ANÁLISIS TECNOLÓGICO DE UN ESTUDIO DE GRABACIÓN

Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería de Telecomunicación

Autor: Julio Pardo Carrillo

Tutor: José Ramón Cerquides

Bueno

ANÁLISIS TECNOLÓGICO DE UN

ESTUDIO DE GRABACIÓN

Dpto. Teoría de la Señal y Comunicaciones

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018

Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería de Telecomunicación

ANÁLISIS TECNOLÓGICO DE UN

ESTUDIO DE GRABACIÓN

Autor:

Julio Pardo Carrillo

Tutor:

José Ramón Cerquides Bueno

Profesor titular

Dpto. de Teoría de la Señal y Comunicaciones

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018

Proyecto Fin de Carrera: ANÁLISIS TECNOLÓGICO DE UN ESTUDIO DE GRABACIÓN

Autor: Julio Pardo Carrillo Tutor: José Ramón Cerquides Bueno

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2018

El Secretario del Tribunal

A mi familia

A la música

Agradecimientos

Antes de afrontar el último paso antes de convertirme en ingeniero, debo

acordarme de mi familia y del duro esfuerzo que han realizado durante años para que

su hijo mayor lograra su sueño. Igualmente quisiera agradecer al Colegio Mayor San

Juan Bosco de Sevilla, y por ende a toda la comunidad Salesiana por haber sido mi

hogar durante tantos años de duro esfuerzo y sacrificio. Gracias por inculcarme tantos

y tan buenos valores.

Y por último quiero agradecer a todos y cada uno de los profesores que

dedicaron un solo minuto en inculcarme su conocimiento y su pasión por la ciencia, en

especial a mi tutor y amigo José Ramón Cerquides Bueno.


Sevilla, 2018

Resumen y objetivos

En el presente trabajo trataremos de demostrar que la ingeniería de telecomunicaciones, y muchos de los conceptos que en ella se estudian, tienen una aplicación directa en el campo de la música y del audio profesional. Para ello se analizarán todos y cada uno de los procesos a los que se verá sometida la señal de audio, desde que se genera por parte del músico o el cantante hasta que el consumidor final la escuche en su equipo de audio casero. El campo de estudio del presente proyecto es el del tratamiento de señales, tanto analógicas como digitales. El trabajo ha sido dividido en seis capítulos que resumimos a continuación:

1. En este primer capítulo se estudian conceptos relacionados con las ondas en general, y con las ondas de sonido en particular, tales como sus parámetros básicos y las cualidades subjetivas que percibimos auditivamente. Tras una breve explicación de todas las unidades y magnitudes que utilizamos para medir y cuantificar el sonido, concluiremos estudiando la propagación del sonido y los fenómenos relacionados con ella.

2. El segundo capítulo está directamente relacionado con la acústica, y estudia el diseño y la construcción de un estudio de grabación profesional. Se explican las diferencias entre sonorizar e insonorizar, para terminar estudiando por separado las características que debe reunir cada sala de un estudio, haciendo un repaso histórico por los diseños más utilizados y reputados en el mundo del audio profesional.

3. El tercer capítulo estudia las especificaciones técnicas que describen el funcionamiento de cualquier equipo de audio profesional, tales como la respuesta en frecuencia, la distorsión, el rango dinámico, la relación señal a ruido y la diafonía.

4. En el cuarto capítulo se estudia todo lo relacionado con el micrófono. Se detallan los parámetros importantes, clasificándolos según el tipo de transductor que utilizan o según su diagrama polar. Se expondrán ejemplos prácticos para conocer la importancia de la correcta ubicación de los micrófonos durante una grabación, terminando por explicar cómo funcionan los preamplificadores de micrófono.

5. En el quinto capítulo se explicarán al detalle los distintos métodos de grabación analógica y de grabación digital, comenzando por explicar las características de cada tipo de señal. Finalizaremos explicando todos los métodos de grabación que se han utilizado a lo largo de la historia.

6. En el último capítulo afrontaremos el último paso de cualquier grabación de audio, el proceso de mezcla. Para ello introduciremos el concepto de mezcla, explicando cómo se relaciona la misma con el aspecto tridimensional del sonido. Tras profundizar en cada una de las dimensiones y en los parámetros que las definen, concluiremos explicando en qué consiste la masterización.

Para la realización de este trabajo he tratado de aglutinar todos los conocimientos que me otorga mi experiencia profesional al frente de un estudio de grabación, apoyándome lógicamente en todo tipo de bibliografía relacionada con el audio profesional.


Índice

capítulo 1 - EL SONIDO ........................................................................................................................... 1

1.1 - Conceptos básicos sobre ondas ........................................................................................... 2

1.1.1 - Ondas transversales y longitudinales .................................................................... 2

1.1.2 - Parámetros básicos de una onda .......................................................................... 4

1.2 - El sonido y las ondas sonoras .............................................................................................. 5

1.2.1 - Sonidos audibles y no audibles ............................................................................ 6

1.2.2 - Diferencias entre sonido y ruido ........................................................................... 8

1.3 - Cualidades subjetivas del sonido ......................................................................................... 9

1.4 - La medida del sonido ......................................................................................................... 12

1.4.1 - Medida de magnitudes absolutas ....................................................................... 12

1.4.2 - Nivel de presión sonora (SPL) .............................................................................. 15

1.4.3 - La ponderación (dBA) .......................................................................................... 16

1.5 - La propagación del sonido ................................................................................................. 17

1.5.1 - Divergencia esférica ............................................................................................ 17

1.6 - Interacción de las ondas sonoras con una superficie límite .............................................. 18

1.6.1 - Reflexión y transmisión ....................................................................................... 18

1.6.2 - Difracción ............................................................................................................ 19

1.6.3 - Absorción ............................................................................................................ 20

1.6.4 - Reverberación y eco ............................................................................................ 21

capítulo 2 - DISEÑO ACÚSTICO DE UN ESTUDIO DE GRABACIÓN .......................................................... 23

2.1 - Conceptos de acústica .......................................................................................................... 24

2.1.1 - Comportamiento del sonido en un recinto ......................................................... 25

2.1.2 - Diferencias entre insonorizar y sonorizar............................................................ 26

2.2 - Insonorización (aislamiento acústico) .................................................................................. 27

2.2.1 - Aislamiento - principios físicos ............................................................................ 28

2.3 - Sonorización (acondicionamiento acústico) ......................................................................... 33

2.3.1 - Materiales reflectantes ....................................................................................... 34

2.3.2 - Materiales absorbentes ...................................................................................... 35

2.3.3 - Materiales difusores ............................................................................................ 39

2.3.4 - Los modos propios de sala .................................................................................. 43

2.3.5 - Tiempo de reverberación .................................................................................... 45

2.4 - La sala de control.................................................................................................................. 47

2.4.1 - Evolución histórica .............................................................................................. 48

2.4.2 - Salas tipo Non-environment ............................................................................... 53

2.4.3 - Salas tipo Lede ..................................................................................................... 54

2.5 - La sala de grabación ............................................................................................................. 55

capítulo 3 - ESPECIFICACIONES TÉCNICAS EN UN EQUIPO DE AUDIO ................................................... 57

3.1 - La cadena de audio ............................................................................................................... 58

3.2 - Respuesta en frecuencia ...................................................................................................... 59

3.2.1 - Curva de respuesta en frecuencia ....................................................................... 59

3.2.2 - Elaboración de la gráfica de respuesta en frecuencia ......................................... 60

3.3 - Distorsión ............................................................................................................................. 65

3.3.1 - Distorsión lineal de amplitud .............................................................................. 66

3.3.2 - Distorsión lineal de fase ...................................................................................... 67

3.3.3 - Distorsión armónica THD..................................................................................... 67

3.3.4 - Distorsión de intermodulación IMD .................................................................... 69

3.4 - Rango dinámico y relación señal a ruido .............................................................................. 71

3.4.1 - Rango dinámico ................................................................................................... 71

3.4.2 - Relación señal a ruido (SNR) ............................................................................... 72

3.5 - Diafonía o crosstalk .............................................................................................................. 74

capítulo 4 - GRABACIÓN DE SONIDOS Y MICROFONÍA ......................................................................... 77

4.1 - El micrófono - definición y características ............................................................................ 78

4.1.1 - Parámetros de un micrófono .............................................................................. 79

4.2 - Directividad y diagramas polares ......................................................................................... 86

4.2.1 - El diagrama polar ................................................................................................ 86

4.3 - Tipos de transductores ......................................................................................................... 89

4.3.1 - Micrófonos de bobina móvil o dinámicos ........................................................... 89

4.3.2 - Micrófonos de cinta ............................................................................................ 91

4.3.3 - Micrófonos de capacidad variable ...................................................................... 91

4.4 - Elección y ubicación de los micrófonos ................................................................................ 95

4.4.1 - La ubicación de los micrófonos ........................................................................... 95

4.4.2 - Ejemplos prácticos .............................................................................................. 98

4.5 - Preamplificadores de micrófono ........................................................................................ 101

capítulo 5 - GRABACIÓN ANALÓGICA Y GRABACIÓN DIGITAL ............................................................ 103

5.1 - Señales analógicas y digitales ............................................................................................. 104

5.1.1 - Señales analógicas ............................................................................................. 104

5.1.2 - Señales digitales ................................................................................................ 105

5.2 - Tipos de grabación ............................................................................................................. 107

5.3 - Grabación analógica ........................................................................................................... 108

5.3.1 - Grabación mecánica analógica .......................................................................... 108

5.3.2 - Grabación magnética analógica ........................................................................ 114

5.3.3 - Grabación óptica analógica ............................................................................... 121

5.3.4 - Conclusiones sobre la grabación analógica ....................................................... 122

5.4 - Grabación digital ................................................................................................................ 124

5.4.1 - Conversión analógico/digital (A/D) ................................................................... 124

5.4.2 - Grabación magnética digital .............................................................................. 129

5.4.3 - Grabación óptica digital .................................................................................... 135

5.4.4 - Grabación magneto-óptica digital ..................................................................... 137

capítulo 6 - LA MEZCLA DE AUDIO ...................................................................................................... 139

6.1 - El proceso de mezcla .......................................................................................................... 140

6.2 - La mezcla analógica ............................................................................................................ 142

6.2.1 - La mesa de mezclas analógica ........................................................................... 142

6.2.2 - Conversión digital/analógico (D/A) ................................................................... 145

6.3 - La mezcla digital ................................................................................................................. 147

6.3.1 - La mesa de mezclas digital ................................................................................ 147

6.3.2 - La mezcla en el DAW ......................................................................................... 148

6.3.3 - Ventajas e inconvenientes ................................................................................ 150

6.4 - Las tres dimensiones de la mezcla ..................................................................................... 153

6.5 - La primera dimensión - horizontal ..................................................................................... 154

6.6 - La segunda dimensión - vertical ......................................................................................... 157

6.6.1 - Las bandas del espectro audible ....................................................................... 157

6.6.2 - Tipos de filtros para la mezcla ........................................................................... 157

6.6.3 - La estrategia de ecualización ............................................................................ 161

6.6.4 - La compresión ................................................................................................... 162

6.7 - La tercera dimensión - profundidad ................................................................................... 164

6.8 - La masterización ................................................................................................................. 166

CONCLUSIONES .................................................................................................................................. 169

REFERENCIAS ..................................................................................................................................... 171

capítulo 1 - El sonido

1

capítulo 1 - EL SONIDO

Análisis tecnológico de un estudio de grabación

1.1 - CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE ONDAS Utilizaremos este primer capítulo para introducir conceptos acerca del sonido que serán de vital importancia para el posterior análisis que haremos del estudio de grabación. Como bien sabemos, cuando hablamos de sonido nos estamos refiriendo a una onda, por eso vamos a comenzar definiendo qué es una onda y en qué consiste: "Una onda consiste en la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio (densidad, presión, campo eléctrico, campo magnético, etc.) a través de dicho medio, implicando un transporte de energía sin transporte de materia. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como por ejemplo aire, agua, un trozo de metal o incluso inmaterial, como el vacío. En resumen, cuando se produce alguna perturbación en un material consecuencia de alguna variación esta se transmite o propaga al resto del sistema produciendo una onda" 1 En este primer apartado vamos a realizar un estudio de las ondas en general; los distintos tipos de onda que podemos encontrar en la naturaleza, las diferentes formas que pueden presentar, los distintos mecanismos de propagación y cuáles son sus parámetros básicos. Este estudio preliminar nos servirá después para analizar cómo es la onda sonora en particular, de qué tipo de onda se trata, cómo se propaga y cómo influyen cada uno de sus parámetros básicos en las diferentes características sonoras que finalmente percibimos.

1.1.1 - ONDAS TRANSVERSALES Y LONGITUDINALES Como hemos explicado antes, una onda está originada por la vibración de alguna característica o magnitud del medio de propagación. Este medio puede ser material o no. Vamos a centrarnos en el caso de un medio material, ya que, como después comprobaremos, el sonido es una onda mecánica (su propagación depende del movimiento de las partículas del medio)2. Dependiendo de la dirección en la que se mueven las partículas y de la dirección de propagación de la onda, podemos clasificarlas en dos tipos:

ONDAS TRANSVERSALES: En toda onda transversal, los movimientos de las partículas de materia del medio por el que se propaga la onda son perpendiculares a la dirección de propagación de la misma. Un claro ejemplo de ondas transversales son las que se forman cuando lanzamos un objeto a un estanque de agua en reposo. El movimiento de las partículas de agua es vertical (de arriba a abajo) mientras que la dirección de propagación de la onda es horizontal (alejándose del lugar de impacto). Si representamos gráficamente una

1 Definición extraída de los apuntes de la asignatura PROPAGACIÓN DE ONDAS 2 Existen otros tipos de ondas que no necesitan de un medio material para propagarse, como por ejemplo las ondas electromagnéticas (pueden propagarse en el vacío)


3

onda transversal, podemos distinguir dos regiones claramente diferenciadas: nodos y valles. Otro ejemplo de onda transversal es una onda electromagnética (aunque en este caso no se trata de una onda mecánica).

ONDAS LONGITUDINALES: En toda onda longitudinal, el movimiento de las partículas del medio material que de propagación coincide con la dirección de propagación de la propia onda. Un claro ejemplo de onda longitudinal es el sonido. Cuando las representamos gráficamente, distinguimos dos regiones bien diferenciadas; compresiones y dilataciones.

Para concluir, mostramos una última figura en la que se comparan los dos tipos de ondas. En las dos ondas mostradas la dirección de propagación es horizontal, de izquierda a derecha. Sin embargo, en la onda transversal vemos que el movimiento de las partículas es vertical (de arriba a abajo), mientras que en la onda longitudinal el movimiento de las mismas es horizontal (de izquierda a derecha), es decir, en la misma dirección en la que se propaga la onda.

Fig. 3 - Comparación de una onda "transversal" con otra onda "longitudinal"

Fig. 1 - ONDA TRANSVERSAL: En la imagen podemos observar las zonas antes mencionadas; "valles" y "crestas"

Fig. 2 - ONDA LONGITUDINAL: Podemos distinguir las zonas de "compresión" y la de separación "enrarecimiento"


1.1.2 - PARÁMETROS BÁSICOS DE UNA ONDA No es la intención de este documento la de realizar un estudio exhaustivo sobre la teoría de ondas, por eso mismo solo se definen algunos conceptos elementales que serán de vital importancia para el posterior estudio de las ondas sonoras. Los parámetros matemáticos que definen una onda son la longitud de onda, la amplitud, el periodo, la frecuencia y la fase:

LONGITUD DE ONDA (λ): Longitud mínima entre dos puntos con el mismo estado de perturbación (distancia entre dos pulsos consecutivos). La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia. Al ser una medida de longitud, la unidad utilizada es el metro.

