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CAPÍTULO 3. PSICOACÚSTICA. 3.1-Audición y frecuencia. 3.2-Timbre. 3.3-Enmascaramiento. 3.4-Localización espacial de fuentes. Conoce cómo interpreta el cerebro la información y como localiza la fuente de sonido. 3.1- AUDICIÓN Y FRECUENCIA. El umbral de audición, para la media de los humanos, se fija en 20 µPa (20 micro pascales = 0.000002 pascales), para frecuencias entre 2KHz y 4KHz. Por encima y por debajo de estas frecuencias, la presión requerida para excitar el oído es mayor. Esto significa que nuestro oído no responde igual a todas las frecuencias (tiene una respuesta en frecuencia desigual). Un tono puro, a la frecuencia de 125 Hz y con 15 dB de nivel, sería prácticamente inaudible, mientras que si aumentamos la frecuencia, hasta 500 Hz, sin variar el nivel de presión, se obtendría un tono claramente audible. Las líneas discontinuas marcan los niveles de presión necesarios a cada frecuencia, para que el oído detecte (subjetivamente) la misma sonoridad en todas. Esto quiere decir que si reproducimos un tono de 31.5 Hz a 100 dB (NPS), luego otro de 63 Hz a 90 dB y otro de 125 Hz a 80 dB, el oyente dirá que todos sonaban al mismo volumen. En 2 KHz el umbral de audición se fija en 0 dB y a 4 KHz es incluso menor de 0 dB, ya que a 3600 Hz se encuentra la frecuencia de resonancia del oído humano. Por debajo de 2000 Hz y según se va bajando en frecuencia, el oído se vuelve menos sensible. Los umbrales de audición para frecuencias menores de 2 KHz son: 5 dB a 1 KHz, 7 dB a 500 Hz, 11 dB a 250 Hz, 21 dB a 125 Hz, 35 dB a 63 Hz, 55 dB a 31 Hz. Recuerda que estos dB's son de nivel de presión sonora (NPS o SPL). Por encima de los 4 KHz, el oído es menos sensible, pero no tanto como en bajas frecuencias. Sin embargo, se producen fluctuaciones a frecuencias cercanas, debido a las perturbaciones que produce la cabeza del oyente en el campo sonoro. Los umbrales de audición son: 15 dB a 8 KHz y 20 dB a 16 KHz Todos los receptores de sonido, tienen un comportamiento que varía con la frecuencia. En el caso del oído humano, sucede lo mismo, ya que se trata el receptor más complicado y (aunque parezca extraño) más eficiente que existe. El umbral de audición define la mínima presión requerida para excitar el oído. El límite del nivel de presión sonora se sitúa generalmente alrededor de 130 dB, coincidiendo con el umbral del dolor (molestias en el oído). La pérdida de audición de manera súbita, por daños mecánicos (en el oído medio) se produce a niveles mucho mayores. La exposición suficientemente prolongada a niveles superiores a 130 dB produce pérdida de audición permanente y otros daños graves. En acústica, las frecuencias siempre se tratan de manera logarítmica: representaciones, gráficas y demás. El motivo principal es que el oído humano interpreta las frecuencias de manera casi logarítmica. En el eje de frecuencias de cualquier gráfica de las vistas hasta ahora, las marcas pasan de una frecuencia (p. ej. 1000 Hz) al doble (2000 Hz). La apreciación subjetiva de un oyente será que hay la misma distancia entre un tono de 200 Hz y otro de 400, que entre uno de 1000 Hz y otro de 2000 Hz. Sin embargo la "distancia" en frecuencia en el primer caso es de 200 Hz y en el segundo de 1000 Hz. 3.2- TIMBRE. El oído humano percibe el timbre en función de las frecuencias que componen la señal escuchada. Los humanos tenemos buena agudeza auditiva cuando se trata de distinguir frecuencias. En cambio, tenemos una agudeza pobre para localizar la fuente del sonido. Se pueden diferenciar dos tonos, uno de 100 Hz de otro de 101 Hz, pero no uno de 1000 Hz de otro de 1001 Hz. Sin embargo sí se percibe la diferencia entre de uno de 1000 Hz y otro de 1010 Hz; esto es debido a la audición logarítmica. La agudeza frecuencial del oído se sitúa en torno al 1%, puede distinguir tonos cuyas frecuencias varían en sólo un 1%. El oído humano se comporta, en lo que a sonoridad se refiere, como un conjunto de 24 filtros de 1/3 de octava. Este hecho se puso de manifiesto al hacer medidas de sonoridad y comparar las sonoridades de ruidos de banda estrecha, manteniendo constante la presión media total, pero aumentando el ancho de banda por pasos. Se descubrió que para distintos anchos de banda menores de 1/3 de octava, todas las señales se percibieron con igual sonoridad. Cuando se superaba el ancho de banda de 1/3 de octava, la sonoridad percibida aumentaba. Esto es debido a que se comienzan a excitar los nervios de las zonas filtrantes vecinas, en el oído interno. Por este motivo las representaciones en tercio de octava son tan usadas y útiles. 3.3- ENMASCARAMIENTO. El enmascaramiento de un tono o de un ruido de banda estrecha sobre otro, es una experiencia diaria. Cuando se encuentra dificultad o imposibilidad para escuchar algún sonido (música, habla...) porque otro sonido (considerado ruido) está presente en el mismo momento, estamos sufriendo enmascaramiento. Los procesos de enmascaramiento cumplen siempre: a) Una banda estrecha de ruido, produce más enmascaramiento que un tono puro de igual frecuencia central y misma intensidad. b) Cuando el ruido es de bajo nivel, el enmascaramiento se produce en una banda de frecuencia estrecha alrededor de la frecuencia central del ruido. c) El efecto de enmascaramiento no es simétrico en torno a la frecuencia central del ruido enmascarante. Las frecuencias superiores sufren más los efectos de enmascaramiento. En la gráfica que se muestra a continuación, se pueden ver los efectos b) y c). La línea curva inferior delimita el umbral medio de audición. La gráfica muestra las zonas que estarían bajo los efectos del enmascaramiento, con un ruido de banda estrecha centrado en 1200 Hz, y para distintos niveles de presión sonora del ruido. Para el caso más extremo, el ruido de 110 dB (la curva más alta), obtenemos la mayor zona enmascarada. Por ejemplo, en este caso, el oyente no detectaría un tono de 8 KHz y 50 dB de nivel de presión; tampoco detectaría un sonido de 4 KHz y 70 dB de nivel de presión... 3.4- LOCALIZACIÓN ESPACIAL DE FUENTES. En el caso más general, en campo abierto, el cerebro localiza la fuente de sonido, basándose en la diferencia de nivel entre un oído y otro, y en la diferencia de tiempo (retardo) entre un oído y otro. Como se había dicho, el sonido viaja a una velocidad de 343 m/s y la separación entre oídos es de unos 20 cm, los posibles retardos llegan hasta 600 µs (1 microsegundo = 0.000001 segundo). La diferencia de nivel entre los oídos, es debido principalmente a la "sombra" de la cabeza, este efecto se acusa más en altas frecuencias. Las altas frecuencias se localizan principalmente por diferencia de nivel, y las bajas por diferencia de fase (retardo). Para acabar de localizar la fuente del sonido, está el movimiento de la cabeza, que es algo instintivo y colabora de forma determinante a la ubicación de la fuente. En este apartado, nos centraremos en un caso concreto de los posibles: dos fuentes sonoras emitiendo señales coherentes. Se elige este caso porque es el más general. Los dos altavoces de un sistema estéreo emiten, en su mayor parte señal coherente, es decir, la misma señal. La posición estéreo por definición, es cuando los altavoces y el oyente forman un triángulo equilátero de tres metros de lado. Además se suelen elevar los altavoces unos pocos grados sobre el plano de audición. Para simular los distintos efectos se suelen añadir retardos entre los dos altavoces, mediante la electrónica. Se puede añadir retardo a toda la señal, o sólo a unas frecuencias para crear distintos ambientes. Si el oyente se sitúa a la misma distancia de los dos altavoces, los escucharía al mismo nivel, suponiendo que la señal que entra ambos altavoces es la misma, sólo con posibles retardos. Variando solamente el retardo entre altavoces, tendríamos los siguientes casos: a) Retardos entre 0 y 630 µs: el oyente identifica que hay una única fuente de sonido cuya posición depende del retardo entre las dos señales. El cerebro "suma" las señales de los dos oídos para determinar la posición de la fuente. Este efecto se denomina "Localización Suma" y es la base de los efectos estereofónicos con dos altavoces. b) Retardos entre 1 ms y 40-50 ms (1 milisegundo = 0.001 segundos): el oyente identifica una única fuente sonora que sitúa en la posición del altavoz cuya señal está llegando primero a sus oídos (el que no está retardado). Las componentes de señal que llegan a los oídos en primer lugar son tomadas en consideración y las últimas son suprimidas en el proceso de cálculo. Este es el llamado efecto del "Primer Frente de Onda", muy importante a la hora de diseñar sistemas de refuerzo sonoro mediante varios altavoces, por ejemplo en salas de cine. c) Retardos superiores a 50 ms: el oyente identifica dos fuentes de sonido, cada una en la posición de un altavoz. La segunda fuente de sonido será denominada eco de la primera. Los límites de los márgenes de los retardos no son invariables, ya que dependen también de las condiciones ambientales del experimento y también de la percepción subjetiva de cada individuo. Por ejemplo, para retardos entre 630 µs y 1 ms, se tendrá "Localización Suma" o "Ley del Primer Frente de Onda" en función del sujeto y de las condiciones del experimento. CAPÍTULO 4. EQUIPOS DE AUDIO 1ª PARTE. EQUIPOS DE AUDIO: CALIDAD DEL SONIDO. 