión empleada (RE).

Para valores superiores al umbral de expansión (TE) la ganancia es unidad. Usado en grabaciones multipista cuando al haber un silencio, el ruido de fondo del estudio pueda ser audible. TE debe seleccionarse con un margen considerable por encima del ruido de fondo.

En cuanto a las características transitorias, al trabajar la puerta con niveles muy bajos deberá recuperar muy rápidamente al estado de ganancia unidad, en cuanto el nivel supere el umbral de expansión, es decir, el tiempo de ataque debe ser muy rápido (msg.)

Sistemas De-esser

Sistema destinado al procesado de señales vocales, disminuyendo el efecto molesto que producen los sonidos sibilantes “ese”, “che”, muy acentuados en determinados tipos de habla.

Por la rama superior dejamos pasar toda la señal menos una banda en torno a 6KHz. que es donde está la máxima energía de los sonidos “ese” y “che”. Por la rama inferior seleccionamos con un filtro paso banda centrado en 6KHz. dichos sonidos y hacemos pasar la señal por un limitador atenuando los picos de señal de esos sonidos. Sumamos las señales obteniendo a la salida la señal vocal pero sin picos molestos.

Sistemas Compander

Dispositivo que usa la acción conjunta de un compresor y un expansor para transmitir o almacenar señales cuya dinámica sea superior a la del canal de transmisión ó al sistema de almacenamiento.

Las características estáticas del compresor y el expansor deben ser iguales. Los compander más usados son: Lineales, ganancia constante y bilineales.

La ventaja de los compander lineales es que producen una gran compresión efectiva, adaptan grandes dinámicas en canales de relación S/N reducida. Su inconveniente es que los grandes cambios de ganancia provocan distorsiones transitorias elevadas y además producen modulación de ruido para señales bajas, produciendo molestia en la audición.

La ventaja de los compander de ganancia constante y bilineales es que evitan las distorsiones. Al trabajar con menores variaciones de ganancia que los compander lineales se evitan los impulsos, evitando la modulación de ruido para señales bajas, ya que estos niveles bajos son tratados con ganancia constante.

Su inconveniente es una menor compresión que los lineales.

ERRORES:

Hemos dicho que el compresor y el expansor deberán tener unas características estáticas iguales para que el restablecimiento de la señal sea perfecto.

Los errores serán los estáticos de los compander:

Error por perdida de canal: Debidos a la no idealidad del canal en frecuencia.

Dentro de los errores por perdida de canal:

• Multiplicación de perdidas: Si la respuesta en frecuencia del canal no es perfecta, el expansor producirá una expansión de la alinealidad producida por el canal, debiendo usar canales de transmisión con respuesta en frecuencia lo más plana posible.

• Error de control ó seguimiento: Producidos por las perdidas en alta frecuencia del canal.

Errores de enganche: Errores en dinámica del canal.

Producidos por errores absolutos en nivel introducidos por el canal, de tal forma que los niveles de salida del compresor no coinciden con los de entrada del expansor.

Ejemplo: Compander lineal. PR 0dB RC 2:1 RE 1:2 Error -5dB