AMPLITUD (A): Distancia que separa a una partícula de su posición de equilibrio en el momento de máxima perturbación. La unidad utilizada dependerá de la naturaleza de la perturbación que origine la onda.

PERIODO (T): Tiempo empleado por una partícula para volver a encontrarse en el mismo estado de alteración. También se le conoce como la duración de un ciclo.

FRECUENCIA (f): Número de pulsos generados en la unidad de tiempo. Es inversamente proporcional al período, luego f=1/T. La unidad de frecuencia se llama Hertzio, la inversa de un segundo y se abrevia Hz.

FASE (β): La fase nos indica la posición o avance de un punto de la onda durante un instante de su ciclo. En la práctica se comparan fases de ondas tomando dos posiciones, dos instantes o dos ondas. Hablamos entonces de desfase o diferencia entre fases midiéndose su valor como un ángulo, un tiempo o una distancia.

Parámetros de la onda a(t):

A0 = Amplitud

T = Periodo

β = Fase o desfase inicial

f = 1/T

Fig. 4 - Parámetros de una onda senoidal pura


5

1.2 - EL SONIDO Y LAS ONDAS SONORAS Según la física: "sonido es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generado por el movimiento vibratorio de un cuerpo" 3

El sonido tal y como nosotros lo interpretamos (el sonido humanamente audible) consiste en "una vibración mecánica de las partículas de algún medio elástico (generando así una fluctuación de la presión) generada por la vibración de alguna fuente o foco, que en contacto con el tímpano, se transmite al oído. A través del oído interno y el nervio auditivo, el cerebro interpreta estas vibraciones siempre y cuando no sobrepasen ciertos límites frecuenciales. Lo que el cerebro interpreta es lo que oímos" 4

Tal y como hemos dicho, cualquier onda sonora es generada por la vibración a cierta frecuencia de algún cuerpo que actúa como fuente (un diapasón, la cuerda de una guitarra, la bocina de un altavoz, las cuerdas vocales, etc.). El movimiento de la fuente "empuja" las partículas que están a su alrededor, y estas a su vez hacen lo mismo con las que las rodean, generando así un "efecto dominó", o lo que es lo mismo, una serie de compresiones (zonas del medio donde las partículas se aproximan entre sí en un momento dado) y dilataciones (zonas del medio donde las partículas se encuentran separadas unas de otras en un momento dado). Podemos decir por lo tanto que la onda sonora es una onda de presión. Tal y como hemos mencionado en el apartado anterior, el movimiento de las partículas sucede en la misma dirección en que se propaga la onda, por lo tanto estamos hablando de ondas longitudinales. El medio elástico necesario para la propagación de las ondas sonoras puede ser de naturaleza gaseosa (el aire), líquida (el agua) o sólida. El vacío no es un medio elástico, por lo que es imposible la propagación del sonido. Por este motivo suele

3 Definición extraída del curso "Grabación profesional" impartido por la Escuela cinematográfica de Madrid 4 Definición extraída del curso "Grabación profesional" impartido por la Escuela cinematográfica de Madrid

Fig. 5 - Interpretación de las ondas sonoras por parte del oído humano

http://es.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B3meno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ondas_el%C3%A1sticas


decirse que "el vacio es el reino del silencio". En definitiva, resumiendo todo lo dicho hasta ahora, podemos decir que las ondas sonoras poseen las siguientes características:

SON ONDAS MECÁNICAS: Las ondas mecánicas no pueden desplazarse en el vacío, necesitan hacerlo a través de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido). Además de la presencia de un medio material, se requiere que éste sea elástico. Un medio rígido no permite la transmisión del sonido, porque no permite las vibraciones. La propagación de la perturbación se produce por la compresión y expansión del medio por el que se propagan. La elasticidad del medio permite que cada partícula transmita la perturbación a la partícula adyacente, dando origen a un movimiento en cadena.

SON ONDAS LONGITUDINALES: El movimiento de las partículas que transporta la onda se produce en la misma dirección de propagación de la onda.

SON ONDAS ESFÉRICAS: Las ondas sonoras son ondas tridimensionales, es decir, se desplazan en tres direcciones y sus frentes de ondas son esferas radiales que salen de la fuente de perturbación en todas las direcciones. El principio de Huygens afirma que cada uno de los puntos de un frente de ondas esféricas puede ser considerado como un nuevo foco emisor de ondas secundarias también esféricas, que como la originaria, avanzarán en el sentido de la perturbación con la misma velocidad y frecuencia que la onda primaria.

1.2.1 - SONIDOS AUDIBLES Y NO AUDIBLES Tomando la definición de sonido, como "aquello que el oído humano es capaz de percibir", para el caso de un oído joven y sano, habría que limitarlo a las vibraciones de frecuencias comprendidas entre 20 Hz y 20.000 Hz5. Este margen puede variar en función del oído de cada persona, y va disminuyendo con la edad a causa de la presbiacusia6. Fuera del rango de frecuencias audibles, se llamarían infrasonidos a las vibraciones cuya frecuencia fuese menor de 20 Hz y ultrasonidos a las que oscilan por encima de los 20 KHz (kilo hertzios). El Espectro Audible puede a su vez ser subdividido en tres grandes regiones; graves, medios y agudos (representadas en la figura 6). El conocimiento de esta subdivisión será de vital importancia para comprender el concepto de mezcla, que posteriormente trataremos en otro capítulo. La división es aproximada, ya que no hay un criterio exacto que determine donde termina una y empieza la siguiente:

5 Hertzio: unidad de medida de la frecuencia que indica el número de ciclos completos por segundo 6 Presbiacusia es la pérdida progresiva de la capacidad para oír altas frecuencias por culpa de la edad


7

Tonos graves: Frecuencias bajas, correspondientes a las 4 primeras octavas (16 Hz - 256 Hz).

Tonos medios: Frecuencias medias, correspondientes a las octavas quinta,

sexta y séptima (256 Hz - 2 kHz). Tonos agudos: Frecuencias altas, correspondientes a las tres últimas

octavas (2 kHz - 16 kHz). Si atendemos a un criterio mas "musical", sobre todo en Occidente, se divide el espectro audible en 11 secciones, a cada una de las cuales llamamos octavas. Para comprender mejor el concepto de octava acudimos a la teoría musical, según la cual "la octava es el intervalo comprendido entre dos sonidos que tienen una relación de frecuencias igual a 1:2. Dicho intervalo se corresponde a su vez con 8 notas de la escala musical" 7. Ejemplo:

Al comenzar con una Nota: DO, la octava completa será: DO-RE-MI-FA-SOL-LA-SI-DO. Si el primer LA estaba afinado en 440 Hz el segundo LA (octava siguiente) estará en 880 Hz. Ahí podemos comprobar que el valor máximo de las frecuencias de cada octava es el doble del de la anterior.

La Primera y Segunda Octava: Los tonos más graves (16 Hz - 64 Hz). No todas las personas son capaces de percibirlos, depende de la sensibilidad del oído de cada persona.

La Tercera y Cuarta Octava: Tonos graves medios (64 Hz - 250 Hz). La Quinta, Sexta y Séptima octava: Tonos medios (250 Hz - 2 kHz). En este

intervalo está contenido el tono fundamental (La - 440 Hz) y los primeros armónicos de la mayoría de las Fuentes Sonoras.

La Octava Octava: Tonos agudos, (2 kHz - 4 kHz). Comprende el margen en

que el oído humano tiene mayor sensibilidad. La Novena y Décima Octava: Tonos agudos de frecuencia alta (4 kHz - 16

kHz). La Undécima Octava: Los tonos más agudos del espectro audible (por

encima de los 16 kHz). No todas las personas son capaces de percibirlos, depende de la sensibilidad del oído de cada uno.

7 Definición extraída del libro "Teoría Musical" editado por el conservatorio Manuel de Falla de Cádiz


1.2.2 - DIFERENCIAS ENTRE SONIDO Y RUIDO Por otro lado, y atendiendo a un criterio más subjetivo y psicológico, tenemos la costumbre de distinguir entre sonidos y ruido:

SONIDOS: Se consideran sonidos aquellos que nos producen una sensación agradable, bien porque son sonidos musicales o porque son como las silabas que forman las palabras, es decir, sonidos armónicos que encierran cierto significado al tener el oído educado para interpretarlos. Desde el punto de vista gráfico, observamos que los sonidos poseen formas de onda periódicas, casi sinusoidales, aunque levemente alteradas por la presencia de sus armónicos.

RUIDOS: Se consideran ruidos aquellas perturbaciones sonoras que resultan molestas al oído humano. La sensación cerebral resultante es desagradable, ya que el oído no les encuentra ningún significado conocido. Los ruidos presentan gráficas carentes de periodicidad, y esta es la peculiaridad que los hace desagradables.

Asimismo, podemos distinguir dos tipos de ruido, atendiendo a su distribución en el tiempo: Ruido fluctuante: La intensidad del mismo varía a lo largo del tiempo.

Ruido impulsivo: La duración es breve, solo se produce durante un

determinado instante de tiempo, en el que la intensidad aumenta bruscamente.

Fig. 6 - Espectro audible y sus diferentes regiones

Fig. 7 - Comparación entre la forma de onda sonora (izquierda) y una onda de ruido (derecha)


9

1.3 - CUALIDADES SUBJETIVAS DEL SONIDO Generalmente se utilizan cuatro cualidades subjetivas para describir en su totalidad un sonido musical: intensidad, tono, timbre y duración. Cada uno de estos atributos depende de uno o más parámetros físicos de la onda sonora, que pueden ser medidos objetivamente (frecuencia, amplitud, forma de onda, composición armónica, etc.). Veamos qué característica representa cada una de las cualidades del sonido y con qué parámetro físico está relacionada:

INTENSIDAD O VOLUMEN: La intensidad o volumen es la cualidad que nos permite clasificar los sonidos en intensos o débiles y está relacionada directamente con la magnitud física Intensidad de la onda que es la cantidad de energía que transporta la onda por unidad de superficie y unidad de tiempo. Esta magnitud a su vez depende de la amplitud de la onda sonora. La distancia a la que se puede oír un sonido depende de su intensidad. En el caso de las ondas esféricas que se propagan desde una fuente puntual (como es el sonido), la intensidad percibida por el receptor es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la fuente, suponiendo que no se produzca ninguna pérdida de energía debido a la viscosidad, la conducción térmica u otros efectos de absorción.

TONO, ALTURA O ELEVACIÓN: El tono es una cualidad del sonido que nos permite distinguir entre sonidos altos (agudos) y sonidos bajos (graves), y está relacionada directamente con la magnitud física frecuencia. Los sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de frecuencia baja. Mientras que la frecuencia de un sonido, es una definición física cuantitativa de un parámetro de onda (que se puede medir con aparatos sin una referencia auditiva) la elevación es nuestra evaluación subjetiva de la frecuencia del sonido. La percepción puede ser diferente en distintas situaciones, así para una frecuencia específica no siempre tendremos la misma elevación.

Fig. 8 - Intensidad y tono de un sonido


TIMBRE: El timbre nos permite diferenciar entre dos sonidos diferentes que tengan la misma intensidad y la misma frecuencia. Por ejemplo nos permite distinguir el sonido de una trompeta y un violín que están emitiendo la misma nota (misma frecuencia) con la misma intensidad. En definitiva, y desde el punto de vista musical, es la cualidad gracias a la cual podemos distinguir los sonidos emitidos por dos instrumentos diferentes, o la voz de dos personas distintas. En general, los sonidos no son de una sola frecuencia; los sonidos suelen tener una onda principal que va acompañada de otras ondas de menor amplitud llamadas armónicos8, cuya frecuencia es múltiplo de la frecuencia más baja (frecuencia fundamental o primer armónico). La suma de esas ondas da lugar a otra onda que tiene una forma determinada. El timbre está relacionado con la forma de esta última onda resultante.

Ejemplo:

Si se toca el La situado sobre el Do central en un violín, un piano y un diapasón, con la misma intensidad en los tres casos, los sonidos son idénticos en frecuencia y amplitud, pero muy diferentes en timbre. De las tres fuentes, el diapasón es el que produce el tono más sencillo, que en este caso está formado casi exclusivamente por vibraciones con frecuencias de 440 Hz. La componente principal de la nota producida por el piano o el violín también tiene una frecuencia de 440 Hz. Sin embargo, esas notas también contienen componentes con frecuencias que son múltiplos exactos de 440 Hz, los llamados tonos secundarios, como 880, 1.320 o 1.760 Hz. Las intensidades concretas de esas otras componentes, los llamados armónicos, determinan el timbre de cada instrumento..

A continuación mostramos diferentes ondas, que aun teniendo la misma frecuencia principal se diferencian en su forma, es decir, tienen armónicos diferentes gracias a los cuales podríamos distinguir como diferentes los dos sonidos:

8 En acústica y telecomunicaciones, un armónico de una onda es una componente sinusoidal de una señal. Su frecuencia es un múltiplo de la fundamental. La amplitud de los armónicos más altos es mucho menor que la amplitud de la onda fundamental y tiende a cero; por este motivo los armónicos por encima del quinto o sexto generalmente son inaudibles.

Fig. 9 - Los tres primeros armónicos y la onda resultante

http://es.wikipedia.org/wiki/Ac%C3%BAstica

http://es.wikipedia.org/wiki/Telecomunicaciones

http://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoide

http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al

http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%BAltiplo

http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia_fundamental

http://es.wikipedia.org/wiki/Amplitud_(sonido)

http://es.wikipedia.org/wiki/Audici%C3%B3n


11

EVOLUCIÓN TEMPORAL: El otro aspecto de un sonido que participa en la conformación de su timbre característico es la variación temporal de su intensidad. El tiempo total de duración de un sonido (por ejemplo una nota tocada por un instrumento musical) puede ser dividido en tres periodos temporales; el ataque, el periodo de sonido sostenido y el decaimiento.

El ataque (1) es el lapso de tiempo que tardan en establecerse las oscilaciones regulares. El final del ataque es llamado decaimiento (2), y coincide con el periodo de tiempo en el que la intensidad del sonido decrece hasta llegar al valor sostenido. El sonido emitido por un instrumento durante el ataque también incluye los ruidos anexos: en el piano, el ruido generado por el mecanismo que impulsa el macillo, en la flauta el ruido causado por el flujo del aire, etc. Desde el punto de vista físico, se corresponde con el régimen transitorio.

El periodo de sonido sostenido (3) hace referencia al intervalo de tiempo

durante el cual el sonido suena establemente. Que suene establemente no quiere decir que la intensidad no pueda variar. En este caso, desde un punto de vista físico nos estamos refiriendo al periodo de régimen estacionario.

El desvanecimiento (4) del sonido indica cómo se disminuye su intensidad

cuando se apaga su fuente primaria (cuando el flautista deja de soplar, el pianista suelta la tecla, el guitarrista apaga la cuerda con la yema de su dedo, etc.) hasta que finalmente dejamos de escucharlo.