4.1-Respuesta en frecuencia. 4.2-Distorsión. 4.3-Relación señal ruido. 4.4-Diafonía. Conceptos clave que determinan la calidad de los equipos. 4.1- RESPUESTA EN FRECUENCIA. Se llama respuesta en frecuencia al comportamiento de un dispositivo de audio frente a las distintas frecuencias que componen el espectro de audio (20 a 20.000 Hz). Todos los dispositivos de audio cumplen una función determinada, los micrófonos recogen vibraciones acústicas y las convierten en señales eléctricas (que igualmente tendrán módulo, fase y frecuencia). Los altavoces convierten señales eléctricas en vibraciones acústicas. Todos los dispositivos manejan frecuencias de audio, pero no reaccionan igual ante todas las frecuencias. De igual forma que el oído humano no escucha igual todas las frecuencias, los micrófonos tampoco, ni los amplificadores trabajan igual con todas igual, ni los altavoces son capaces de reproducir todas las frecuencias por igual. Esta última es la razón por la que en la mayoría de los equipos domésticos, hay por lo menos dos altavoces distintos por caja. Uno para reproducir las frecuencias graves y otro para reproducir las frecuencias altas. Estas variaciones de respuesta conforme varía la frecuencia se miden en dB (decibelios) y se pueden representar gráficamente. La retícula sobre la que se suelen representar es la siguiente: Escala logarítmica en el eje horizontal (frecuencia) y lineal en el vertical (dB). En el eje horizontal se representan las frecuencias de forma logarítmica (similar a como el oído escucha). La primera frecuencia marcada es la de 100 Hz, la marca anterior será la de 90 y la siguiente la de 200 Hz, la siguiente de 300 Hz... y así hasta llegar a 1.0 K que son 1000 Hz. La siguiente marca será de 2000 Hz. y así hasta 20.000 Hz. En este caso se representa el espectro desde 90 Hz. a más 20.000 Hz, pero el rango de frecuencias que se tome variará según las necesidades. Si por ejemplo se representa la respuesta en frecuencia de un altavoz de graves, la gráfica deberá empezar en 20 Hz. y no será necesario que se extienda a más 1.000 o 2.000 Hz. En el eje vertical se encuentran las variaciones de nivel expresadas en dB (10 Log (medida de referencia) ). En esta representación cada salto es de 6 dB, pero las representaciones pueden variar según el grado de definición. Veamos un ejemplo práctico: respuesta en frecuencia de un altavoz genérico de frecuencias medias. Gráfica de respuesta en frecuencia. A la vista de la gráfica se diría que este altavoz tiene una respuesta en frecuencia de 450 Hz. a 4 KHz. con una variación de +/- 3dB. Caídas de más de10 dB en la respuesta en frecuencia equivale a decir que el aparato no trabaja en esa frecuencia. De este altavoz conocemos a través de la gráfica de respuesta en frecuencia que si se le alimenta con dos señales de igual nivel, una por ejemplo de 800 Hz. y otra de 4000 Hz, la segunda tendrá un nivel de presión sonora (NPS) 6 dB menor que la señal de 800 Hz. Esto significa que reproduciendo música o cualquier otra señal, las frecuencias cercanas a 800 Hz. se escucharán más que las cercanas a 3 KHz. El caso más favorable (e imposible) de respuesta en frecuencia sería una línea recta que cubra todo el espectro. En este caso hablaríamos de respuesta en frecuencia plana. Como esto es imposible, se suele hablar de la "zona de respuesta plana", aunque realmente se trata de una aproximación. En el caso anterior diríamos que la zona de respuesta plana es la definida entre 800 y 3000 Hz, ya que en esta zona es donde es útil el altavoz. Zona de respuesta idealmente plana entre 200 Hz y 10 KHz El oído humano tiene dificultad para detectar variaciones de nivel de presión de menos de 0.3 dB. Esto significa que si exponemos a una persona a un ruido (sonido continuo) y vamos variando el nivel de presión sonora (dando más volumen o menos al ruido), el sujeto notará variación cuando la diferencia de NPS (nivel de presión sonora) antes y después se aproxime a los 0.3 dB. Esto da una idea, de cuanta variación de respuesta en frecuencia es aceptable, por ejemplo en unos altavoces. Este apartado ha tenido como ejemplo un altavoz; sin embargo todos los aparatos de audio tienen su respuesta en frecuencia característica. En una cadena se sonido, donde la señal pasa por varios equipos uno tras de otro, las respuestas en frecuencia de cada aparato se van sumando para conformar la respuesta en frecuencia total del equipo completo. Supongamos que tenemos un reproductor de CD cuya señal cubre casi todo el espectro de audio (rojo). La señal de este entra en un amplificador con una respuesta en frecuencia definida (verde). La señal que sale del amplificador ataca a un sistema de altavoces con otra respuesta definida (morado). Respuesta en frecuencia de tres sistemas. Representación superpuesta. La respuesta en frecuencia del conjunto de aparatos será la suma en dB de todas (azul). El amplificador del ejemplo provoca una caída en la respuesta de 6 dB a 6600 Hz y el sistema de altavoces provoca 6 dB de caída a esa misma frecuencia, la respuesta total tendrá una caída de 12 dB en esa frecuencia. Respuesta en frecuencia total de los tres sistemas en cadena Como se ha dicho, todos los elementos por los que pasa la señal de sonido en una cadena de audio (o una cadena de música) van dejando su huella en el espectro de la señal, recortándola y limitándola. Es por esto que es importante que todos los equipos por los que atraviesa la señal de audio tengan la máxima calidad posible. En cualquier caso todos han de ser de calidad similar, ya que el elemento de peor calidad será el que pondrá el límite a la calidad del conjunto. Actualmente, gracias al desarrollo de la electrónica, los equipos electrónicos suelen tener una respuesta en frecuencia bastante buena. El punto crítico suele estar en los altavoces, que son elementos mecánicos que no han evolucionado tanto como la electrónica por lo que sigue siendo muy costoso fabricar buenos altavoces. Suelen ser los altavoces los que más limitan la respuesta en frecuencia del conjunto y por lo tanto la calidad del conjunto. Por este motivo en las cadenas domésticas, un parámetro de calidad a tener en cuenta son los altavoces, ya que la electrónica es muy similar en todos los casos. Otra filosofía muy acertada a la hora de buscar el mejor sonido a base de no modificar el espectro, es desechar todas las etapas en la cadena de sonido que no sean necesarias; ya que por muy buena calidad que tengan, siempre alterarán la señal. Así se explica que los equipos HI-FI más caros y de mayor calidad no tengan funciones como distintos tipos de ecualización, controles de tono, efecto cine... El motivo es que en estos aparatos de alta gama, la electrónica está cuidada al máximo y ese tipo de funciones "ensucian" la señal, alejándola de la original. Otro aspecto que no se ha tratado es el tema de la fase. Todos los dispositivos electrónicos modifican la fase y mucho, por esto los equipos HI-FI de alta gama reducen al máximo la electrónica. 4.2- DISTORSIÓN. En el sentido más general existe distorsión cuando la señal que sale de un equipo no es la misma que entró. La distorsión es otra medida de calidad de uso generalizado y suele ser dada por el fabricante. Hay diferentes tipos de distorsión: distorsión lineal (de amplitud y de fase) y distorsión no lineal (THD y IMD). 1.- Distorsión lineal de amplitud o distorsión de amplitud. Se da cuando la señal a la salida del equipo no guarda la misma relación de amplitud entre las distintas frecuencias que la señal de entrada. Por ejemplo, a la entrada la señal tiene 10 dB de diferencia entre la banda de octava de 1000 Hz. y la de 2000 Hz, pero a la salida la diferencia es de 20 dB. Se ha producido distorsión de amplitud. La respuesta en frecuencia es una representación de la distorsión de amplitud. Un amplificador, por el hecho de elevar el nivel de la señal, no produce distorsión de amplitud, ya que eleva el nivel de todas las bandas de frecuencia en un número de decibelios para todas igual. Existe un tipo concreto de distorsión, relacionada con la amplitud, que se llama distorsión por recorte. Se da en los equipos que amplifican la señal cuando trabajan por encima de sus posibilidades y consiste en un "recorte" de la forma de onda. Se produce porque al amplificador se le exige que amplifique la señal tanto, que los valores de tensión de pico de la señal, son superiores a los valores de tensión que da la fuente de alimentación. Por un principio básico, la máxima tensión posible que puede dar a la salida un equipo, es la que entrega la fuente de alimentación. Para seguir cumpliendo este principio la señal a la salida se recorta para valores superiores a los de la tensión de alimentación. Antes de que la distorsión por recorte sea audible, los valores de otras distorsiones se han disparado, ya que se está trabajando muy por encima de las capacidades del aparato. Amplificador trabajando en saturación, entrega señal recortada a la salida. 2.- Distorsión lineal de fase o distorsión de fase. Se da cuando a la salida no se conserva la relación de fase entre las diferentes frecuencias de entrada. Este tipo de distorsión se da en todos los aparatos electrónicos y es muy difícil eliminarla. Los aparatos HI-FI de alta gama tratan de minimizar al máximo esta distorsión o compensarla, esto explica (en parte) su alto coste y la ausencia de funciones optativas que añaden electrónica y distorsión de fase. Por suerte, el oído tiene dificultad para detectar la fase y por eso (y por la dificultad de su tratamiento) la mayoría de equipos no abordan el problema. Los dos tipos de distorsión anteriores no se suelen ser facilitados por el fabricante. El primero porque se supone que no existe o porque ya se da la "respuesta en frecuencia". El segundo porque no se suele tratar este problema y el usuario común no lo va detectar. 3.- Distorsión no lineal THD o Total Harmonic Distorsión. Esta distorsión se produce por la aparición de armónicos de la señal original. Un armónico es una señal de frecuencia múltiplo de otra original. Si a la entrada tenemos un tono puro de frecuencia 1 KHz, sus armónicos aparecerán como tonos puros de frecuencia 2 KHz, 3 KHz, 4 KHz... Cuando hay distorsión armónica, los armónicos simplemente aparecen pese a no ser deseados. A continuación se muestra una representación del espectro de salida de un aparato con distorsión armónica. A la entrada del aparato sólo se le conecta un tono puro de f = 1 KHz. Así es como se suele medir la THD. Espectro de un tono puro (1kHz) con sus armónicos producidos por la THD. La figura muestra algo parecido a lo que se vería en un analizador de espectro. Una vez se obtiene esta gráfica, se mide la energía de todos los armónicos (en dB), se compara con el tono puro original y se calcula el porcentaje que representa del total. Cuanto mayor nivel tienen los armónicos, mayor es la distorsión armónica y peor "sonará" el equipo. Los fabricantes de equipos suelen facilitar este dato ya que es de los más relevantes. La distorsión armónica o THD se mide en porcentaje (%) y los valores suelen ser siempre bastante inferiores al 1%. El porcentaje representa la parte del total de la energía a la salida, que pertenece a los armónicos, es decir, qué porcentaje es distorsión. Se calcula midiendo la tensión de las frecuencias armónicas y aplicando la siguiente fórmula: Fórmula empleada para el cálculo de THD. Donde V1, V2, V3... son las amplitudes en voltios de las distintas frecuencias armónicas y Vo es la amplitud del tono de frecuencia 1 KHz. 4.- Distorsión no lineal IMD o distorsión de intermodulación. Esta distorsión es debida a que varias frecuencias pertenecientes de una señal interactúan dentro del aparato generando unas terceras no deseadas. Uno de los métodos de medida es el siguiente: se introducen dos tonos puros (uno de 250 Hz y otro de 8 KHz y voltaje 1/4 del primero) y se mide el voltaje de las frecuencias de intermodulación a la salida. En la siguiente figura se representan las dos frecuencias puras y las posibles frecuencias de intermodulación (barras rojas). Espectro de dos tonos puros (250Hz y 8kHz) y la distorsión armónica generada (rojo). Las frecuencias resultantes de la intermodulación siempre aparecen en torno a la frecuencia más alta y separada de ella por múltiplos de la frecuencia más baja. En este caso las frecuencias de intermodulación aparecen en torno a la frecuencia de 8 KHz. y con distancias en frecuencia de 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz... es decir a frecuencias 8K +/- n•250. Donde "n" toma valores de 1, 2, 3... La distorsión de intermodulación se mide en porcentaje (%), y se calcularía midiendo la tensión de las frecuencias de intermodulación y aplicando la siguiente fórmula: Fórmula empleada para el cálculo de IMD. Donde Vi son las amplitudes en voltios de las distintas frecuencias de intermodulación y Vo es la amplitud del tono de frecuencia 8 KHz. 4.3- RELACIÓN SEÑAL RUIDO. La relación señal ruido (S/N) es la diferencia entre el nivel de la señal y el nivel de ruido. Se entiende como ruido cualquier señal no deseada, en este caso, la señal eléctrica no deseada que circula por el interior de un equipo electrónico. El ruido se mide sin ninguna señal a la entrada del equipo. Se habla de relación señal ruido (S/N) porque el nivel de ruido es más o menos perjudicial en función de cual sea el nivel de la señal. La S/N se calcula como la diferencia entre el nivel de la señal cuando el aparato funciona a nivel nominal de trabajo y el nivel de ruido cuando, a ese mismo nivel de trabajo, no se introduce señal. En un amplificador, cuanto más se gire el mando de potencia, más se amplificará la señal y en la misma medida se amplificará el ruido. Gráfica del nivel de la señal (verde) respecto al nivel de ruido (rojo). A la salida de un equipo de audio, el nivel de la señal se mide en voltios (V). Midiendo en voltios la señal (S, signal), midiendo también en voltios el ruido (N, noise) y calculando el 20•log(S/N) se obtiene el valor de la relación señal ruido en dB, que es como normalmente se da. La calidad de un equipo se mide también por la relación señal ruido, cuanto mayor sea el valor de S/N mayor calidad tendrá el mismo. La relación señal ruido se suele dar para una frecuencia de 1KHz. Aunque también se puede dar un valor para toda la banda de frecuencia de trabajo del aparato; en este caso se entiende que el valor de S/N es el menor para toda la banda, es decir, el más desfavorable. En el mejor de los casos se puede presentar la S/N como una gráfica del tipo respuesta en frecuencia, en donde se especifica el valor de la relación para cada una de las frecuencias. La existencia ruido es inevitable en cualquier equipo electrónico. Una electrónica refinada disminuye el nivel de ruido, puede disminuirlo tanto que no sea medible por ser comparable al ruido del equipo de medida, pero siempre existe ruido. Algo parecido pasa con el sonido en el ambiente, es decir, por muchas condiciones de silencio que se den, siempre habrá ruido que será audible directamente o mediante métodos de amplificación. La fuente principal de ruido suele ser la fuente de alimentación del propio equipo. 4.4- DIAFONÍA. También se habla de "separación entre canales". Este efecto perjudicial se da únicamente en los equipos estéreo. Consiste en que la salida de un canal, se obtiene parte de la señal que está entrando al otro. Debido a la cercanía de la electrónica que compone cada canal, las inducciones magnéticas y otros fenómenos magnetoeléctricos (podemos incluir "duendecillos", si a la entrada del canal R de un equipo se introduce una señal, parte de esa señal también aparecerá a la salida del canal L, al que no se le introdujo ninguna. La diafonía suele aumentar conforme aumenta la frecuencia, a mayor frecuencia, menor separación entre canales. Este es un parámetro típico a tener en cuenta cuando se habla de amplificadores o etapas de potencia, ya que estos equipos manejan elevadas tensiones e intensidades que provocan fuertes inducciones. En el resto de equipos estéreo, la diafonía no suele alcanzar valores relevantes. La diafonía o separación entre canales, se mide en dB (decibelios). Se suelen dar los valores (si se proporcionan) para unas frecuencias concretas significativas, típicamente 250 Hz, 1 KHz. y 10 KHz. También se suele especificar "diafonía inferior a "n" dB, lo que significa que para cada las frecuencias la separación entre canales es mayor o igual a "n" decibelios.