El ataque, el período de sonido sostenido y el decaimiento son características fundamentales que influyen en la percepción del timbre de un sonido. Si con un sintetizador de sonidos se desea emular el sonido de algún instrumento musical es indispensable, no sólo que se reproduzca la intensidad de los distintos armónicos, sino también la evolución temporal de su intensidad.

1 2 3 4

Fig. 10 - Evolución temporal de un sonido


1.4 - LA MEDIDA DEL SONIDO Para poder adentrarnos de lleno en el estudio detallado de todo el equipamiento que conformará nuestro estudio de grabación, necesitaremos antes definir aquellas magnitudes y unidades de medida con las que habitualmente en el mundo del audio profesional, y a eso dedicaremos este apartado; a la medida del sonido y de todo lo referente a las señales acústicas. Cuando de audio se trata, estamos acostumbrados a ver magnitudes expresadas en decibelios (dB), unidad que definimos a continuación: " El decibelio es una unidad logarítmica de medida utilizada en diferentes

disciplinas de la ciencia. En todos los casos se usa para comparar un nivel de potencia

con otro llamado de referencia. El decibelio por tanto no mide una magnitud o variable,

pero sí mide la ganancia o pérdida de un sistema, porque compara el valor de una

magnitud a su salida y a su entrada. Un valor en dB no establece un valor concreto,

sólo mide cuánto crece o decrece algo"9

El decibelio nace por la necesidad de expresar de una forma práctica la ganancia o pérdida que sufre la potencia de una señal al atravesar un sistema o un medio de transmisión (como por ejemplo la ganancia que sufre una señal al atravesar un amplificador, lo las pérdidas que sufre una señal al atravesar un cable de determinada longitud). Para expresar en dB la relación entre dos potencias (por ejemplo la ganancia de un amplificador), aplicamos la siguiente fórmula:

Por lo tanto, queda claro que el decibelio no mide una magnitud sino la relación

entre dos valores de igual unidad, y que se trata de una magnitud logarítmica.

1.4.1 - MEDIDA DE MAGNITUDES ABSOLUTAS Como ya hemos visto, el dB es una medida adimensional que no permite medir magnitudes absolutas de potencia, sino una relación entre dos medidas de tal magnitud. Pero en el mundo del audio profesional nos encontramos con la necesidad de poder medir magnitudes usando unidades en escala logarítmica. Para conseguir esto, sólo debemos aplicar la fórmula anterior pero usando siempre en el denominador un valor predeterminado y conocido que se toma como referencia:

9 Definición extraída del curso de acústica impartido por la empresa Silen&System

Relación de potencias en decibelios


13

dBW Permite expresar magnitudes absolutas de potencia, usando como potencia de referencia 1 Watio.

dBm Permite expresar magnitudes absolutas de potencia, usando como potencia de referencia 1 miliwatio.

dBV Permite expresar magnitudes absolutas de voltaje, usando como voltaje de referencia 1 Voltio. El dBV se usa habitualmente en equipos de uso doméstico (no profesional), para expresar niveles de línea10. Al tratarse de voltajes muy pequeños, resulta mucho más cómodo hablar en términos de dBV. El nivel de línea estandarizado para equipos de audio doméstico es de -10 dBV (0,443 V).

10 Término usado para medir el nivel de una señal de audio utilizada para transmisiones analógicas entre diferentes equipos.

Potencia expresada en dBW

Potencia expresada en dBm

Tensión expresada en dBV


dBu

Permite expresar magnitudes absolutas de voltaje, usando como voltaje de referencia 0,7746 Voltios. El dBu se usa habitualmente en equipos de uso profesional, para expresar niveles de línea. En este caso el estándar es el valor +4 dBu (Este voltaje de referencia corresponde a la tensión que aplicada a una impedancia de 600 Ω, desarrolla una potencia de 1 mW, o lo que es lo mismo, un voltaje de 1,74 V).

Como hemos descrito anteriormente, en audio profesional se trabaja con señales 4 veces más potentes que en audio doméstico.

Tensión expresada en dBV

Fig. 11 - Amplificador doméstico, con entradas preparadas para -10 dBV de valor de línea

Fig. 12 - Muchos equipos de audio profesional poseen conmutadores de entrada para la

conexión de equipos pro o caseros.


15

1.4.2 - NIVEL DE PRESIÓN SONORA (SPL) Como hemos explicado antes, las perturbaciones creadas sobre el estado de reposo inicial de las partículas de aire, producidas por la vibración de algún cuerpo (fuente), se traducen en variaciones muy pequeñas de presión del medio. Esta variación de presión es lo que se mide. La unidad de medida de la presión es el Pascal (Pa). Sin embargo, las variaciones de presión producidas por las ondas sonoras son tan pequeñas que no podemos trabajar en pascales, porque habría que tratar con magnitudes muy pequeñas. Por este motivo se usa otra medida relativa: el Nivel de Presión Sonora (SPL)11, cuya unidad es el decibelio (dB)12. Como ya sabemos, el decibelio es una unidad de medida relativa, que expresa la relación existente entre dos magnitudes; compara la magnitud que queremos medir con otra magnitud de referencia. Este valor de referencia se expresa como Pref. Por lo tanto, el nivel de presión sonora (SPL), es el resultado de la siguiente operación matemática, expresado en decibelios:

Donde:

o Pref = 20·10-6 (el mínimo nivel de presión sonora que el oído humano es capaz de percibir)

Si tenemos un Nivel de Presión Sonora = 0 dB SPL, diremos que hay silencio o ausencia de sonido. En documentos de habla hispana es posible que las medidas de presión sonora aparezcan expresadas como NPS (nivel de presión sonora). A continuación se muestra una tabla en la que podemos ver los niveles de presión sonora (SPL) típicos correspondientes a múltiples sonidos o ruidos que podemos escuchar habitualmente.

SONIDOS CARACTERÍSTICOS NPS REACCIÓN HUMANA

Despegue de un avión 140 dB SPL Dolorosamente fuerte

Martillo neumático 110 dB SPL Extremadamente fuerte

Petardos 90 dB SPL Muy molesto

Conversación normal 60 dB SPL Intrusivo

Oficina tranquila 40 dB SPL Silencio

Biblioteca 20 dB SPL Muy silencioso

11 SPL = Sound presure level (Nivel de presión sonora) 12 Se suele expresar como "dB SPL", para denotar que hablamos de niveles de presión sonora, y no de potencias

Nivel de presión sonora


1.4.3 - LA PONDERACIÓN A (dBA) El nivel de presión sonora nos da una medida exacta de la potencia de un sonido, pero la respuesta del oído humano ante una señal sonora no es lineal, el oído no percibe con la misma intensidad en todas las frecuencias. Al igual que sucederá con cualquier dispositivo de audio profesional, podemos decir que el oído humano tiene una curva de respuesta en frecuencia.

Ejemplo:

Imaginemos que podemos generar un tono de 20 dB que vaya recorriendo todo el

espectro de frecuencias audibles (comenzando en 20 Hz y terminando en 20 KHz). Si el oído tuviera una respuesta plana, escucharíamos todas las frecuencias con la misma intensidad, pero en la práctica podemos comprobar que esto no es así; el oído percibirá con más intensidad las frecuencias medias, con algo menos de intensidad las frecuencias agudas, y con poca intensidad las frecuencias graves.

En teoría el tono tiene la misma intensidad sonora en todas las frecuencias, pero el oído

percibe unas frecuencias más fuerte que otras.

Como vemos es necesario encontrar una forma de ajustar los niveles de presión sonora que hemos medido con la percepción que el oído tiene de los mismos según cada frecuencia. Esta corrección se realiza ponderando los dB medidos mediante una tabla de ponderación ya especificada y que se llama tabla "A". Los decibelios ya ponderados en "A" se representan como dBA y los no ponderados, llamados lineales, como dB. De este modo obtendremos una medida real de cómo nuestro oído percibe la intensidad sonora en función de la frecuencia.

Fig. 13 - Gráficas de ponderación A, B y C


17

1.5 - LA PROPAGACIÓN DEL SONIDO

El sonido es una vibración, que, como tal, se puede propagar en cualquier medio material, sólido, líquido o gaseoso (como por ejemplo el aire). En cada medio, se propaga a una velocidad diferente, principalmente en función de la densidad del mismo. Cuanto más denso sea el medio, mayor será la velocidad de propagación del sonido (a mayor densidad, mayor concentración de partículas y por lo tanto mejores condiciones de "transmisión"). En el vacío, el sonido no se propaga, al no existir partículas que puedan vibrar. En este caso tenemos una muestra del clásico error de las películas de ciencia ficción: el sonido de las explosiones en el espacio. En el aire, el sonido se propaga a una velocidad aproximada de 343 m/s (metros por segundo). Esta velocidad puede variar con la densidad del aire, afectada por factores como la temperatura o la humedad relativa. En cualquier caso, para distancias de decenas de metros las variaciones son mínimas. En el agua, un valor típico de velocidad del sonido son 1500 m/s (el agua es más densa que el aire). En el agua, la densidad varía mucho en función de factores como la profundidad, la temperatura o la salinidad. La propagación del sonido en el agua, es el fundamento de los sistemas de sonar utilizados en barcos y submarinos para detectar obstáculos u objetivos y para enviar datos codificados. Para aplicaciones sonar las frecuencias que se utilizan corresponden a los ultrasonidos (frecuencias por encima de 20 KHz). En materiales metálicos, el sonido se propaga a velocidades superiores a las anteriores, por ejemplo, en el acero el sonido se propaga a una velocidad en torno a 5000 m/s. En materiales sólidos se utiliza el sonido y las propiedades de reflexión para detectar fallas estructurales y grietas, sin necesidad de tener acceso a toda la estructura. Por ejemplo en una viga, bastará con acceder a una de sus terminaciones para poder conocer su estado, empleando ultrasonidos y ecogramas.

1.5.1 - DIVERGENCIA ESFÉRICA Se conoce como divergencia esférica al fenómeno por el cual el nivel de presión sonora disminuye conforme el sonido se propaga (a medida que nos alejamos de la fuente sonora percibimos menos intensidad de sonido). Cuando el frente de onda es esférico, en la mayoría de los casos, el nivel de presión cae 6 dB SPL por cada vez que se duplica la distancia. Estas son las llamadas pérdidas por divergencia esférica. Si por ejemplo se mide el nivel NPS que produce una excavadora a 5 metros y este es de 100 dB SPL, podremos decir que a 20 metros el NPS será de 88 dB SPL, y a 40 metros serán 82 dB SPL. Cuando el frente de onda es plano, no hay pérdidas por divergencia. Un ejemplo de este tipo de propagación se da en la propagación del sonido por el interior de una tubería (el frente de onda es cuasi-plano, y por lo tanto las pérdidas son mínimas).


1.6 - INTERACCIÓN DE LAS ONDAS SONORAS CON UNA SUPERFICIE Estudiaremos detalladamente a continuación una serie de fenómenos que suceden cuando la onda sonora se topa en su trayectoria con algún cambio de medio u obstáculo. Estos fenómenos son comunes a cualquier tipo de onda, sea cual sea su naturaleza, pero nos centraremos en el caso particular de una onda sonora. El estudio de dichos fenómenos resultará de vital importancia a la hora de diseñar la acústica de nuestro estudio (diseño arquitectónico, materiales utilizados, ubicación de los equipos, etc.). Estos fenómenos son la reflexión, transmisión, difracción y absorción.

1.6.1 - REFLEXIÓN Y TRANSMISIÓN Cuando una onda acústica incide sobre una superficie plana que separa dos medios, se producen dos ondas: una onda transmitida y una onda reflejada. Cuando la inclinación de la onda incidente es superior a un ángulo dado (ángulo crítico13), sólo se produce onda reflejada (toda la energía incidente se refleja). Si el ángulo de incidencia es menor, aparecerá además otra onda, que se propaga en el mismo sentido que la onda incidente; la onda transmitida (parte de la energía incidente se refleja y otra parte penetra en el segundo medio).

Cuanta energía pasa a formar parte de la onda reflejada y cuanta pasa ser parte de la onda transmitida, dependerá de la relación de impedancias acústicas entre el primer y el segundo medio. La impedancia es la oposición que hace el medio al avance de la onda, algo así como la "dureza" del medio.

13 El ángulo crítico dependerá de la relación existente entre los índices de refracción de ambos medios (n1 y n2)

Fig. 14 - Reflexión


19

Ejemplos:

Cuando se pasa del medio aéreo al acuático, casi toda la energía se refleja, debido a que las impedancias son muy dispares.

Entre una capa de aire frío y otra de aire caliente, casi toda la energía de la onda acústica pasa a formar la onda transmitida, ya que la impedancia acústica es parecida.

Tal y como vemos en la imagen, el ángulo de la onda reflejada es el mismo que el de la onda incidente. De este modo, si el ángulo de incidencia es de 90 grados (totalmente perpendicular a la superficie plana) la onda se reflejará sobre sí misma. Como comprobaremos más adelante, el estudio de las reflexiones resulta de vital importancia a la hora de conseguir una acústica de sala óptima.

1.6.2 - DIFRACCIÓN Se entiende por difracción "cualquier desviación de la propagación de la onda en línea recta debida a la presencia de algún obstáculo en el medio homogéneo"14. Por ejemplo, un muro que separa una zona residencial y una carretera, ya que no se interrumpe el medio de propagación: el aire. De forma parecida a como actúa la luz cuando se encuentra con un obstáculo, actúan las ondas acústicas. También se puede hablar de sombra acústica creada por un obstáculo. La sombra creada es distinta según la frecuencia de la que se trate.

Las frecuencias altas (sonidos agudos) proyectan una sombra acústica muy definida, o lo que es lo mismo, su trayectoria se curva poco en presencia de un obstáculo, por lo que sufren poca difracción.

Las frecuencias bajas (sonidos graves) proyectan una sombra acústica

menos definida que las frecuencias altas. Su trayectoria se curva mucho mas, rodeando al obstáculo, por lo tanto, sufren mucha difracción.

Ejemplo:

Si entre el oyente y una fuente sonora que están en campo abierto, se sitúa un obstáculo (por ejemplo se levanta una pared de dos metros), el oyente percibirá una reducción en la intensidad del sonido percibido. Sin embargo, esta reducción será poca a las frecuencias próximas a 20 Hz (bajas frecuencias) y mucha a las frecuencias próximas a los 20 KHz (altas frecuencias), alrededor de 10 dB. En este caso se podrá decir que las bajas frecuencias sufren más difracción que las altas, en otras palabras: su trayectoria se ha curvado más, rodeando el obstáculo.

14 Manual de acústica editado por la empresa de aislamientos acústicos AURALEX


Los efectos de la difracción pueden tener importancia para micrófonos, altavoces, para la audición humana (difracción sobre la cabeza, que hace de obstáculo), para el diseño acústico de recintos, etc. Las sombras acústicas creadas por obstáculos son muy usadas en la lucha contra el ruido, como por ejemplo, los paneles usados en autopistas o autovías (en algunos lugares) para evitar que el sonido de los vehículos que circulan por ellas alcancen a las casas colindantes.