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN. Esta recopilación está hecha para principiantes en el mundo de la producción musical y se hablará solo de nociones básicas acerca del tratamiento del sonido y aplicación interna, temas de refuerzo sonoro tiene similar tipo de aplicación, no menos importante, aunque tal vez algunos piensen que no les gustaría estar en los conciertos detrás del FoH sufriendo de sed o frio, en donde nadie los podrá ver; ni les gustaría estar en ese rincón en donde usualmente nos votan a los técnicos del sonido donde nadie nos recuerda ni de chiste o que tendrán que estar esperando el final del concierto hasta recoger el equipo y que para eso mejor estarían en el estudio, sentados con una taza de café frente al ordenador, en donde muchos apreciaran su trabajo. Aunque la verdad no es tan cruda, ya que haciendo sonido en directo haces practica de aplicación en vivo sobre la producción musical en la que demuestras tus habilidades para la mezcla en caliente (por decirlo así) y que hallas una satisfacción única al interactuar con el diferente personal del backstage incluso con los músicos esperando escuchar el resultado de tu trabajo, pero es un tema que se tratará en otro apartado. Como habrás notado, el incremento de este rubro en cuanto a grabar en un estudio “profesional” se refiere, es un problema de desarrollo económico-social, primero porque algunos no contamos con los recursos económicos para solventar las compras del material necesario y la construcción de un ambiente de trabajo dedicado a este tema en particular como lo es en países extranjeros y segundo porque el desarrollo académico en nuestra región no es extensa si hablamos de una carrera de sonido en la que aprendamos la importancia del tratamiento acústico de nuestros salones de grabación, del uso de material acústico (absorbente si preferimos llamarlo así), técnicas de insonorización y conocimiento físico-electrónico entre otros. Por consiguiente, gracias al desarrollo de software y el uso de ordenadores, dedicados al tratamiento del sonido mediante el uso de estos, nos vemos libres de realizar simulaciones de un estudio virtual en casa; hoy en día basta con que uno pueda adquirirse en el mercado un ordenador de tipo portátil o mesa, ya sea amd, intel o mac; con ciertas características para el uso único de la producción, algún software, muchos VSTs, algunos cables con micrófonos y ya, si hasta una sala con reverberación natural tienen. Muchas de estas personas ya cuentan con conocimiento fundamental de lo que es PRODUCIR pues sean músicos o no habrán tenido relación de alguna manera con alguien especializado en el tema o quizá tan solo vieron algunos tutoriales en video de los que se venden en el mercado, incluso simplemente tienen interés en adquirir conocimiento y montar su propio estudio. A modo de ejemplo y aunque parezca cómico ¿alguna vez quisiste invertir polaridades en un cable de tensión pero no sabias que es el voltaje? hasta ¿trataste de resolver una ecuación de onda sin antes saber lo que es un π (pi) o sen (función seno) ni lo que es una onda? o incluso ¿te enteraste que un analizador de espectro trabaja mediante la TFT y FFT?. Tal vez te asustes y digas “¿que es eso?, yo solo quiero aprender a grabar, mezclar, ecualizar, comprimir, masterizar, quemar y al éxito”, ¡alto! no cierres el libro ni huyas, pues bien en el mundo del sonido no todo es color de rosa antes de correr se aprende a caminar dice el dicho, en este apartado veremos parte fundamental y parte de lo que deberías saber para empezar a tratar el sonido, ya que este tema es de campo muy extenso, tal vez encuentres otro tipo de información en otros apartados que no se explican en este. Consejo: Ten a la mano un buen diccionario traductor de ingles–español, tienes que ir aprendiendo el significado de las palabras en los controles pues lo verás con demasía en el uso del software o hardware, comencemos… Arnold B. Salgado Charcas Musico y Tecnico en Sonido CAPÍTULO 2. EL SONIDO. CARACTERÍSTICAS: 2.1-Frecuencia, módulo y fase. 2.2-Espectro. El espectro y la frecuencia son conceptos a los que siempre se hace referencia. Pero ¿sabes qué significan exactamente? 2.1- FRECUENCIA, MÓDULO Y FASE. La frecuencia de oscilación de una partícula (o de cualquier magnitud, como por ejemplo el voltaje de una señal eléctrica) es la cantidad de ciclos completos en un tiempo dado. La frecuencia se mide en hertzios (Hz.), e indica el número de ciclos completos en un segundo. Un ciclo es el recorrido completo que efectúa una partícula desde su posición central, hasta otra vez esa misma posición, habiendo pasado por su posición de desplazamiento máximo y mínimo. Los sonidos de una única frecuencia, se llaman tonos puros. Un tono puro se escucha como un "pitido", el timbre dependerá de la frecuencia que lo genere. El sonido que se escucha en el teléfono antes de marcar, por ejemplo, corresponde a un tono puro de frecuencia cercana a 400 Hz. El tono de la "carta de ajuste" de la televisión, corresponde a una frecuencia de 1000 Hz. La posición de una partícula en un instante de tiempo concreto, dependerá de tres factores: frecuencia, módulo y fase. La frecuencia ya se ha definido. El módulo indica la amplitud de la oscilación, si se trata de partículas que se mueven, el módulo estará definido en metros (m), si se trata de una señal eléctrica, el módulo estará definido en voltios (V). En el siguiente ejemplo se tienen dos partículas que realizan ciclos completos (hacen un ciclo y paran). Las dos oscilan con igual frecuencia, pero varía la amplitud, ya que el módulo de la partícula II es mayor que el módulo de la partícula I. La fase indica la posición de la partícula que oscila en el momento de empezar a contar el tiempo, es decir en T = 0 s. La fase se mide en radianes (rad) o en grados (º). 360º = 2Õ rad. Si calculamos el coseno de la fase, nos da un valor entre 1 y -1. Viendo las partículas I y II, "1" significaría que la partícula estaba a la derecha del todo, "-1" a la izquierda del todo. Se habla de fase relativa cuando lo que interesa es la diferencia que existe entre dos movimientos de la misma frecuencia. Si dos partículas u ondas se mueven con igual frecuencia, pero cuando una pasa por cero, la otra no lo hace o lo hace en dirección contraria, tendrán una fase relativa distinta de cero. Exactamente si cuando una pasa por cero, la otra lo hace en dirección contraria, tendrán una fase relativa de 180º (grados) o de Õ radianes. En este caso, si las dos ondas tienen igual módulo, se cancelarán una a la otra, siendo el resultado total cero. Si dos manos tratan de mover con igual fuerza una hoja de papel, cada una desde un lado, con fase relativa cero, el desplazamiento de la hoja será máximo. Es decir, cuando una empuja la otra recoge (las dos pasan por cero en el mismo momento y misma dirección). Si lo hacen con fase relativa 180º, el desplazamiento será nulo. El "periodo" (T) es el inverso de la frecuencia (T=1/f). El periodo se mide en segundos (s). Según esta definición, en el ejemplo de las tres partículas en movimiento. la primera tiene un periodo de 4 segundos, en la segunda T=2 s. y en la tercera T=1 s. Cualquier sonido (voz, música, ruido...) está compuesto por múltiples frecuencias. Se puede descomponer el sonido en múltiples tonos puros. Si un sonido cambia con el tiempo, la amplitud y fase de cada tono puro o frecuencia en que se descompone ese sonido, también variará con el tiempo. 2.2- ESPECTRO. El espectro es la representación de las frecuencias que componen una señal de audio. El espectro se obtiene calculando la energía que aporta cada frecuencia al sonido total. Normalmente la representación no se hace en términos de energía directamente, sino que se calcula el nivel (10Log) respecto a la energía de referencia. Con esto se obtiene el "Nivel espectral" expresado en dB. Aunque el proceso de cálculo es bastante tedioso, la electrónica e informática actuales, con hardware o software que trabajan con procesos TFT y FFT, simplifica enormemente el trámite, por lo que no se dará más información en este sentido. Como curiosidad, comentar que hace escasos 10 años, para calcular el nivel espectral de una señal de audio de escasa duración se requerían varios minutos o incluso horas y potentes ordenadores. Actualmente todos estos cálculos se implementan en procesadores y plugins capaces de mostrar los resultados en tiempo real. De cara a emplear menos recursos y menos tiempo de cálculo, no se calcula en nivel espectral para cada frecuencia (cerca de 20.000) sino que éstas se agrupan en bandas, dando lugar a la representación en "bandas de frecuencia". Las siguientes figuras muestran representaciones espectrales de un sonido indeterminado (en un instante concreto) cuyo espectro completo está representado en la figura de abajo. La figura central muestra el espectro representado en bandas de media octava y la figura de arriba en bandas de una octava. Las representaciones en octavas suelen contar con 10 bandas y las de media octava con 20. También se utilizan las de tercio de octava (30 o 31 bandas). Las representaciones se hacen sobre ejes de frecuencia logarítmicos, esto hace que en la representación se vea la misma distancia entre las frecuencias 100 Hz y 200 Hz que entre 1 KHz y 2 Khz. 32 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 16K Los números representan las frecuencias centrales expresadas en Hz. Para los tres casos el espectro está representado de 20 a 20.000 Hz. La relación que existe entre frecuencias centrales es la siguiente: en bandas de octava: f2 = 2 • f1. En bandas de media octava: f2 = 21/2 • f1. En bandas de tercio de octava: f2 = 21/3 • f1. Siendo f1 la frecuencia central de una banda y f2 la frecuencia central de la banda superior contigua. La representación espectral (o el espectro) puede resultar muy útil si se sabe interpretar. Básicamente aporta información sobre cuanto contribuye cada frecuencia o cada banda de frecuencia al sonido total. Dicho de otra forma, el espectro permite "ver" el sonido que le llega al oído. Otra cosa diferente será lo que el oído escucha (interpreta). Ire publicando poco a poco los demas capitulos, que son dieciseis......cualquier consulta por una duda, pregunten. En este mundo hay que preguntar por todo y por nada

CAPÍTULO 5. EQUIPOS DE AUDIO. 2ª PARTE. EQUIPOS DE AUDIO: EQUIPOS DOMÉSTICOS. 5.1-Fuentes de sonido. 5.2-Amplificadores. 5.3-Filtros y ecualizadores. 5.4-Altavoces. 5.5-Cadenas de música. Aquí se repasan los aparatos que se pueden encontrar fácilmente en un domicilio. 5.1- FUENTES DE SONIDO. Por "fuentes de sonido" se entienden aquellos aparatos a cuya salida se obtiene una señal eléctrica, de amplitud directamente proporcional a la amplitud de la señal de audio. Esta señal eléctrica sólo ha de ser amplificada convenientemente y conectada a unos altavoces para poder ser escuchada. Las fuentes de sonido más comunes en una casa son: reproductor de discos de vinilo, reproductor de cintas de casete, reproductor de discos compactos (CD) y otros formatos de almacenamiento digital como DVD (Digital Versatile Disc) o MiniDisc. Además está el sintonizador de radio de bandas comerciales: AM y FM. Otras fuentes de sonido pueden ser el televisor, el vídeo o la cámara de vídeo, en aquellos que incorporan una salida de audio tradicional. Fuentes de sonido disponibles. La presión en cada instante de la señal sonora que se quiere reproducir, aparece a la salida de la fuente de sonido, en las conexiones, en forma de señal eléctrica (voltaje). La amplitud eléctrica de la señal, es proporcional a la amplitud de la vibración acústica. Esta señal eléctrica es la que se propaga por los cables hasta un amplificador. La función que realizan las distintas fuentes de sonido (reproductores o receptores) es transformar la señal de audio, codificada o no, del formato original (vinilo, cinta, disco compacto, ondas de radio) a una magnitud común a todos, señal eléctrica donde la información de audio está en la amplitud de la señal. De este modo un sonido correspondiente a un tono puro de 100 Hz, tendría una señal de audio correspondiente cuyo voltaje pasase del valor mínimo (0 V) al valor máximo con una frecuencia de 100 Hz. De cada fuente de sonido estéreo salen dos líneas de señal, cada una a su vez con dos cables (internos en cada línea). Estas líneas son las que están representadas en la figura anterior. Para equipos domésticos, el nivel de línea estándar es -10 dBV; lo que significa que el voltaje de la línea va de cero a 0.316 voltios. Este dato es importante, ya que los valores han de estar normalizados para ajustarse a la siguiente etapa: el amplificador. 5.2- AMPLIFICADORES. Los amplificadores domésticos son los equipos a los que se conectan todas las fuentes de sonido en sus distintas entradas, y los altavoces en su salida estéreo. Por lo general no se requiere ningún aparato "previo" entre fuente de sonido y amplificador. En este caso, el "previo" o "preamplificador" está integrado en el amplificador, por lo que éste se llamará amplificador integrado. Actualmente todos los amplificadores domésticos son "amplificadores integrados", y se denominan simplemente "amplificadores". El preamplificador (integrado o no), es el sistema encargado de proporcionar al amplificador la señal en óptimas condiciones (nivel, impedancia, dinámica, ecualización). Cada fuente de sonido requiere un previo específico. Por este motivo, en los amplificadores integrados, las entradas de señal están marcadas: PHONO (giradiscos), TAPE (reproductor de casete), CD, AUX (equipos auxiliares), MIC (micrófono)... algunas son conmutables, como CD y TAPE, y a veces también AUX. Niveles de tensión de una señal antes y después de pasar por un amplificador. La función del amplificador es suministrar potencia eléctrica a los altavoces. La señal eléctrica a la salida tiene igual forma de onda que a la entrada (tras pasar el previo), pero varían las magnitudes. En lugar de tensiones de decenas de milivoltios (mV), alimenta a los altavoces con tensiones de decenas de voltios (V) y corrientes que pueden llegar a varios amperios (A). Las señales de línea, (las que entran al amplificador) no alcanzan los miliamperios. Toda esta tensión y corriente que se emplea en mover los altavoces, sale de la fuente de alimentación interna que a su vez la toma de la red eléctrica general. La figura anterior representa cómo el amplificador aumenta la tensión (V) de la señal sin perturbar la forma de onda, suministrando gran cantidad de corriente (I). El producto del voltaje por la intensidad es la potencia (P) en vatios (W), I • V = P. La principal característica que define un a amplificador es su potencia. Existen dos medidas de potencia definidas: 1.- Potencia Nominal, RMS, Eficaz o Continua: Se define como la potencia que el amplificador es capaz de proporcionar a la carga nominal (normalmente 8 ohmios), con ambos canales excitados simultáneamente en un margen de frecuencias de 20 Hz. a 20 KHz. y con una distorsión armónica THD menor que la determinada. La señal que se utiliza para esta medida es un tono sinusoidal puro de 1.000 Hz. Esto significa que se excitan ambos canales con 1 KHz, a la salida se conecta la carga correspondiente según el fabricante y se sube la potencia hasta que la THD llega a la indicada por el fabricante; entonces se ha alcanzado la Potencia Nominal. Debido a que la señal musical que suele excitar los amplificadores tiene poco que ver con la señal sinusoidal usada para medir la Potencia Nominal, se recurre a la Potencia Musical. 