1.6.3 - ABSORCIÓN La propagación de una onda acústica implica el movimiento de partículas, las cuales rozan entre sí (empujándose unas a otras). Este roce consume parte de la energía que transporta la onda sonora, que se convierte en calor, disminuyendo así la energía acústica total. La pérdida de energía, o absorción, depende de la frecuencia, siendo generalmente mayor a altas frecuencias que a bajas frecuencias (por eso, si nos alejamos mucho de una fuente sonora, dejaremos de escuchar los sonidos agudos pero seguiremos escuchando los sonidos más graves, ya que estos han sufrido menos absorción). Como veremos en la figura siguiente, al incidir una onda acústica sobre una superficie que suponga un cambio de medio, parte de la onda se refleja, parte se transmite a través del material y otra parte es absorbida por parte del material.

Fig. 15 - Difracción

Fig. 16 - Reflexión, transmisión y absorción


21

En medios fluidos como el aire o el agua se pueden dar los datos de absorción en función del camino recorrido por la onda acústica. La siguiente tabla muestra la absorción del aire a 20º centígrados y humedad del 70% para distintas frecuencias, en dB por kilómetro. Como se puede observar, la absorción es mucho mayor en las altas frecuencias que en las bajas.

Ejemplo:

Una onda acústica de frecuencia 500 Hz que recorre dos kilómetros sufre unas pérdidas por absorción del aire de 5.2 dB. Para calcular el nivel real, habría que tener en cuenta las pérdidas por divergencia esférica.

También existe otro parámetro relativo a la absorción, y es el que se usa en las especificaciones de los materiales acústicos. Se suele llamar coeficiente de absorción a:, es adimensional y sus valores están comprendidos entre 0 y 1, siendo cero el equivalente a mínima absorción y uno a máxima absorción. Este valor se usa principalmente para calcular los tiempos de reverberación de salas. El coeficiente "a:" de un panel acústico depende principalmente del espesor, porosidad y de la forma que tenga.

1.6.4 - REVERBERACIÓN Y ECO A continuación se describen dos fenómenos acústicos directamente relacionados con el proceso de reflexión descrito en el primer punto; la reverberación y el eco. En primer lugar introduciremos y explicaremos el término tiempo de persistencia, definido como "el tiempo mínimo de separación que debe haber entre dos sonidos para que el oído humano los distinga como independientes"15. Según medidas y estudios este tiempo es de 0.1 segundos para sonidos musicales y de 0.07 segundos para sonidos secos (palabras). Este concepto resulta de vital importancia a la hora de distinguir entre reverberación y eco.

15 Manual de acústica editado por la empresa de aislamientos acústicos AURALEX

Fig. 17 - Atenuación del aire (dB/Km)en función de la frecuencia


REVERBERACIÓN: Se produce reverberación cuando las ondas reflejadas (generadas por reflexión en las paredes del recinto o sala a estudiar) llegan al oyente antes de la extinción de la onda directa, es decir, en un tiempo menor que el de persistencia acústica del sonido (por lo que el oído considera el sonido reflejado como parte del propio sonido directo). Este fenómeno es de suma importancia, ya que se produce en cualquier recinto en el que se propaga una onda sonora. El oyente no sólo percibe la onda directa, sino las sucesivas reflexiones que la misma produce en las distintas superficies del recinto. Controlando adecuadamente este efecto se contribuye a mejorar las condiciones acústicas de locales tales como teatros, salas de concierto, iglesias y, en particular, las diferentes salas que integrarán nuestro estudio de grabación. La característica que define la reverberación de un local se denomina tiempo de reverberación. Se define como el tiempo que transcurre hasta que la intensidad del sonido queda reducida a una millonésima parte de su valor inicial.

ECO: El eco es un fenómeno consistente en escuchar un sonido después de haberse extinguido la sensación producida por la onda sonora. Se produce eco cuando la onda sonora se refleja perpendicularmente en una pared. Por tanto, si el oído capta un sonido directo y, después de los tiempos de persistencia especificados, capta el sonido reflejado, se apreciará el efecto del eco (el oído los considera sonidos separados o independientes). Para que se produzca eco, la superficie reflectante debe estar separada del foco sonoro una determinada distancia: 17 m para sonidos musicales y 11.34 m para sonidos secos.

Como veremos en el siguiente capítulo, todos los parámetros estudiados son de vital importancia a la hora de realizar el estudio acústico y posterior diseño de nuestro estudio de grabación.

Fig. 18 - Tratamiento acústico de una sala de grabación

http://www.ehu.es/acustica/espanol/basico/casoes/casoes.html

capítulo 2 - Diseño acústico del estudio de grabación

23

capítulo 2 - DISEÑO ACÚSTICO DEL ESTUDIO

DE GRABACIÓN


2.1 - CONCEPTOS DE ACUSTICA Antes de adentrarnos en profundidad en uno de los aspectos sin duda más importantes a la hora de confeccionar un buen estudio de grabación, comenzaremos por definir el concepto acústica: "Acústica es la parte o rama de la Física interdisciplinaria que se ocupa del estudio del sonido, infrasonido, ultrasonido, o en otras palabras las ondas sonoras, que se propagan a través de la materia, ya sea líquida, sólida o gaseosa. Específicamente, la acústica estudia todo aquello referente a la producción, almacenamiento, transmisión, percepción y reproducción de un sonido"16 Como cualquier rama de la física, la acústica se divide en múltiples ramas o disciplinas, entre las cuales cabe destacar las siguientes:

Aeroacústica Acústica arquitectónica Psicoacústica Bioacústica Acústica musical Electroacústica Acústica fisiológica

También se usa el término acústica cuando se quiere dar cuenta de las condiciones o características sonoras que posee un local, una habitación o una sala; se habla en términos de la buena o la mala acústica que la misma posee. Diremos que un local tiene buena acústica si no hay resonancias, retumbes o ecos; en definitiva, si podemos oír con nitidez y claridad cualquier sonido que se produzca dentro del mismo. Por contra, si el sonido no es claro y no se percibe con claridad por culpa de las resonancias o reverberaciones no deseadas que provoque la sala en cuestión, se hablará de una mala acústica.

16 Definición extraída de los apuntes de Acústica Arquitectónica, de la Escuela Universitaria de Música

Fig. 19 - Estudio de la acústica de una sala de conciertos

http://www.definicionabc.com/general/caracteristicas.php


25

2.1.1 - COMPORTAMIENTO DEL SONIDO EN UN RECINTO Antes de adentrarnos en profundidad en conceptos físicos y arquitectónicos relacionados con el diseño acústico de nuestro estudio, conviene aclarar algunos conceptos básicos acerca del comportamiento del sonido en una sala. Algunos de estos conceptos pueden parecer muy evidentes, pero la práctica demuestra que no siempre son tan fáciles de comprender:

Cuando el sonido golpea contra una superficie, parte de él es absorbido, parte reflejado y otra parte trasmitido a través de la propia superficie. Las superficies densas17, aislarán bien el sonido (no dejando que atraviesen la superficie) aunque lo reflejarán de nuevo hacia la sala. Las superficies porosas, en su mayor parte, absorberán bien el sonido, pero no lo aislarán (parte de ese sonido pasará a través de la superficie.

La mejor manera de evitar la transmisión del sonido a través de una estructura ya construida es aislar la fuente de sonido de la estructura antes de que esta tenga la ocasión de vibrar.

Las paredes necesitan estar aisladas de los techos y los suelos, usualmente mediante goma densa y flexible, para así evitar la transmisión de unas superficies a otras.

Para minimizar la transmisión de sonido desde un espacio a otro contiguo debemos añadir masa y desacoplamiento.

La masa blanda es casi siempre mejor que la masa rígida.

Cualquier objeto, cualquier material de construcción, posee una frecuencia de resonancia que virtualmente se convierte en una ventana abierta al sonido (algo parecido a un diapasón que "canta" a su frecuencia de resonancia particular). Diferentes materiales poseen diferentes frecuencias de resonancia.

El aire atrapado en un espacio delimitado (los espacios vacíos y las burbujas de aire) funciona bien como desacoplador.

El sonido rebota de un lado a otro entre superficies paralelas y duras.

17 La densidad es la magnitud que mide la relación entre la masa y el volumen en un determinado material. Se mide en kg/m3 o g/cm3


2.1.2 - DIFERENCIAS ENTRE INSONORIZAR Y SONORIZAR Sonorizar18 e insonorizar no son la misma cosa, pero el problema es que se suelen usar indistintamente ambos términos y por ende se confunden los objetivos de cada uno de estos tratamientos. Entre otras cosas, el principal error en el uso popular de estos términos es que se cree que ambos están directamente relacionados, o que uno afecta al otro necesariamente. Esto no es así ya que si bien tienen una cierta relación, esta es bastante fina e incluso puede llegar a ser imperceptible. Para entender mejor las diferencias entre los dos conceptos, pasemos a diseccionar cada uno de ellos:

INSONORIZACIÓN (AISLAMIENTO ACÚSTICO):

Entendemos por insonorización o aislamiento acústico a la protección de un

recinto contra la penetración de sonidos o ruidos que interfieran la actividad que se desea realizar dentro, o bien para evitar que altos niveles de presión sonora generados en el interior puedan salir al exterior o pasar a terceros recintos en que no son deseables, causando así molestias a terceros.

Lo primero a tener en cuenta es que las fuentes que originan estos ruidos

pueden estar dentro o fuera del recinto que pretendemos aislar, y lógicamente el enfoque será diferente en cada uno de los casos como se verá más adelante. Así, lo primero que se debe establecer es la naturaleza de los ruidos que existan y los caminos de salida y entrada al recinto a través de sus superficies límite. Es de resaltar que el aislamiento acústico depende enormemente de las características materiales de las superficies límites del recinto, y de las características del ruido que deseamos aislar, básicamente de su distribución en frecuencia.

SONORIZACIÓN (ACONDICIONAMIENTO ACUSTICO): Sonorizar una sala es tratarla y acondicionarla acústicamente para que la

percepción del sonido en el interior de la misma sea lo mejor y más clara posible (dependiendo del tipo de sala que estemos diseñando, ya que no buscamos el mismo tipo de sonido en una sala de conciertos que en un estudio de grabación por ejemplo). Cuando hablamos de sonorización nos estamos refiriendo realmente a acondicionamiento acústico.

Este tipo de acondicionamiento se realiza exclusivamente en el interior de la

sala, y es independiente del tratamiento de insonorización que haya sido aplicado previamente en la construcción del recinto en cuestión.

18 A veces también se usa el término acustizar.

http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(1)%20Prop%20fis%20del%20ruido/Param%20que%20definen%20el%20ruido.htm#Nivel de presión sonora. Decibelios

http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(1)%20Prop%20fis%20del%20ruido/Param%20que%20definen%20el%20ruido.htm#Nivel de presión sonora. Decibelios


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2.2 - INSONORIZACION (Aislamiento acústico) En primer lugar definiremos con claridad el concepto de insonorización o aislamiento acústico: "El aislamiento acústico permite disipar el ruido proveniente del exterior y que así, apenas sea percibido o hasta incluso dejar de hacerlo. Del mismo modo también es útil para que el ruido o los sonidos generados en el interior, no salgan con la misma intensidad hacia afuera o se disipen por completo"19 Son muchas las razones por las cuales, el proceso de aislar un espacio acústicamente es altamente importante y necesario, por ejemplo, las oficinas y sitios de trabajos en las grandes ciudades, donde la contaminación sonora puede convertirse en un verdadero problema, pueden llegar a verse invadidas por ruido exterior que termina por casi imposibilitar la realización de cualquier actividad de manera tranquila y cómoda. Por otra parte, tenemos las viviendas que por múltiples razones se ven afectadas por el ruido externo, así como también quienes desean que los sonidos producidos dentro de los hogares, se atenúen y no se propaguen intensamente hacia afuera. De este modo, también los estudios de grabación, de televisión, de radio y salas de ensayos para agrupaciones musicales consideran indispensable que sus espacios cuenten con los acondicionamientos acústicos pertinentes a sus necesidades, así como contar con las mejores alternativas para el aislamiento acústico.

19 Definición extraída de la web de la empresa AISLACUSTIC INGENIERÍA ACÚSTICA S.L.

Fig. 20 - La insonorización se consigue empleando técnicas de construcción que optimicen la eficiencia en términos de aislación de los materiales.

http://aislacustic.com/servicios/acondicionamiento-acustico/

http://aislacustic.com/


2.2.1 - AISLAMIENTO - PRINCIPIOS FÍSICOS

A la hora de construir el recinto que deseamos insonorizar, hay cinco factores importantes basados en una serie de principios físicos que debemos estudiar y poner en práctica para conseguir un aislamiento acústico óptimo:

LA MASA Y LA DENSIDAD: El primer principio del aislamiento acústico se basa en la premisa de que a

mayor masa y densidad (kg/m2), mayor será la resistencia a las ondas sonoras. Aumentando la densidad de la superficie conseguimos reducir la transmisión directa del sonido o ruido a través de dicho material, al producirse oscilaciones más débiles del elemento de separación, obteniendo de esta forma mejores niveles de atenuación en dicha superficie límite.

El efecto de doblar la masa del cerramiento es un aumento de 6 dB del nivel de

aislamiento acústico. Así para requerimientos elevados de aislamiento resulta impracticable emplear únicamente esta estrategia al obtenerse cerramientos excesivamente pesados.

DESACOPLAMIENTO MECÁNICO: En la transmisión de un ruido desde una estancia emisora hasta otra receptora

intervienen distintas vías o caminos de transmisión.

"El principio del desacoplamiento mecánico se basa en inhibir la transmisión del sonido por las distintas vías o caminos mediante el empleo de soluciones constructivas multicapa y elementos auxiliares"20

20 Definición extraída del libro ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA APLICADA, de Manuel Recuero López

Fig. 21 - Reducción en dB conseguida por desacoplamiento mecánico empleando planchas de yeso laminado


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Uno de los aspectos a tener en cuenta sobre el desacoplamiento mecánico es que es dependiente de la frecuencia de la onda sonora incidente, existiendo determinadas frecuencias (frecuencias de resonancia)21 a las que el aislamiento es prácticamente inexistente. El desacoplamiento mecánico es muy efectivo, pero deben tenerse en cuenta las frecuencias de resonancia en el diseño.

ABSORCIÓN:

Según el concepto de desacoplamiento mecánico estudiado en el apartado anterior, debemos valorar la opción de dejar huecos vacíos entre las distintas capas que formarán las paredes, el techo o el suelo del recinto a tratar. Pues bien, instalar una o varias capas de material absorbente en dicho espacio vacío aumentará la atenuación de la energía sonora que lo atraviesa.

También es importante saber que el empleo de este tipo de materiales

absorbentes disminuirá la frecuencia de resonancia del conjunto de elementos desacoplados mecánicamente, factor a tener en cuenta en el siguiente apartado. Otro aspecto importante a tener en cuenta sobre el empleo de materiales absorbentes es su pérdida de efectividad a bajas frecuencias (los sonidos graves son mucho más difíciles de atenuar que los agudos).

21 La frecuencia natural o de resonancia de un material es aquella en la cual el sistema posee una tendencia o facilidad para vibrar. Todo sistema posee una o varias frecuencias naturales de forma que al ser excitadas se producirá un aumento importante de vibración

Fig. 22 - Corte de cristal acústico, empleado por ejemplo para separar la sala de control de la sala de grabación. Se aprecia la cámara de aire central.

http://acusticarquitectonicaymedioambiental.blogspot.com/2009/03/materiales-absorbentes.html


Ejemplo:

En el exterior de una sala de fiestas, o de un coche cerrado no podremos oír las frecuencias agudas de la música que suena en el interior, pero si los golpes del bombo o el bajo, porque estas frecuencias bajas son mucho más difíciles de atenuar.