2.- Potencia Musical o de Pico (PMPO): Es la máxima potencia que puede dar el amplificador a intervalos cortos de tiempo. Una de las señales propuestas como señal utilizada es una sinusoide de 1 KHz pero con picos de 20 ms. donde el nivel pasa a ser diez veces mayor. Al contrario que ocurre con la Potencia Nominal, no hay un procedimiento estándar de medida con lo que los valores resultantes tienen que venir acompañados del método de medida usado para tener validez. Para concluir este punto, sólo decir que la reproducción de señal musical (o palabra), requiere un poco más de potencia que la reproducción de señal sinusoidal (el factor de cresta de la señal musical es mayor). Si se quieren tener 100 W musicales, habrá que instalar unos 120 W nominales. Fuentes disponibles conectadas a amplificador doméstico. Como se puede ver en la figura de arriba, al amplificador pueden llegar varias señales al tiempo, pero sólo e puede amplificar una en cada momento, para ello los amplificadores están dotados de un selector en la parte frontal, generalmente en forma de botonera. Las líneas que van del amplificador a los altavoces son físicamente más gruesas (cable de mayor diámetro), para poder soportar las elevadas corrientes que circulan. Si no fuese de así, se quemarían los cables y existiría un riesgo considerable de cortocircuito. En los amplificadores, las conexiones de entrada de cada equipo suelen venir etiquetadas con sus nombres en inglés. Se han representado sólo algunas de las posibles, CD (disco compacto), PHONO (giradiscos), TAPE (reproductor de casete) y TUNER (sintonizador de radio). 5.3- FILTROS Y ECUALIZADORES. Los filtros fijos son aquellos que sólo permiten al usuario actuar para conectarlos o desconectarlos. Asociados a los reproductores de vinilo existían muchos tipos de filtros que han caído en desuso. Tenemos varios ejemplos de estos filtros. El filtro MPX es un filtro paso bajo que evita la introducción de la subportadora piloto de FM en las grabaciones de esta fuente. La frecuencia de corte suele estar en 18KHz y la atenuación mínima es de 18dB. Otro tipo de filtro fijo del que a veces se dispone es un filtro paso alto que introduce una atenuación de más de 18dB a la frecuencia de red (50Hz) para que no se escuche el típico zumbido que se produce cuando la fuente de alimentación no aísla bien esta frecuencia. El control de Loudness tiene como misión producir una igualación de los niveles de sonoridad a pesar de que el nivel general baje. El oído es menos sensible en bajas frecuencias cuanto más baja en nivel (explicado en 3.1 Audición y frecuencia). Lo que se consigue al activar este control, es un refuerzo de la señal principalmente en baja frecuencia, y a veces también en alta frecuencia. Los filtros variables o controles de tonalidad más usados en el campo doméstico son los controles de graves, de medios y de agudos. Estos controles son capaces de variar la ganancia a gusto del usuario tanto para realzar como para atenuar. Las frecuencias a las que actúan son fijas. Los controles de graves suelen actuar para frecuencias por debajo de 400-600 Hz, los de agudos suelen actuar por encima de los 2-4 KHz. Los controles de medios suelen actuar en las frecuencias entre 400 Hz y 2 KHz. La variación de ganancia suele ser de ±6 dB. Los ecualizadores gráficos están explicados en el capítulo: 7.1 Procesadores de frecuencia. 5.4- ALTAVOCES. Los altavoces se encargan de transformar la energía eléctrica proveniente del amplificador en energía acústica radiada al aire, esto es, en variaciones de presión. Se dicen que son transductores electro-mecánico-acústicos, porque transforman la energía eléctrica en mecánica y la mecánica en acústica. Se pueden clasificar de diversas maneras. Atendiendo al tipo de transductor electro-mecánico: magnéticos, electrodinámicos, electrostáticos, piezoeléctricos, de cinta, magnetoestrictivos, neumáticos, iónicos... Atendiendo al tipo de transductor mecánico-acústico: conos (radiación directa) o bocinas (radiación indirecta). Atendiendo al margen de frecuencias que cubren: woofers y sub-woofers (bajas frecuencias), mid-range (medias frecuencias), tweeters (alta frecuencia) o banda ancha. Cuando se trata de altavoces para uso doméstico se suelen emplear configuraciones de varias vías (normalmente dos) y con bass-reflex montado todo en una caja cerrada. Cadena de sonido completa, fuente, amplificador, altavoces. Esto significa que en una misma caja se montan dos transductores: uno de baja y media frecuencia y otro de alta frecuencia. Entre los dos han de cubrir todas las frecuencias, con mayor o menor éxito. Mediante unos componentes electrónicos incluidos dentro del cuerpo del altavoz, denominados "filtros de cruce (crossover)", la señal procedente del amplificador se separa en dos: la señal portadora de bajas frecuencias y la portadora de las altas frecuencias. De este modo se reparte a cada transductor la señal que tiene que reproducir. Hay diversas calidades en cuanto a los filtros de cruce, los domésticos suelen ser de los más simples. En cualquier caso son necesarios, ya que si se deja que llegue al tweeter toda la señal que sale del amplificador, lo más probable es que se rompa. Esto es debido a que la mayor parte de la energía se encuentra en las medias y bajas frecuencias. La incorporación del bass-reflex se identifica por la existencia de una abertura al exterior (con o sin tubo) normalmente en la parte frontal del altavoz. Esta abertura o "puerta" de dimensiones especialmente calculadas da salida al caudal de aire en el interior de la caja, aumentando la radiación en bajas frecuencias. Su denominación en español es "sistema de refuerzo de graves". Gracias al refuerzo de graves, se amplía hacia la zona de bajas frecuencias la respuesta en frecuencia del sistema de altavoces. La siguiente figura muestra como trabajan unos filtros de cruce de dos vías. Se distinguen dos formas de onda, una de baja frecuencia y otra de frecuencia mayor. Lo que se hace es filtrar la señal entrante, obteniendo a la salida de cada filtro (dos salidas) dos nuevas señales, una con las componentes de baja frecuencia y otra con las de alta frecuencia. Gráfico de una señal antes y después de atravesar un filtro de cruce. Los filtros de cruce en los equipos domésticos, van insertos en las propias cajas de los altavoces. Están compuestos por elementos pasivos, como resistencias y condensadores, por eso se llaman filtros pasivos. Los filtros activos se usan en equipos profesionales y se insertan antes de los amplificadores. También se pueden encontrar altavoces de tres vías. En este caso son tres los transductores montados en una misma caja y los filtros de cruce dividen la señal en tres: graves, medios y agudos. Evidentemente es de esperar que los sistemas de tres vías cubran mejor el espectro de frecuencias que los de dos. Su respuesta en frecuencia es mejor. Las características básicas que definen un altavoz son: 1.- Potencia. Por potencia se entiende la potencia máxima que pueden manejar (procedente del amplificador) sin sufrir daños. Se puede indicar en potencia nominal (RMS) o musical (PMPO). 2.- Impedancia nominal. Es un valor de resistencia pura, útil solo para medidas de potencia. Los valores típicos son 2, 4, 8, y 16 ohmios. Si un amplificador entrega 100 W sobre 8 ohmios, entregará 200 W sobre 4 ohmios, si la carga es la mitad, entregará el doble. Si nuestro altavoz tiene una impedancia nominal de 8 ohmios y una potencia de 50 W, y le conectamos un amplificador que entrega 50 W sobre 4 ohmios, el amplificador entregará 25 W solamente; como la carga es el doble, entregará la mitad de potencia. Se puede conectar un altavoz de 8 ohmios y 100 W, a un amplificador de 200 W sobre 4 ohmios. 3.- Ancho de Banda. Se refiere al margen de frecuencias que reproducen con buena fidelidad. Los altavoces normales de cono suelen cubrir entre 3 y 5 octavas de frecuencia. Agrupando dos altavoces en una misma caja y los filtros de cruce correspondientes, y cada uno cubre un ancho de banda diferente, se tendrá un sistema de dos vías. Si se agrupan tres altavoces, se podrá cubrir mejor el espectro total (20 Hz. a 20 KHz.), y se tendrá un sistema de tres vías. 4.