Cabe señalar que el problema del aislamiento acústico no se resuelve únicamente empleando materiales absorbentes ni aumentando la densidad del material empleado.

RESONANCIA:

Este principio actúa en contra de los tres anteriores facilitando al sonido atravesar el cerramiento. A las frecuencias de resonancia del sistema, hasta un cerramiento bien desacoplado mecánicamente y con material absorbente en su interior vibra libremente facilitando el paso de la energía sonora.

Donde:

o K es la rigidez del material o m es la masa del material

Las dos mejores estrategias para eliminar (o al menos minimizar) el fenómeno de la resonancia son:

ATENUAR EL FENÓMENO DE RESONANCIA: El fenómeno natural de la resonancia puede ser atenuado empleando materiales compuestos a base de láminas viscoelásticas de alta densidad, reduciéndose la energía sonora transmitida a través del material.

MOVER LA FRECUENCIA DE RESONANCIA: El contenido en frecuencia de

los ruidos que se dan habitualmente en el interior de los edificios, o en el exterior si no estamos en zonas especialmente ruidosas22, no suele presentar frecuencias inferiores a los 100 Hz, por tanto se debe intentar que la frecuencia de resonancia de la superficie límite se reduzca a frecuencias lo más bajas posibles. Por otro lado, el oído humano es menos sensible en este rango de bajas frecuencias.

22 Entendemos por zonas ruidosas aquellas cercanas a aeropuertos, carreteras transitadas, obras o en general cualquiera sometida a un nivel de ruido fuera de lo común.

Cálculo de la Frecuencia de Resonancia


31

CONDUCCIÓN O TRANSMISIÓN POR FLANCOS:

El último principio importante a tener en cuenta en el aislamiento acústico es la conducción. El ruido se transmite desde un recinto emisor a otros recintos receptores por caminos distintos al de la propia partición que los separa, es la conocida como transmisión por flancos o transmisiones indirectas.

"La transmisión por flancos, consistente en vibraciones longitudinales elásticas

de paredes no adyacentes y radiadas al recinto receptor por las paredes laterales al propagarse por el espesor de éstas. Cualquier sonido originado en el medio aéreo puede provocar vibraciones en la estructura que pueden ser transmitidas a otros recintos no adyacentes al emisor, siendo éste uno de los problemas más difíciles de controlar"23

Es por tanto fundamental entender que el propio campo acústico (o algún impacto o movimiento en la propia pared) puede poner en vibración a la estructura, y a partir de este momento la propagación se realiza hacia todo el edificio de forma estructural, resultando de poca ayuda el haber diseñado forjados de gran aislamiento. Podríamos decir que la transmisión estructural se "salta" los diseños realizados para controlar la transmisión vía aérea. En determinadas ocasiones la mejora de aislamiento acústico de una partición no se puede conseguir mediante el tratamiento del propio elemento separador, si no que la única vía es evitar las transmisiones indirectas.

La única forma de evitar completamente la propagación de ruidos por conducción en un estudio de grabación es la construcción de "una sala dentro de la sala", de forma que las superficies separadoras de nuestra estancia no estén nunca en contacto con las paredes de la propia construcción, gracias al uso de tarimas flotantes, paneles de pladur y silentblocks24 en forma de soportes aislantes.

23 Def. extraída del Curso de Control y Prevención de la Contaminación Acústica, impartido por la Univ. de Vigo 24Un silentblock (bloque silencioso) es un bloque silencioso, antivibratorio, hecho de un material flexible o elastómero, que le permite absorber vibraciones y choques que involucran componentes mecánicos y la estructura sobre la que está apoyado. Al absorber los choques y las vibraciones elimina los ruidos, y el nombre de la pieza se relaciona con este aspecto.

Fig. 23 - Transmisión por flancos, independiente del aislamiento que ofrezca la superficie límite

https://es.wikipedia.org/wiki/Rigidez

https://es.wikipedia.org/wiki/Elast%C3%B3mero

https://es.wikipedia.org/wiki/Vibraci%C3%B3n

https://lh4.googleusercontent.com/-E4xFqab6KqA/TYkh_D162GI/AAAAAAAAAgA/RaQrdM3kKVE/s1600/FlankingWall.gif


OTROS ASPECTOS DE INTERÉS:

Pero aparte de estos 5 principios físicos que acabamos de repasar hay una serie de detalles triviales que resultarán igual o más importantes a la hora de conseguir un correcto aislamiento acústico de nuestra sala, porque no tener en cuenta alguno de ellos podría arruinar nuestra insonorización, a pesar de haber construido un habitáculo teórica y físicamente perfecto:

Transmisión a través de puertas y ventanas, por desajustes en el cierre o por haber colocado un elemento poco aislante acústicamente. Esta transmisión se realiza vía aérea. Aunque hayamos diseñado una pared muy aislante acústicamente, en una partición mixta25 el aislamiento resultante va a venir determinado por el elemento más débil, y no suele superar en 10 dB el valor de este elemento. De ahí la importancia de cuidar cada detalle e instalar siempre elementos acústicos diseñados para audio profesional (puertas acústicas, ventanas y cristales acústicos, etc.).

Ejemplo:

Si sobre una pared con un aislamiento aproximado de 45 dB se coloca una ventana cuyo aislamiento sea de aproximadamente 25 dB, el aislamiento resultante será a lo sumo de 35 dB.

Transmisión a través de conductos de ventilación. Muchas veces se interconectan recintos o diferentes salas (o una sala con el exterior) a través de los conductos de ventilación. A través de estos conductos el sonido se propaga sin apenas atenuación (ya que el propio conducto se convierte en un perfecto conductor de la onda sonora). Es por eso que en los estudios de grabación, la ventilación o climatización debe ser independiente en cada una de las salas.

Transmisión por puentes acústicos. Este fenómeno ocurre cuando se

conectan rígidamente las dos hojas de una pared doble. Puede suceder por descuido durante el proceso de construcción, o por el paso de un conducto de cables o tuberías incorrecto. Un paso de cables perforando el muro puede suponer una degradación apreciable del aislamiento en alta frecuencia.

25 Separación entre una pared y una puerta o ventana


33

2.3 - SONORIZACION (Acondicionamiento acústico)

Cuando entramos en una casa sin amueblar, observamos que nuestra voz hace eco. Este fenómeno se da porque los materiales de acabado de interiores, tales como hormigón, yeso, vidrio, terrazo, etc. actúan como reflectantes, al ser lo suficientemente rígidos y no porosos. Una vez amueblada la casa, los muebles, las alfombras, las cortinas, etc. absorben cantidades importantes de energía acústica, gracias a su porosidad, reduciendo la reverberación inicial.

A la hora de acondicionar acústicamente nuestra sala disponemos de tres tipos de superficies gracias a las cuales podremos conseguir unas condiciones sonoras optimas, ubicándolas de la manera adecuada en los lugares precisos y en la cantidad óptima. Estos tres tipos de superficies son: SUPERFICIES REFLECTANTES: Reflejan casi totalmente todo el sonido que les

llega, siendo el ángulo de reflexión igual al ángulo de incidencia. Se comportan como reflectantes todas las superficies rígidas, lisas y pulidas, como pueden ser el cemento, las baldosas, el cristal, etc. La energía del sonido reflejado es casi tanta como la del sonido incidente. Su equivalente en óptica sería una superficie brillante o un espejo.

SUPERFICIES ABSORBENTES: Absorben prácticamente la totalidad de la energía

sonora incidente, reflejando tan solo una pequeña parte. Son absorbentes todos los materiales porosos y blandos, como las telas, alfombras, gomaespumas o las mismas personas. El equivalente óptico sería una superficie mate.

SUPERFICIES DIFUSORAS: Son difusoras aquellas superficies rígidas, pero a la vez

rugosas e irregulares. No absorben la energía sonora incidente, pero si la reflejan en todas las direcciones redistribuyéndola uniformemente en toda la sala. Su equivalente óptico sería una superficie satinada.

Fig. 24 - Combinación de materiales reflectantes, absorbentes y

difusores en una sala de grabación


2.3.1 - MATERIALES REFLECTANTES Todas las salas de nuestro estudio (sala de control o cualquiera de las salas de grabación) estarán delimitadas por superficies límites altamente reflectantes (paredes, suelo, techo, ventanas, etc.). En el momento que una fuente sonora empiece a emitir en el interior de la sala, el campo sonoro percibido por un oyente (o recibido por un micrófono) en el interior será la suma de dos componentes:

EL SONIDO DIRECTO: el que llega directamente desde la fuente sonora hasta el oyente o micrófono, sin haber sufrido ningún proceso de reflexión por el camino. Esta componente crea un campo sonoro denominado campo sonoro directo.

EL SONIDO REFLEJADO: es la suma de todas las componentes de sonido que llegan al oyente tras haber sufrido alguna reflexión en cualquiera de las superficies límite. Esta componente sonora, debida exclusivamente a las reflexiones, crea un campo reverberante que se superpone al campo creado por la fuente, denominado campo sonoro reflejado.

Por lo tanto, el campo sonoro total presente en el interior de la sala será igual a la suma de las dos componentes de campo sonoro citadas:

Fig. 25 - El sonido percibido es la suma del sonido directo y las diferentes reflexiones producidas por la sala.

Campo sonoro total = Campo sonoro directo + Campo sonoro reflejado


35

El campo sonoro directo dependerá exclusivamente de la potencia acústica que esté emitiendo la fuente, mientras que el campo sonoro reflejado dependerá además de las propiedades reflectantes de las superficies límite de la sala. Por lo tanto, conociendo la potencia acústica de emisión de la fuente y las características de reflexión de la sala podemos calcular el campo sonoro total en el interior de la misma26. Por lo tanto, el campo sonoro se determinará a partir de la potencia acústica de la fuente y de las propiedades reflectantes de las superficies límites. Gran parte del trabajo de acondicionamiento acústico de cada una de nuestras salas consistirá precisamente en controlar estas reflexiones, y reducir por tanto el campo sonoro reflejado y la reverberación que supone (veremos más adelante que la acústica deseada no será la misma en la sala de control y en las salas de grabación).

2.3.2 - MATERIALES ABSORBENTES Como se ha descrito anteriormente, este tipo de materiales absorben un gran porcentaje de la energía sonora que incide sobre ellos, reflejando tan solo una pequeña parte. Desde el punto de vista del diseño acústico de un estudio, el uso adecuado de estos materiales resultará de vital importancia, ya que los colocaremos de manera que reduzcan el nivel de energía sonora de las reflexiones producidas en nuestra sala, para así conseguir una óptima recepción del sonido.

Para que un material absorba energía acústica y pueda ser considerado como "absorbente", ha de cumplir dos requisitos fundamentales:

26 El campo sonoro se determinará a partir de la potencia acústica de la fuente y de las propiedades reflectantes de las superficies límites

Fig. 26 - Distintos ejemplos de paneles absorbentes empleados en estudios de grabación


TRANSPARENCIA: La superficie que delimita el material ha de ser relativamente transparente27 al sonido, para que el campo acústico pueda penetrar en el medio material absorbente. Para conseguir que la onda sonora penetre en el medio absorbente, podemos usar cualquiera de las siguientes opciones:

Un material altamente poroso con superficie también porosa. La porosidad de la superficie nos aportará la transparencia deseada.

Si el material poroso viene recubierto de una superficie impermeable al sonido (reflectante), podemos conseguir transparencia perforando o dibujando grietas en esta superficie.

Mediante una membrana ligera flexible impermeable al aire.

CONVERSIÓN TÉRMICA: El medio material absorbente ha de ser capaz de transformar la energía de las ondas sonoras en energía calorífica de fricción, al menos parcialmente.

Al incidir una onda sonora sobre una superficie absorbente, parte de la energía es absorbida, parte reflejada y parte transmitida al otro lado. La relación entre ellas dependerá de la frecuencia de la onda incidente y de las características técnicas y constructivas del material, así como del ángulo de incidencia de la onda. A la relación entre la energía acústica absorbida y la incidente sobre un material por unidad de superficie se le conoce como coeficiente de absorción.

27 Si la superficie del material es parcialmente reflectante, la onda sonora no penetrará en el medio absorbente

Fig. 27 - Consiguiendo una superficie transparente al sonido, la mayor parte de la energía sonora se disipará en forma de onda absorbida por el material

http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(9)%20Control%20por%20absorcion/materiales%20absorbentes.htm


37

"El coeficiente de absorción acústica de un determinado material nos da la relación existente entre la energía acústica absorbida y la energía acústica incidente por unidad de superficie" 28.

Este coeficiente depende de la naturaleza del material, de la frecuencia de la onda sonora incidente y del ángulo con que incide la onda sobre la superficie. Debido a la dependencia del coeficiente con la frecuencia, habitualmente se proporcionan diferentes valores del mismo, correspondiente a 5 frecuencias básicas (125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 MHz, 2 MHz y 4 MHz). 29 Las diferentes superficies de material acústico absorbente que coloquemos en nuestra sala recibirán las ondas sonoras bajo múltiples ángulos de incidencia diferentes, más o menos aleatorios (procederán de diferentes fuentes sonoras y de la reflexión en diferentes superficies limite). Nos interesa por tanto trabajar con coeficientes que no dependan del ángulo incidente. Por este motivo, los coeficientes de absorción de los diferentes materiales se calculan en cámaras reverberantes30, y el resultado se considera un valor medio para todos los ángulos de incidencia. Este coeficiente es conocido como coeficiente de Sabine (s). Los valores pueden oscilar desde 1 (materiales muy absorbentes) hasta 0 (materiales reflectantes). El coeficiente de absorción de cualquier material absorbente cae notablemente cuando incide ruido a frecuencias inferiores a una de corte dada por el espesor del volumen de aire. Este fenómeno se produce porque cuando el espesor del material es menor que 1/4 de la longitud de onda incidente, el volumen actúa como resistencia acústica rígida. De forma aproximada, esta frecuencia de corte viene dada por:

Donde:

o d es la anchura total del volumen de aire

28 Definición extraída del manual Acoustics 101, editado por la empresa AURALEX ACOUSTICS 29 Según norma UNE 74041-80 "Medida de Coeficientes de Absorción en Cámara Reverberante" 30 Cámara formada únicamente por paredes reflectantes, provocando múltiples reflexiones de las ondas sonoras

Coeficiente de absorción

Frecuencia de corte de un material

http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(6)%20El%20campo%20acustico/campo%20directo%20y%20campo%20difuso.htm#coeficientes

http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/1/paginas%20proyecto%20def/(1)%20Prop%20fis%20del%20ruido/Param%20que%20definen%20el%20ruido.htm#Frecuencia


De aquí la mala absorción en bajas frecuencias de materiales de poco espesor (1 ó 2 cm) cuando se montan directamente sobre un soporte rígido. Se observa que es necesaria una anchura de al menos 10 cm para mantener una buen nivel de absorción en bajas frecuencias. Otro elemento que interviene en la absorción acústica, sobre todo a bajas frecuencias, es el espesor del volumen de aire existente entre la cara del material y la superficie rígida que lo soporta. Este volumen puede variar desde cero, cuando el material se monta directamente sobre el soporte rígido, hasta algunos metros como es el caso de los techos acústicos suspendidos. Se necesitan al menos 10 cm para mantener una alta absorción a las bajas frecuencias. En la siguiente tabla se recogen algunos de estos valores. Los materiales porosos y blandos permiten la penetración de las ondas sonoras causando una gran absorción, mientras que las superficies con acabados no porosos (cemento, vidrio, hormigón, terrazo, etc.) generalmente absorben menos del 5%, sobre todo a bajas frecuencias.

Fig. 28 - Coeficientes de absorción de diferentes elementos en función de la frecuencia del sonido. Información extraída del libro "Diseño acústico de espacios arquitectónicos", de

Antoni Carrión.


39

2.3.3 - MATERIALES DIFUSORES

Antes de analizar las características y los diferentes tipos de materiales difusores que podemos emplear para perfeccionar la acústica de nuestras salas, pasaremos a explicar brevemente el concepto de difusión acústica o difusión sonora. "La difusión acústica es el efecto de redistribuir espacialmente la energía acústica que incide sobre una superficie denominada difusor. De esta forma denominamos difusor a aquellos elementos que reflejan el sonido uniformemente en todas las direcciones"31

La finalidad de los difusores acústicos es eliminar las reflexiones indeseadas de un recinto, sin disminuir el tiempo de reverberación; aportando una dispersión espacial y temporal de las ondas acústicas. Los difusores están diseñados para dispersar, uniformemente, y en múltiples direcciones, la energía sonora incidente, contribuyendo a crear un sonido envolvente. Es muy importante entender que el funcionamiento de los difusores no tiene nada que ver con el de los materiales absorbentes; mientras que los absorbentes reducen la energía sonora, los difusores la redistribuyen en el espacio y la homogenizan reflejándola en todas las direcciones y con diferentes tiempos de retardo, para así conseguir un sonido uniforme en toda la sala sin reducir la energía ni el tiempo de reverberación Aparte de permitirnos conseguir un sonido envolvente y uniforme, el empleo de absorbentes en zonas conflictivas de nuestra sala nos ayudará

31 Definición extraída del manual de acústica de la empresa INASEL, SOLUCIONES ACÚSTICAS.

Fig. 29 - El difusor refleja la onda sonora incidente, pero en todas las direcciones, redistribuyendo la energía sonora por toda la estancia.


en la reducción de fenómenos acústicos que puedan aparecer en un recinto como: coloraciones, ecos flotantes32, focalizaciones del sonido, etc. La difusión del sonido se consigue con la presencia de irregularidades y relieves en las superficies de los paneles, de acuerdo con unas secuencias matemáticas previamente definidas. A su vez, la difusión también puede conseguirse configurando paneles con una combinación de materiales con diferente coeficiente de absorción. No obstante, hay que tener en cuenta que las dimensiones del difusor y su diseño limitarán la banda de frecuencias de difusión.

Dependiendo de la forma, los patrones empleados y las técnicas de difusión utilizadas, los difusores pueden ser clasificados en los siguientes tipos:

32 Se denomina así al efecto sonoro que se origina entre dos paredes paralelas, lisas y reflectantes. El sonido se refleja de una pared a otra, originando una serie de ecos los cuales van perdiendo intensidad lentamente. Se podría decir que la onda queda atrapada entre las dos paredes y su energía se refleja llegando a transformar el sonido en otro diferente al emitido inicialmente. El efecto es similar al de un filtro que refuerza determinadas frecuencias, mientras hace que otras desaparezcan.

Fig. 30 - Ejemplos de diferentes paneles difusores para su empleo en estudios de grabación


41

DIFUSORES GEOMÉTRICOS: Son paneles con superficies lisas pero con diversas formas geométricas, de forma que la onda sonora incidente será reflejada en multitud de direcciones, consiguiendo así el efecto de difusión espacial. Existen multitud de difusores geométricos según la forma del panel:

Difusores policilíndricos Difusores piramidales Difusores ondulados

Dependiendo del tamaño del panel y del radio de las ondulaciones o del cilindro en cuestión, el efecto de dispersión tendrá más relevancia a determinadas frecuencias. En algunos casos incluso son dotados de unas ranuras equipadas con secciones de material absorbente dentro, consiguiendo difusión en unas frecuencias y absorción en otras.

DIFUSORES DE SCHROEDER:

Diseñados haciendo uso de unas complejos cálculos matemáticos y

geométricos para actuar en un rango de frecuencias determinado. Este tipo de

difusores son también denominados RPG33, y a su vez se subdividen en diferentes

tipos: 33 Reflection Phase Grating

Fig. 31 - Difusor piramidal y difusor policilíndrico


Difusor QRD34 unidimensional - Formados por ranuras paralelas de forma rectangular de igual anchura y distinta profundidad. La profundidad y el ancho de las ranuras están calculadas para que el difusor actúe en un margen de frecuencias; la frecuencia mínima de difusión dependerá de la profundidad de las ranuras, mientras que la frecuencia máxima de difusión dependerá del ancho de las ranuras

Difusor QRD bidimensional - Surge de la necesidad de obtener una optima difusión del sonido en todas las direcciones del espacio. En este tipo de difusores, las ranuras son sustituidas por pozos de profundidad variable y de forma habitualmente cuadrada. El principio de funcionamiento es el mismo que en los paneles unidimensionales.

Difusor PRD35 - Son similares a los difusores QRD bidimensionales, con la única diferencia de que la secuencia empleada se obtiene utilizando otro principio matemático.

Difusor MLS36 - Formados a partir de una superficie lisa reflectora, a la que se le incorporan una serie de ranuras de igual profundidad. El tamaño y distribución de las ranuras dependerá de la frecuencia de diseño. Concretamente, el ancho de las ranuras debe ser igual a la mitad de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia donde deseamos obtener la dispersión máxima. Este tipo de paneles presenta una menor absorción a bajas frecuencias que los difusores de tipo QRD y PRD.

34 Quadratic Residue Difussor 35 Primitive Roots Difussor 36 Maximun Length Secuence

Fig. 32 - Difusor MLS y difusor PRD


43

2.3.4 - LOS MODOS PROPIOS DE SALA

Afrontamos en este apartado uno de los mayores problemas a la hora de diseñar una sala con cualquier fin acústico, los modos propios de la sala37 o la distribución modal de la sala. "Al chocar una onda sonora con una superficie límite de la sala, parte de esa onda será transmitida, otra parte disipada, y la mayor parte será reflejada de nuevo al interior del recinto. El rebote con la superficie provoca un cambio de fase en la onda reflejada, que al sumarse con la propia onda incidente dará lugar a una onda estacionaria"38

No obstante, cuando el camino recorrido por la onda sea un múltiplo de la longitud de onda de la misma, la onda reflejada estará en fase con la propia onda incidente. Esto hará que la onda ambas ondas se sumen creando una onda estacionaria, y provocará que en determinadas zonas de la sala se produzca un aumento de la presión sonora a esa frecuencia (en los picos de la onda resultante), y en otras zonas esa frecuencia prácticamente desaparezca (en los valles de la onda resultante). Estas frecuencias serán los modos propios de nuestra sala.

Para una habitación en forma de paralelepípedo, los modos propios pueden ser calculados mediante la ecuación de Rayleigh:

Donde:

o c0 es la velocidad del sonido en el aire o ni un valor entero que determinará el orden del modo o lx, ly y lz las dimensiones de la sala

Desde el punto de vista práctico, los modos de sala provocarán que, sobre todo a bajas frecuencias y en determinados lugares algunos sonidos sean oídos con un volumen muy superior al real, mientras que otros serán muy atenuados e incluso eliminados.

37 También denominados modos resonantes o frecuencias de resonancia de la sala 38 Definición extraída del libro DISEÑO ACÚSTICO DE ESPACIOS ARQUITECTÓNICOS, de Antonio Carrión

Ecuación de Rayleigh


En función del número de rebotes en las superficies límites que originen estas ondas estacionarias, podemos distinguir entre tres tipos de modos propios:

MODOS AXIALES - Generados entre dos superficies paralelas del recinto.

MODOS TANGENCIALES - Generados entre cuatro de las seis superficies del recinto.

MODOS OBLICUOS - Generados por las seis superficies del recinto.

Todas las salas tendrán modos propios, especialmente dañinos a bajas frecuencias, produciendo por tanto una coloración indeseada de la señal real. Encontramos la mayor dificultad en las frecuencias bajas porque es donde los modos aparecen más separados entre sí en el eje frecuencial, lo cual provoca que el oído aprecie la diferencia de nivel al pasar de una frecuencia a otra. En las frecuencias agudas aparecen muchos modos muy cercanos en la frecuencia, y el oído no es capaz de distinguir las variaciones, por lo que no resultan prácticamente molestos.

Para reducir el efecto causado por los modos propios de sala, usamos principalmente dos principios:

MAYOR TAMAÑO DE SALA - A mayor volumen en la sala, los primeros modos propios (los problemáticos) se desplazarán a frecuencias más bajas, y cuanto más bajas resultarán menos audibles para el oído humano.

PAREDES NO PARALELAS - Como veremos más adelante, la construcción de salas en formas trapezoidales o irregulares conseguirán una distribución modal más satisfactoria para su uso en audio profesional.

Fig. 33 - Distribución modal de un recinto de 8x4x2 metros.


45

2.3.5 - TIEMPO DE REVERBERACIÓN Un concepto muy importante a la hora de realizar los cálculos para el diseño de nuestra sala es el denominado tiempo de reverberación (TR), que nos ofrece la posibilidad de contabilizar cómo de resonante es dicha estancia: "El tiempo que tarda en hacerse inaudible el sonido en una sala, depende de su intensidad. Para poder hacer comparaciones entre sonidos diferentes, es necesario definir una magnitud que no dependa de la intensidad inicial del sonido. Se define el tiempo de reverberación como el tiempo necesario para que la intensidad de un sonido disminuya a la millonésima parte de su valor inicial o, lo que es lo mismo, que el nivel de intensidad acústica disminuya 60 decibelios por debajo del valor inicial del sonido."39

Ejemplo:

El tiempo de reverberación de la Scala de Milán es de 1,2 segundos, mientras que el de la Catedral de Colonia es de 13 segundos.

De esta forma, sea cual sea la intensidad del sonido inicial dentro de la sala, el tiempo que tarda en decaer y desaparecer será siempre prácticamente el mismo (aunque en ocasiones el sonido sea tan débil que se convierta en imperceptible para el oído humano). La medición se realiza emitiendo un ruido corto y seco en el recinto y registrando cómo evoluciona la intensidad con la que se percibe.

39 Definición extraída del Curso de Acústica impartido por la Universidad del País Vasco

Fig. 34 - Cálculo gráfico del tiempo de reverberación (RT en inglés)


Aunque en la actualidad disponemos de múltiples herramientas informáticas y equipos especializados capaces de calcular a la perfección el tiempo de reverberación de una sala, una de las aproximaciones matemáticas más usadas para calcularlo es la Fórmula de Sabine40 (desarrollada para calcular el tiempo de reverberación en una sala en la que el material absorbente está uniformemente distribuido).

Donde:

o V es el volumen total de la sala o A es la superficie total de material absorbente o a es el coeficiente de absorción del material absorbente o Vx es un factor de absorción dependiente de la temperatura y la humedad

No existe una medida perfecta para el tiempo de reverberación, ya que el valor óptimo del mismo dependerá de la utilidad que queramos dar a la sala que estemos diseñando.

Ejemplo:

Una sala de conciertos para orquestas necesitará un valor alto de TR para que los instrumentos tengan sonoridad suficiente y la música parezca empastada, mientras que una sala de conferencias necesitará un TR bajo para que la voz sea perfectamente entendible. Resulta pues fácil entender que no existe un TR óptimo, porque este dependerá del uso que vayamos a dar a la sala que estamos diseñando.

En el caso de un estudio de grabación, la sala de control deberá tener un valor TR bajo, ya que necesitaremos que la acústica de la habitación interfiera lo menos posible en el sonido que sale de los altavoces (una sala no debe sonar bonita, debe sonar limpia y nítida). Sin embargo en la sala de grabación, el TR deseado dependerá de la utilidad y de los intérpretes que vaya a grabar dentro de ella. Para la grabación de bandas u orquestas diseñaremos salas grandes con un TR alto, mientras que para la grabación de determinados instrumentos solistas, voces o doblajes buscaremos un TR bajo, para conseguir una inteligibilidad absoluta de la voz.

40 Así denominada al físico Wallace Clement Sabine, desarrollador de la misma

Fórmula de Sabine


47

2.4 - LA SALA DE CONTROL

Una vez explicados los conceptos más importantes acerca de la insonorización y la sonorización, y conociendo los distintos principios que debemos aplicar y los materiales disponibles para conseguir el sonido deseado, nos disponemos a diseñar las diferentes salas que conformarán nuestro estudio de grabación. De entre todas las salas que encontraremos un estudio de grabación, la más compleja de diseñar y la que necesita sin duda un mayor estudio es la sala de control.41 "La sala de control es la sala donde se edita, procesa, mezcla o masteriza la señal sonora procedente de la sala de grabación. Es en esta sala donde se ubica toda la maquinaria necesaria para la edición del sonido (mesas de mezcla, escuchas, procesadores, superficies de control, computadores, compresores, etc.). Es por ello que la calidad sonora de esta sala debe ser óptima".

En este apartado abordaremos el diseño interior y el tratamiento acústico que

debe poseer la sala para su óptimo funcionamiento desde el punto de vista del sonido.

Damos por hecho que el aislamiento acústico de la misma de cara al exterior y a las

diferentes salas de grabación es el correcto y que no entra ni sale sonido alguno.

41 Del inglés CONTROL ROOM

Fig. 35 - Sala de control de los estudios DEEP RIVER SOUND (Sanford, Carolina del Norte)


2.4.1 - EVOLUCIÓN HISTÓRICA

A lo largo de la historia, la evolución de los sistemas de grabación y mezcla trajeron consigo el estudio y la investigación constantes para mejorar a su vez la acústica de las salas de control. Hasta mediados del siglo pasado, las grabaciones eran únicamente monoaurales (un solo canal) y la acústica de la sala de control no era aún considerada importante. Estas salas ocupaban una pequeña parte del estudio de grabación (habitualmente situadas en una esquina), eran de forma cuadrada y tan sólo eran tratadas acústicamente para controlar en parte la reverberación y las reflexiones en altas y medias frecuencias. Pero con la aparición de las grabaciones estereofónicas y la posibilidad de ubicar los diferentes sonidos en un plano espacial concreto se hace importante mejorar la acústica de los controles para poder tener una imagen estéreo correcta y sin distorsiones espaciales. Es a finales de la década de los 50 cuando comienzan a surgir diversos estudios relativos al diseño de las salas de control, de entre los cuales haremos un repaso a los de mayor relevancia:

TOM HIDLEY - Este ingeniero nacido en California fue uno de los más importantes diseñadores de estudios de grabación desde los años 60 del pasado siglo. Algunos de los principios más importantes que Hidley empieza a poner en práctica en sus diseños, y que vinieron a revolucionar el mundo del sonido fueron los siguientes:

La sala debía ser simétrica con respecto al plano medio de la habitación, para así conseguir una correcta imagen estereofónica.

Eliminación de las reflexiones procedentes de la pared trasera y del techo.

Reducir el tiempo de reverberación en bajas frecuencias.

Fue el primero en empotrar los monitores de escucha en la pared frontal de la sala.

Para conseguir absorción a bajas frecuencias, Hidley inventó sus famosas trampas de graves o Hangers, consistentes en paneles de lana mineral ubicados de forma vertical y a cierta altura, aún muy usados hoy en día.