- La Sensibilidad. Es otra medida de calidad de los altavoces: es el nivel de presión sonora radiado (expresado en dB) en la dirección del eje, medido a un metro, cuando la excitación es de un vatio en las frecuencias de trabajo (se tiene que especificar). La siguiente tabla califica los altavoces en función de su sensibilidad: 85 - 90 dB 95 – 100 dB Pocas prestaciones Altas prestaciones. 90 - 95 dB > 100 dB Medias prestaciones Prestaciones específicas. Tabla orientativa de calidad respecto a sensibilidad. Para el ancho de banda especificado, la distorsión armónica THD suele moverse entre el 5 y el 10% en baja frecuencia y a baja potencia. A mayor potencia, mayor distorsión armónica. A frecuencias altas, la distorsión armónica se reduce. 5.5- CADENAS DE MÚSICA. Este es un concepto principalmente comercial. Se entiende por cadena de música el conjunto fuentes de sonido + amplificador + altavoces, procedentes de la misma fábrica y con el mismo diseño. Las cadenas de música se sirven por módulos (aparatos físicamente independientes) o por bloques, donde lo único separable son los altavoces. La gran proliferación de las cadenas de música es debida principalmente a la comodidad que representan para el consumidor a la hora de la elección, ya que se escogen de una vez todos los equipos y las conexiones están hechas (si son compactas) o vienen indicadas y con los cables precisos (si son modulares). La mayoría de los consumidores no tienen los conocimientos ni el tiempo necesario para "construir" su propia cadena de música, comprando cada componente por separado. Además no hay que olvidar el factor estético, que en las cadenas de música está muy cuidado y comprando aparatos por separado lo tiene que cuidar el comprador. Atendiendo a su tamaño, se pueden clasificar en tres tipos: 1) cadenas, 2) mini-cadenas y 3) micro-cadenas. Las últimas siempre son compactas, las segundas suelen ser compactas y las primeras suelen ser modulares. Las cadenas de música suelen ofrecer, además de las funciones ya explicadas, muchas opciones de cara a hacerlas más atractivas y útiles: pantallas luminosas en muchos colores, varios tipos de ecualización, efectos de tres dimensiones, karaoke, reloj, despertador, alarma, programador... Desgraciadamente los fabricantes acostumbran a deslumbrar al consumidor con grandes cantidades de opciones y se descuida lo esencial: la calidad del sonido. Como ya se explicó en el capítulo anterior, todas las funciones que afecten directamente al sonido reproducido acaban generando distorsiones y variaciones del espectro original de módulo y fase. Por este motivo los equipos que realmente son HI-FI prescinden de toda esa parafernalia. A la hora de seleccionar una cadena de música habría que contar con los datos técnicos de las mismas, dejando la cuestión estética en segundo lugar. El problema es que la información que dan los fabricantes es bastante escasa, y de esta, la que llega al consumidor a través del vendedor es casi nula. En muchas ocasiones la única información sobre una cadena que te pueden proporcionar en el establecimiento donde se vende, es la potencia (sin especificar qué tipo de potencia). El resto de información que ofrecen es la que se puede obtener de la simple observación del producto. Por los motivos arriba explicados, es por lo que es recomendable acudir a un centro especializado donde puedan aconsejar sobre el producto, dar información como relación señal/ruido, potencia musical (la RMS), distorsión armónica, diafonía y respuesta en frecuencia. CAPÍTULO 6. MICROFONÍA. EQUIPOS DE AUDIO: MICRÓFONOS. 6.1-Definición y tipos de transductor. 6.2-Características. 6.3-Directividad y diagramas polares. Los micrófonos son los oídos de los sistemas de audio. 6.1- DEFINICIÓN Y TIPOS DE TRANSDUCTOR. Un micrófono es un dispositivo capaz de convertir la energía acústica en energía eléctrica. El valor de la tensión de la energía eléctrica es proporcional a la presión ejercida en el micrófono en forma de energía acústica. Es decir, se mantiene una proporcionalidad entre las magnitudes de las energías, la que actúa (acústica) y la que resulta (eléctrica). Al dispositivo capaz de convertir una energía en otra, se le llama transductor. Existen diferentes tipos de transductor. La primera clasificación y más importante que se hace de los micrófonos es según el tipo de transductor en el que se basan. Existen dos principios de transducción sobre los que se basan los micrófonos: la inducción magnética y la variación de capacidad. 1.- Micrófonos de inducción magnética. Son conocidos como micrófonos dinámicos o de bobina móvil. Se basan en una pieza magnética que crea un campo magnético permanente y un diafragma pequeño y ligero en el que va montado o acoplado una bobina de cable. La energía acústica, manifestada como presión cambiante, mueve el diafragma y en la bobina adosada, que esta inmersa en un campo magnético, se crea una diferencia de potencia eléctrico (voltaje) en sus extremos. El movimiento de la bobina, en el interior de un campo magnético hace que en los bornes de la misma, se produzca una variación de la tensión proporcional a la aceleración, si el diafragma se desplaza lentamente la tensión generada será pequeña, si el diafragma se desplaza rápidamente la tensión será mayor. Otros tipos de micrófonos basados en la inducción magnética son los micrófonos de cinta. En este caso no se trata de una bobina sino de una cinta o membrana metálica, sujeta en el interior de una campo magnético. Los movimientos de la membrana producidos por la presión acústica, hacen que se genere tensión en los extremos del conductor. 2.- Micrófonos de capacidad variable. Conocidos comúnmente como micrófonos de condensador. Consisten en dos placas metálicas paralelas separadas por un pequeño espacio. La placa frontal suele ser de plástico metalizado y hace de diafragma, es ligera para poder ser movida por la presión acústica. La placa trasera está fija. Estas dos placas juntas forman un condensador. Un condensador es un componente capaz de almacenar energía eléctrica. Al ser movida la placa frontal por acción de la energía acústica, la capacidad del condensador varía, produciendo una variación de la tensión en función de la señal acústica. La señal de salida es muy pequeña y la salida del condensador es de muy alta impedancia por lo que necesitan de un pre-amplificador. El pre-amplificador es un circuito electrónico que aumenta los valores de la señal eléctrica que produce el condensador (amplifica) y que adapta la impedancia de salida del condensador a valores más manejables. Debido a que los condensadores de estos micrófonos necesitan una tensión de polarización y que los pre-amplificadores necesitan una tensión de alimentación, los micrófonos de condensador tienen una fuente de alimentación llamada fantasma o "phantom". En otros casos, el cuerpo del micrófono incorpora las baterías o es la mesa de mezclas a la que va conectado la que proporciona esta tensión. La tensión de alimentación es una tensión continua que se transmite por el mismo cable por el que el micrófono transmite la señal de audio. La señal de audio es variante y la de alimentación continua, por lo que no interfieren y se separan mediante un simple transformador. Algunos micrófonos de condensador tienen un diafragma electret cuyo material le permite mantener constante la tensión de polarización, lo que elimina la necesidad de una tensión de polarización externa. De este modo una pequeña batería que alimente el pre-amplificador es todo lo necesario, haciendo estos micrófonos más compactos y pequeños. Los micrófonos de los ordenadores personales son electret. 