49

BILL PUTNAM - Hasta la década de los años 60, la colocación de los altavoces y

de la mesa de mezclas dentro de la sala no se suponían relevantes para la correcta escucha en la misma. Fue Bill Putman el primero que dio importancia a estos factores cuando en el año 1960 le encargan el diseño de los estudios UNITED RECORDING CORPORATION, en Hollywood. Tras diversas investigaciones, Putman decidió situar los altavoces en un hueco con forma de bocina excavado en la pared frontal del control, frente al técnico. Con esta innovación se consiguió una mejora considerable en la sensación estereofónica, además de incrementar considerablemente la eficiencia radiante de los altavoces.

Fig. 36 - Sala de control creada por Tom Hidley, diseños previos.

Fig. 37 - Sala de control de los estudios UNITED RECORDING CORPORATION


El otro gran experimento de Putman fue el retrasar la posición de la mesa de mezclas, que hasta el momento solía colocarse pegada a la pared frontal. De esta forma, al alejarnos de los altavoces se conseguía una mayor área de escucha, pero nos encontrábamos con un problema derivado, y era que la mesa de mezclas podía producir reflexiones indeseadas del campo sonoro incidente. Este problema fue solucionado rediseñando el saliente en forma de bocina en que se colocaban los altavoces, adaptando las medidas a la forma y tamaño del control y consiguiendo por tanto eliminar las reflexiones en la mesa de mezclas.

EDWARD J. VEALE - Veale revoluciona el diseño de salas de control cuando en

el año 1973 presentó un artículo para la AES42, porque por primera vez relaciona los estudios físicos realizados hasta el momento con la psicología y la imagen sonora creada en nuestros cerebros. Aunque a priori podríamos pensar que la sala de control ideal es aquella en la que la componente de sonido reflejado sea nula (tan solo escuchamos totalmente limpio el sonido que nos llega de los altavoces sin ninguna componente reflejada adicional), Veale descubre que esto no es así, porque el oyente necesita de una serie de reflexiones para poder crear una imagen sonora correcta y espacialmente creíble. Sus estudios se centraron en calcular el retardo y amplitud ideales de estas reflexiones para que dicha imagen espacial sea la idónea. Si tenemos en cuenta la respuesta temporal de nuestro sistema auditivo, podemos distinguir tres tipos de reflexiones atendiendo al retardo con que llegan a nuestro oído (en comparación con el sonido directo):

En los primeros 8 ms - Estas reflexiones no influyen en nada, ya que nuestro oído supone que forman parte del sonido directo.

A partir de 10 ms - Estas reflexiones son necesarias para que nuestro oído fabrique una correcta imagen espacial y estéreo.

A partir de 80 ms - Estas reflexiones ya son distinguidas por nuestro cerebro como un sonido independiente, introduciendo por tanto una coloración indeseada en la percepción espacial del audio.

Ya sabemos en qué rango de tiempo las reflexiones contribuyen a una

correcta imagen espacial, pero ahora debemos calcular la cantidad de

reflexiones y la cantidad de ellas necesarias, porque un defecto o exceso de

reflexiones jugarán un papel contraproducente a la hora de la mezcla.

42 Sociedad de Ingeniería de Audio (Audio Engineering Society)


51

Ejemplo:

Si en nuestra sala el número de reflexiones es insuficiente, introduciremos en la mezcla un exceso de reverb que después será molesta en un equipo doméstico, mientras que una sala con excesivas reflexiones causará el efecto contrario, y la mezcla final resultará seca y sin imagen espacial.

Tras diversos estudios, Veale establece que para una correcta imagen

espacial del sonido deben llegar al oyente entre 4 y 7 reflexiones dentro del

margen espacial útil (entre 10 ms y 80 ms), y que la amplitud de cada una de

ellas deberá estar entre 4 y 10 dB por debajo de la reflexión anterior (la primera

reflexión debe estar entre 4 y 6 dB por debajo del sonido directo).

RETTINGER - Rettinger en sus estudios otorga mucha importancia a la forma

geométrica de la sala de control, descubriendo que la planta de la sala no debe

ser rectangular, ya que ha de tener forma de trapecio43 o semitrapecio. Las

paredes laterales de la parte delantera del control no podrán ser paralelas

entre sí, y además deben ser construidas de material reflectante. De esta forma

evitamos paralelismos, consiguiendo que los modos propios de la sala se

generen a frecuencias diferentes, minimizando así su influencia en la acústica

del control. También se introduce una inclinación en la parte trasera del techo

para conseguir que lleguen reflexiones necesarias al punto de escucha, para así

obtener una correcta imagen espacial del sonido.

43 Figura geométrica de cuatro lados, de los cuales sólo don son paralelos.

Fig. 38 - Planta y vista lateral de una sala de control diseñada por el método Rettinger


Para controlar el tiempo de reverberación dentro de la sala, Rettinger propone tratar la pared trasera con un material muy absorbente (para así evitar reflexiones de primer orden en el punto de escucha), y las paredes laterales y el techo con un absorbente moderado (teniendo en cuenta el gran nivel de absorción de la pared trasera). La última aportación de Rettinger fue el cálculo de la superficie que debe ocupar la sala de control en comparación con la sala de grabación, para conseguir que la reverberación de la sala de control44 no enmascare la propia reverberación de la sala de grabación, llegando a la siguiente relación:

o Superficie total del estudio de hasta 142 m3 - la sala de control debe ocupar el 20% del volumen.

o Superficie total entre 142 m3 y 1416 m3 - la sala de control debe ocupar el 10% del volumen.

o Superficie total superior a 1416 m3 - la sala de control debe ocupar el 5% del volumen.

Estos son algunas de las personalidades que más han aportado históricamente al diseño de salas de control, y que con sus estudios han introducido conceptos que siguen usándose actualmente en los mejores estudios del mundo. Pero como suele suceder en todo lo referente al audio profesional, no existen verdades absolutas, precisamente porque no existe el sonido perfecto. No hay una única técnica ni una teoría total a la hora de diseñar una sala de control, cada estudio opta por un concepto diferente, precisamente porque cada técnico o productor buscan un sonido distinto. Hay una serie de condiciones que toda sala de control debe reunir para poder trabajar en ella (control de los modos de sala, reverberación controlada, correcta elección del punto de escucha, respuesta plana en frecuencia, etc.) pero a su vez disponemos de múltiples maneras de conseguirlas. A continuación explicaremos brevemente dos de los modelos de sala más extendidos desde hace muchos años, y que se han convertido en estándares mundiales, las salas NON-ENVIRONMENT y las salas LEDE.

44 El concepto Tiempo de Reverberación ha sido explicado en el apartado 3.5 del presente tema


53

2.4.2 - SALAS TIPO NON-ENVIRONMENT Fue precisamente Tom Hidley el creador de esta tipología de diseño en el año 1983. Con la creación de las salas tipo Non-Environment45 Hidley propone un entorno lo más anecoico46 posible, eliminando casi totalmente las reflexiones producidas por la sala. Para conseguir este efecto, los tres principios fundamentales sobre los que descansa este tipo de diseño son los siguientes:

Pared frontal y suelo de material muy reflectante Altavoces empotrados en la pared frontal El resto de las superficies de la sala de materiales muy absorbentes

Con el diseño Non-Environment conseguimos unas condiciones acústicas muy parecidas a la escucha en campo libre (sin obstáculos de ningún tipo), consiguiendo así que la sala no aporte coloración alguna y que la señal percibida de los altavoces llegue a oídos del técnico sin ninguna reflexión adicional, haciéndose muy fácil percibir errores en la grabación. Para no interferir en la acústica de la sala, los equipos deben ser ubicados en posiciones donde no ocasionen reflexiones de la señal emitida por los altavoces, y si no fuera posible se pueden proteger con material absorbente a modo de escudo. Con este diseño conseguimos controlar los modos de sala hasta los 10 Hz, permitiendo esto la construcción de este tipo de salas en superficies pequeñas (salas a partir de 25 m2). En la actualidad sigue siendo el diseño más utilizado en estudios de grabación.

45 La traducción al español sería "sin ambiente" 46 Una sala anecoica es aquella en la que no existen reflexiones de sonido en ninguna de sus superficies

Fig. 39 - Planta y vista lateral de la sala Non-Environment diseñada por Hidley


2.4.3 - SALAS TIPO LEDE

Otro de los estándares de diseño para salas de control en la actualidad es el concepto LEDE (Lead end - Dead end47), introducido por Don Davis en el año 1981. El concepto básico de este tipo de diseños es evitar que lleguen al punto de escucha reflexiones con un nivel tan alto que puedan crear el temido efecto peine48. Para ello, los principios fundamentales del diseño tipo LEDE son los siguientes:

Evitar las superficies paralelas para eliminar las ondas estacionarias Parte frontal muy absorbente Parte posterior muy difusora

La pared delantera es absorbente para evitar la degradación del sonido directo por reflexiones en la mesa de mezclas. Con la pared trasera muy difusa, conseguimos una zona de escucha libre de primeras reflexiones, aparte de conseguir una distribución sonora que nos hará creer que nos encontramos en una sala más grande. En este tipo de salas se hace fundamental respetar la posición de los monitores y la posición de escucha.

Los monitores deben estar separados entre sí entre 3 y 3,5 metros El técnico de grabación debe estar a una distancia de 2,5 a 3 metros de

los altavoces

47 Fin de la zona viva - Fin de la zona muerta 48 Efecto percibido cuando a la señal directa se le suma una réplica retardada

Fig. 40 - Sala tipo LEDE con un análisis de las reflexiones en las superficies límite


55

2.5 - LA SALA DE GRABACIÓN

A la hora de diseñar un estudio de grabación, la mayor complejidad recae en la confección de la sala de control, pero también resulta de vital importancia el diseño correcto de la sala o salas de grabación49. Es en la sala de grabación donde se grabarán los sonidos que posteriormente trataremos durante el proceso de mezcla, por eso resulta fundamental que este sonido sea registrado con la mayor calidad y limpieza; si el sonido grabado es de mala calidad, poco o nada podremos hacer posteriormente y el resultado final de la mezcla será desastroso.

Mientras que el diseño de las salas de control ha sido estudiado a conciencia desde hace años, no existen apenas estudios ni publicaciones referentes al diseño de las salas de grabación, aunque es cierto que la mayoría de los principios aplicados en las salas de control son igualmente válidos para el diseño de las salas de grabación. A la hora de diseñar nuestra sala de grabación, hay una serie de factores que debemos tener en cuenta, los analizamos a continuación.

DISTRIBUCIÓN MODAL - Al igual que en la sala de control, debemos elegir unas medidas de sala que otorguen una distribución modal lo más óptima posible, consiguiendo así una respuesta plana y eliminando las frecuencias de resonancia (en caso de no ser posible, estas frecuencias de resonancia deberán ser corregidas posteriormente en el proceso de mezcla mediante el empleo de ecualizadores paramétricos).

49 También conocida como "pecera"

Fig. 41 - Sala de grabación de un estudio de grabación


VOLUMEN DE LA SALA - Debemos procurar que el volumen de la sala de grabación sea considerablemente más grande que el de la sala de control (como mínimo el doble de grande). Cuanto mayor es el volumen de una sala, mayor será su tiempo de reverberación. Para que el sonido grabado en la pecera sea escuchado en su totalidad en la sala de control, necesitamos que el tiempo de reverberación de la sala de grabación sea mayor que el de la sala de control (en el caso contrario, la reverberación del control enmascararía a la reverberación natural de la sala de grabación).

UTILIDAD DE LA SALA - Las características sonoras óptimas de una sala de grabación dependerán de la tipología de sonido que estemos grabando. Necesitaremos encontrar un equilibrio óptimo entre limpieza y brillo de sonido. Es por ello que en función de lo que vayamos a grabar, distinguiremos tres tipos de salas de grabación:

Salas vivas - Salas equipadas con superficies reflectantes y con un tiempo de reflexión más alto, especialmente diseñadas para la grabación de instrumentos que necesiten de más sonoridad y brillo, como por ejemplo una batería.

Salas muertas - Salas confeccionadas con materiales muy absorbentes, con un tiempo de reverberación muy bajo y especiales para grabar instrumentos que necesiten de más presencia, cercanía y claridad, como por ejemplo una voz o un instrumento solista.

Salas neutras o mixtas - Muchos estudios no tienen la posibilidad de construir diferentes salas, y deciden confeccionar una sola de acústica neutra (tiempo de reverberación moderado) y con acústica variable. Gracias a la instalación de paneles móviles o desmontables consiguen adecuar la acústica de la sala al instrumento que deseen grabar (esta es la opción más utilizada por los estudios en la actualidad).

INSTALACIONES - Al tratarse de una sala donde se grabarán sonidos hay que conseguir que el ruido adicional producido sea el mínimo, siendo necesaria la instalación de equipos de ventilación silenciosos, iluminación con un diferencial independiente, lejanía de tuberías, etc.

capítulo 3 - Especificaciones técnicas en un equipo de audio

57

capítulo 3 - ESPECIFICACIONES TÉCNICAS EN

UN EQUIPO DE AUDIO


3.1 - LA CADENA DE AUDIO El proceso de grabación comienza cuando captamos con uno o varios micrófonos la señal que queremos grabar, y termina cuando finalmente escuchamos dicha señal ya tratada y procesada, a través. Entre estas dos etapas, la señal ha ido pasando por diferentes equipos (preamplificador, conversor A/D, mezclador, software de grabación, ecualizadores, compresores, etc.) uno tras otro, cada uno de los cuales ha modificado alguna característica de la señal inicial. A esta sucesión de equipos por los cuales pasa la señal desde su grabación hasta su reproducción final la denominamos la cadena de audio.

Para asegurar la calidad sonora en todo el proceso, necesitamos conocer las prestaciones objetivas de cada uno de los equipos en lo que al tratamiento de señal se refiere. La cadena de audio tendrá la calidad del peor de sus elementos, es por eso que debemos utilizar siempre equipos de la máxima calidad posible. ¿Como sabemos si un equipo se ajusta en calidad y prestaciones a lo que necesitamos? Existen una serie de medidas y parámetros que se entregan con todos los equipos, y que nos servirán para evaluar de forma objetiva y científica la calidad del mismo. Dependiendo del tipo de equipo, las especificaciones suministradas pueden ser distintas50, pero hay algunas de ellas que son comunes a todos, ya que son las más importantes: La respuesta en frecuencia, la característica de distorsión, el rango dinámico, la relación SNR y la diafonía.

50 Por ejemplo, un micrófono no tendrá los mismos parámetros que un altavoz, aunque si compartan los más importantes

Fig. 42 - La cadena de audio, las diferentes rutas que puede recorrer la señal


59

3.2 - RESPUESTA EN FRECUENCIA

"Se llama respuesta en frecuencia al comportamiento de un dispositivo de audio frente a las distintas frecuencias que componen el espectro audible (20 Hz a 20 kHz)" 51 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, etc. Todos los dispositivos manejan señales en el rango de frecuencias audibles, pero no reaccionan igual ante todas ellas. De igual forma que el oído humano no escucha igual todas las frecuencias, los micrófonos tampoco son igual de "sensibles" a todas las frecuencias, ni los amplificadores trabajan igual en todas las frecuencias, ni los altavoces son capaces de reproducir todas las frecuencias con igual definición. En definitiva, el rendimiento de un equipo de audio no será igual en todas las frecuencias del espectro audible. Ejemplo:

Por ejemplo, la mayoría de los equipos HI-FI domésticos vienen equipados con altavoces de doble bocina. La bocina más grande (woofer) posee una buena respuesta ante las frecuencias graves, mientras que la más pequeña (tweeter) tiene mejor respuesta para frecuencias agudas. Combinando las dos, conseguimos reproducir la totalidad del espectro.