6.2- CARACTERÍSTICAS. Respuesta en frecuencia. El concepto está explicado en el apartado 4.1 Equipos de audio > Calidad de audio. La respuesta en frecuencia es una característica muy importante en un micrófono. Cuando se habla de margen de frecuencia, se entiende aquella zona de la respuesta en frecuencia en el cual el micrófono reproduce con el mismo nivel, con una variación máxima de ±3 dB. Es muy común hablar de respuesta en frecuencia en lugar de margen de frecuencia, incluso en textos técnicos. Respuesta en frecuencia de un micrófono. En la gráfica se muestra la respuesta en frecuencia de un micrófono para todo el espectro de audio. El margen de frecuencia aproximado sería el comprendido entre los 50Hz y los 15kHz, con una variación de ±3dB. Debido al pequeño tamaño de los diafragmas de los micrófonos y su pequeña masa, la mayoría de los micrófonos tienen un amplio margen de frecuencia en el espectro de audio (20Hz - 20KHz). Lo contrario ocurre con los altavoces, donde es necesario emplear varios para cubrir todo el espectro de audio. 6.3- DIRECTIVIDAD Y DIAGRAMAS POLARES. 6.2-a. Directividad. Es la capacidad que tiene un micrófono de recoger señal en función de la orientación relativa de la fuente sonora. La directividad indica cuanto más o menos señal captará un micrófono de una misma fuente sonora a una distancia constante, en función de dirección a la que "apunte" el micrófono. La directividad es una variable que depende de los tres ejes espaciales. La directividad se representa gráficamente mediante los diagramas polares o de directividad. Estos diagramas representan la forma en que el micrófono "oye" en función de la dirección. Los animales, para escuchar mejor un sonido giramos la cabeza orientando el oído, igualmente según la orientación del micrófono respecto a la fuente, se captará mejor o peor la señal. Dependiendo de la construcción del micrófono, éste puede tener una respuesta polar u otra. Las respuestas polares a las que se ajustan en mayor o menor medida todos los micrófonos se muestran en las siguientes tablas: Respuesta omnidireccional Respuesta bidireccional Respuesta cardioide Respuesta supercardioide Respuesta hipercardioide Respuesta ultracardioide Tipos de respuesta polar en micrófonos. El diagrama polar se interpreta coincidiendo el eje 0º - 180º con el eje del micrófono, como se muestra en el diagrama de respuesta omnidireccional. Debido a que gran parte de los micrófonos tienen el diafragma circular, el patrón de direccionalidad tiene simetría de revolución. Es decir, sigue siendo el mismo aunque el micrófono gire sobre su propio eje. Cada círculo concéntrico suele representar una caída de 5 dB respecto al anterior, marcando el círculo exterior como 0 dB de pérdida de señal. En las especificaciones de cada micrófono debe venir indicado cuantos dB de caída de nivel de señal separan cada circunferencia. En el caso del micrófono ultracardioide representado, si la fuente se sitúa a 90º, 180º o 270º la respuesta del micrófono se reducirá en unos 25 dB. Si la fuente se sitúa a 45º del eje, la disminución será de 10 dB menos que en el caso de que el micrófono apuntase directamente a la fuente. El diagrama polar de un micrófono cambia con la frecuencia. Un diagrama polar de un micrófono real se suele representar para distintas frecuencias. A continuación se muestra un diagrama polar de un micrófono real, con las distintas respuestas según la frecuencia. Diagrama polar de los modelos 4011 y 4012 de la marca DPA Microphones. Máximo nivel de presión sonora. A este nivel la distorsión armónica de la señal procedente del micrófono es del tres por ciento de la señal total (THD%=3%). El máximo nivel de presión sonora se mide en dB-SPL. Cuando un micrófono alcanza en máximo nivel de presión sonora la distorsión armónica de la señal comienza a ser audible. Un micrófono con un nivel máximo de presión sonora de 120 dB es bueno, 135 dB muy bueno y 150 dB es un valor excelente. 6.2-b. Sensibilidad. Se define como el nivel de tensión eléctrica (dBV) a la salida del micrófono. Es un parámetro fundamental que da idea de la capacidad del micrófono para captar sonidos débiles. También pude venir expresada en dB de presión sonora; en este cálculo se toma como referencia 1 voltio por µbar de presión (1V/µbar). De esta forma, los valores de sensibilidad son negativos, por ejemplo -60dB. Cuanto menos negativo sea el valor de sensibilidad, más sensible es el micrófono. La sensibilidad puede variar en función de la frecuencia, por este motivo los fabricantes suelen dar la sensibilidad a unas frecuencias determinadas: 250Hz, 500Hz y 1000Hz. Cuanto menor sea la sensibilidad del micrófono, mayor dificultad tendrá la mesa de mezcla (como receptora de la señal), para mantener una relación señal ruido aceptable. Es decir, la mesa de mezcla tiene un nivel de ruido de fondo, si la señal microfónica es muy débil (tiene poco voltaje), estarán más próximas en lo que a nivel se refiere. Esta relación señal de micrófono a ruido no se podrá mejorar más que dando a la señal del micrófono más nivel. 6.2-c. Nivel de ruido. Cualquier aparato electrónico tiene un nivel de ruido propio, llamado ruido eléctrico. Los micrófonos producen ruido en ausencia de perturbación externa que mueva el diafragma. El origen son las moléculas de aire que chocan contra la membrana debido al movimiento térmico. En los micrófonos de bobina, por el movimiento de los electrones en la resistencia de la bobina móvil. Gráfica del nivel de la señal (verde) respecto al nivel de ruido (rojo). El nivel de ruido propio se mide en decibelios de presión sonora usando la red de ponderación A (dBA SPL). La red de ponderación A asemeja el nivel de presión sonora, a como influye en un oído humano. Esto es, como el oído no escucha igual en todas las frecuencias, la red de ponderación da más valor a las frecuencias a las que el oído humano más sensible, para calcular el nivel SPL total. Un nivel de ruido aceptable para un micrófono está en torno a los 40dBA SPL, un buen nivel de ruido serían 30dBA SPL y un nivel de presión sonora de ruido excelente sería cualquiera menor a 20 dBA. Relación señal a ruido. Este concepto está explicado en Equipos de audio > Calidad de audio 4.3. En los micrófonos, el nivel de referencia para calcular la relación señal a ruido, es el máximo nivel de presión sonora. Así, si un micrófono tiene un SPL máximo de 94 dB y un nivel de ruido propio de 30 dB, la relación señal a ruido será de 64 dB. Cuanto mayor sea la relación señal a ruido, con más claridad y libre de ruido se registrará la señal. Una relación S/N aceptable son tendrá un valor en torno a los 64dB, buena en torno a los 74dB y excelente si supera los 84dB. 6.2-d. Efecto proximidad. Este es un efecto más que una característica, común a todos los micrófonos. Consiste en un aumento considerable de la respuesta en baja frecuencia cuando el micrófono se sitúa cerca de la fuente de sonido. Este efecto es más acusado en los micrófonos de gradiente de presión como los de cinta. A continuación se muestran las diferentes respuestas en baja frecuencia en función de la distancia de un micrófono real. Efecto proximidad en los modelos 4011 y 4012 de la marca DPA Microphones. 6.2-e. Límite de saturación. Todos los micrófonos distorsionan totalmente la señal si el nivel de presión de esta es demasiado elevado. Esta condición se conoce como saturación. Dependiendo de la construcción del micrófono, podrá soportar mayores o menores niveles de presión sin distorsionar la señal. El límite de saturación no es un dato que se encuentre en todas las hojas de características de los micrófonos. Los micrófonos de bobina móvil o dinámicos, o los micrófonos de condensador no son tan vulnerables ante la distorsión como los micrófonos de cinta. Los micrófonos dinámicos pueden soportar grandes niveles de presión sonora sin sufrir daños internos permanentes, sin embargo, los micrófonos de cinta corren riesgo de rotura si se usan en ambientes con elevado nivel. Los micrófonos de condensador, aun sin generar distorsión en el diafragma, pueden producir niveles de señal muy elevados que luego sobrepasan los niveles del pre-amplificador generándose ahí la distorsión. Para evitar esto algunos vienen dotados de un control en el pre-amplificador que permite atenuar varios decibelios la señal para prevenir la distorsión. 6.2-f. Impedancia. Básicamente se hacen dos diferenciaciones: micrófonos de baja impedancia y micrófonos de alta impedancia. La ventaja de los primeros es que tienen un menor grado de ruido eléctrico y permiten ser usados con cables largos. La ventaja de los micros de alta impedancia es su coste reducido.