3.2.1 - CURVA DE RESPUESTA EN FRECUENCIA

Estas variaciones de respuesta de los equipos de audio conforme varía la frecuencia de la señal se miden en decibelios, y se suelen representar gráficamente. Esta representación es lo que conocemos como curva de respuesta en frecuencia, y estos son los ejes de coordenadas utilizados:

51 Definición extraída del curso "Grabación profesional" impartido por la Escuela cinematográfica de Madrid

Fig. 43 - Respuesta en frecuencia del mítico micrófono NEWMANN U87


EJE HORIZONTAL - Frecuencia (Hz): Se representan las frecuencias del rango audible, habitualmente en forma logarítmica (similar a como el oído escucha). Es lo habitual que la gráfica abarque todo este rango (20 Hz a 20 kHz), pero esto puede cambiar en función del sistema que estemos caracterizando (por ejemplo, la gráfica de un subwoofer deberá empezar en 20 Hz, pero no será necesario que se extienda mas allá de 1 ó 2 kHz).

EJE VERTICAL: Se representan las variaciones de nivel expresadas en decibelios. En este caso, la cantidad de divisiones que hagamos del eje dependerá del grado de definición de los datos a representar en la gráfica.

Una vez explicados los ejes utilizados, vamos a explicar con más detalle qué se representa exactamente en una curva de respuesta en frecuencia, y como se elabora la gráfica característica de cualquier equipo de audio.

3.2.2 - ELABORACIÓN DE LA GRÁFICA DE RESPUESTA EN FRECUENCIA

En cualquier equipo de audio profesional, la curva de respuesta en frecuencia es uno de los documentos que podemos encontrar en el manual de especificaciones técnicas que lo acompaña. Como ya hemos explicado, esta gráfica nos explica como variará el rendimiento del equipo en función de la frecuencia de la señal acústica que lo alimente. Por tanto, es de vital importancia comprobar que la respuesta en frecuencia del equipo satisface nuestras necesidades.

Sabemos que en la gráfica se representan variaciones de respuesta frente a

variaciones de frecuencia, pero ¿a qué nos referimos exactamente cuando hablamos de variaciones de respuesta?. Al usar el decibelio como unidad podríamos pensar erróneamente que estos valores se obtienen de comparar la potencia acústica a la entrada con la potencia acústica a la salida, pero no es así. La gráfica es una representación cualitativa y no cuantitativa; solo se pretende decir que el rendimiento en una frecuencia f1 es X dB mejor (o peor) que en otra frecuencia f2 diferente.

Es evidente pues, que para elaborar una gráfica cualitativa necesitamos de un valor de referencia, para poder comparar con él el resto de medidas obtenidas. Por convenio usamos como frecuencia de referencia fref=1 kHz. Se toma esta frecuencia porque al ser un valor "centrado" del rango suponemos que la mayoría de los equipos funcionarán relativamente bien en este punto. El NPS52 medido a la salida cuando alimentamos al dispositivo con una señal pura de 1 kHz será nuestro valor de referencia. Los NPS medidos a otras frecuencias serán comparados con este valor para elaborar la gráfica.

52

El concepto NPS o Nivel de Presión Sonora ha sido explicado en el apartado 4 del capítulo 1


61

Expliquemos por tanto los pasos a seguir para elaborar la gráfica de respuesta en frecuencia de cualquier dispositivo de audio:

1. Inyectamos como entrada al equipo de audio una señal acústica de 1 kHz de frecuencia (frecuencia de referencia).

2. Medimos el nivel de presión sonora NPS53 a la salida del sistema. Este será nuestro valor de referencia NPSref. En la gráfica, hacemos corresponder la frecuencia f=1 kHz con el valor 0 dB.

3. Posteriormente haremos un barrido por todas las frecuencias del espectro audible, midiendo para cada frecuencia de entrada el valor NPS a la salida. Estos valores serán comparados con nuestro valor de referencia NPSref, y la diferencia resultante será el valor expresado en la gráfica para cada frecuencia (en dB).

A continuación se muestra un posible ejemplo que nos ayudará a comprender mejor los tres pasos anteriormente descritos. Ejemplo:

En primer lugar medimos el NPS cuando a la entrada hay una señal de 1 kHz, obteniendo así el NPSref

Realizamos la misma medida para todas las frecuencias del espectro Para cada frecuencia, calculamos la diferencia entre su NPS y el NPSref, obteniendo así

su valor correspondiente en la gráfica.

53

El concepto NPS o nivel de presión sonora ha sido detalladamente explicado en el primer capítulo

Fig. 44 - Tabla de medidas para la elaboración de la gráfica de respuesta en frecuencia de un dispositivo


EJEMPLO PRACTICO - RESPUESTA EN FRECUENCIA DE UN ALTAVOZ GENÉRICO:

Ahora que ya sabemos cómo se elabora la curva de respuesta en frecuencia para cualquier equipo de audio, estamos capacitados para interpretar los resultados obtenidos. Vamos a utilizar como ejemplo una gráfica correspondiente a un altavoz genérico de frecuencias medias54.

Si observamos la gráfica, comprobamos que, tal y como era de esperar, a la frecuencia de referencia fref=1 kHz le corresponde el valor 0 dB (hemos explicado el motivo anteriormente).

A la vista de la gráfica, podríamos decir que este altavoz tiene una respuesta

en frecuencia de 450 Hz a 4 KHz, con una variación de +/- 3dB. Para todas las frecuencias cuyo valor correspondiente sea menor a -10 dB, podemos decir que el dispositivo no trabaja en esas frecuencias.

De este altavoz conocemos, a través de la gráfica de respuesta en frecuencia,

que si es alimentado con dos señales de igual nivel, una por ejemplo de 800 Hz y otra de 4 kHz, a la salida 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

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.

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

54

Un altavoz de cualquier equipo de sonido casero

Fig. 45 - Respuesta en frecuencia de un altavoz genérico de frecuencias medias


63

(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.

EJEMPLO PRACTICO - RESPUESTA EN FRECUENCIA DE UNA CADENA DE ELEMENTOS:

El apartado anterior ha tenido como ejemplo un altavoz genérico; sin embargo todos los aparatos de audio tienen su respuesta en frecuencia característica. En una cadena de audio, 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 conectados en serie los siguientes equipos de audio:

1. Un reproductor de CD cuya señal cubre casi todo el espectro de audio (rojo).

2. La señal de este entra en un amplificador con una respuesta en frecuencia

definida (verde). 3. La señal que sale del amplificador ataca a un sistema de altavoces con otra

respuesta definida (morado).

La respuesta en frecuencia del conjunto de aparatos conectados en cadena será la suma en dB de las respuesta particulares, y se muestra en la siguiente figura (en 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, quedando finalmente la respuesta total de los tres sistemas en cadena de esta forma:

Fig. 46 - Respuesta en frecuencia particular de tres elementos (CD, amplificador y altavoces)


Como se ha dicho, todos los elementos por los que pasa la señal de sonido en una cadena de sistemas de audio van dejando su huella en el espectro de la señal, recortándola y limitándola. Por este motivo, es de vital importancia que todos los equipos 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 de la cadena de audio, 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.

Fig. 47 - Respuesta en frecuencia conjunta de la cadena de elementos


65

3.3 - DISTORSION Idealmente, todas las componentes espectrales de cualquier señal que pase por un equipo de audio deben sufrir como único efecto el mismo retardo y la misma modificación proporcional en amplitud dentro de su anchura de banda. Cualquier efecto distinto causado a sus características se considera distorsión. "En el sentido más general, existe distorsión cuando la señal que sale de un equipo no es la misma que entró. Por tanto, la distorsión puede definirse como la deformación que ha sufrido una señal tras su paso por el sistema"55 La distorsión es otra medida de calidad de uso generalizado y suele ser dada por el fabricante. Hay dos tipos fundamentales de distorsión en función de cómo afecta esta al espectro de la señal; distorsión lineal y distorsión no lineal.

1. DISTORSION LINEAL: La distorsión lineal es aquella que no modifica las componentes espectrales de la señal sobre la que se aplica; esto es, la banda ocupada por la señal es la misma con y sin distorsión. Hay dos tipos de distorsión lineal; distorsión de amplitud y distorsión de fase. La distorsión lineal puede eliminarse mediante el uso de ecualizadores o compensadores de fase.

2. DISTORSION NO LINEAL: La distorsión no lineal es aquella que genera componentes de frecuencias nuevas que no existían en la señal original. Hay dos tipos diferentes de distorsión no lineal; la distorsión armónica y la distorsión de intermodulación. La distorsión no lineal resulta mucho más perjudicial que la lineal, ya que una señal afectada por ella no puede ser corregida con ningún método.

55

Definición extraída de la web de la compañía de audio profesional Audio-Téchnica

DISTORSION LINEAL

Distorsión de Amplitud

Distorsión de Fase

DISTORSION NO LINEAL

Distorsión Armónica THD

Distorsión de Intermoduladión IMD

Fig. 48 - Tipos de distorsión


3.3.1 - DISTORSION LINEAL DE AMPLITUD

"Cuando el sistema amplifica o atenúa la señal de entrada, pero no lo hace por igual en toda la banda de frecuencias, decimos que la señal ha sufrido distorsión lineal de amplitud"56. Aparece cuando la señal a la salida del equipo no guarda la misma relación de amplitud entre las distintas frecuencias que la señal de entrada. Ejemplo:

Por ejemplo, a la entrada la señal tiene 10 dB de diferencia entre la banda de octava de 1 kHz. y la de 2 kHz, pero a la salida la diferencia es de 20 dB. Sabemos pues que se ha producido distorsión de amplitud.

La respuesta en frecuencia es una representación de la distorsión de amplitud que introduce un sistema. 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. La distorsión en amplitud más común y con la que más tendremos que pelear es la denominada distorsión por recorte, también conocida como saturación de la señal.

DISTORSION POR RECORTE:

Existe un tipo concreto de distorsión de amplitud, que se llama distorsión por recorte. Aparece en los equipos que amplifican la señal cuando trabajan por encima de sus posibilidades y es fácilmente detectable, ya que consiste en un "recorte" de la forma de onda. La distorsión por recorte también es conocida como saturación. Se produce porque al amplificador se le exige que amplifique la señal tanto, que los valores de tensión de pico de la señal demandados son superiores a los valores de tensión que suministra la fuente de alimentación. Según un principio de la electrónica, el máximo valor de tensión que puede ofrecer un equipo es igual al valor que le suministra la fuente de alimentación (Vcc). Para seguir cumpliendo este principio la señal a la salida se recorta para valores superiores a los de la tensión de la fuente. 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.

56

Definición extraída del manual de especificaciones del micrófono Shure-SM57


67

3.3.2 - DISTORSION LINEAL DE FASE

"Aparece distorsión lineal de fase cuando el sistema modifica la fase de la señal de entrada, pero no lo hace igual para todas las frecuencias"57, es decir, 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 de eliminar. Los aparatos equipos de audio 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.

3.3.3 - DISTORSION ARMÓNICA THD Un equipo introduce distorsión armónica THD (Total Harmonic Distortion) cuando a la salida, además de las componentes frecuenciales de la señal de entrada, aparecen armónicos de la misma, es decir, componentes de frecuencias múltiplos de la frecuencia principal.

57

Definición extraída del manual de especificaciones del micrófono Shure-SM57

Fig. 49 - Distorsión por recorte o saturación


"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..."58. 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. Esta suele ser la frecuencia usada para media la distorsión 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 cada uno de los armónicos (en dB), se comparan con la energía del tono puro original y se calcula el porcentaje de energía que aportan los armónicos con respecto del total. Cuanto mayor nivel tienen los armónicos, mayor es la distorsión armónica introducida 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:

Donde:

o V1, V2, V3... son las amplitudes en voltios de las distintas frecuencias armónicas o Vo es la amplitud del tono de frecuencia 1 kHz.

58

Definición extraída del manual de especificaciones de la consola SOLID STATE LOGIC AWS900

Cálculo de la Distorsión Armónica THD

Fig. 50 - Distorsión armónica a la salida de un amplificador


69

3.3.4 - DISTORSION DE INTERMODULADION IMD

"Conocemos como intermodulación a la modulación en amplitud no deseada de señales formadas por dos o más frecuencias diferentes. La intermodulación entre cada componente generará tonos adicionales en frecuencias que no son, en general, armónicos de ninguna de ellas, ni tampoco entre sí. Estas nuevas frecuencias se corresponderán a menudo con la suma y la diferencia de las frecuencias originales". 59 Las señales de audio con las que habitualmente trabajamos no son espectralmente puras, sino que están formadas por componentes a distintas frecuencias. Cuando la mayor parte de la densidad espectral de energía de nuestra señal de audio está concentrada en algunas frecuencias concretas, es muy posible que se produzca intermodulación entre estas componentes, generando tonos a frecuencias indeseadas, que se traducirán lógicamente en un empeoramiento de la calidad sonora (sonarán cosas que antes no estaban, se está añadiendo ruido). 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 (barras azules) y las posibles frecuencias de intermodulación (barras rojas).

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 múltiplos de la más baja (8K +/- n·250), Donde "n" toma valores de 1, 2, 3... La distorsión de intermodulación se mide en porcentaje (%), y se calcula del mismo modo que lo hacemos con la distorsión armónica, es decir, midiendo la tensión de las frecuencias de intermodulación y aplicando la siguiente fórmula:

59

Definición extraída del texto "Amplificadores de Audio", publicado por la Escuela Superior de Ingenieros de Bilbao

Fig. 51 - Espectro de dos tonos puros (250 Hz y 8 kHz) y sus posibles frecuencias de intermodulación


Donde:

o Vi son las amplitudes en voltios de las distintas frecuencias de intermodulación o Vo es la amplitud del tono de frecuencia 8

Cálculo de la Distorsión de Intermodulación


71

3.4 - RANGO DINÁMICO Y RELACION SEÑAL A RUIDO Antes de explicar los conceptos rango dinámico y relación señal a ruido, es importante conocer una serie de especificaciones que definen el comportamiento dinámico de cualquier equipo de audio:

NIVEL MAXIMO O NIVEL DE PICO (NM): Es el máximo nivel de audio soportado por el equipo. En equipos analógicos coincide con la tensión suministrada por la fuente de alimentación. Cualquier señal de nivel sonoro superior al NM provocaría una saturación.

NIVEL MINIMO (Nm): Es el mínimo nivel de señal de audio que el equipo puede interpretar. Una señal de nivel inferior al Nm no sería ni siquiera detectada por el aparato. Este nivel coincide con el nivel de ruido inherente al equipo, el ruido intrínseco que poseen todos los aparatos electrónicos debido a la circuitería.

NIVEL NOMINAL (NN): Es el punto óptimo de trabajo, es decir, el nivel de señal para el cual el equipo funciona a pleno rendimiento y ofreciendo mejores resultados. El NN ha de estar lo suficientemente lejos del NM (para no correr riesgo de saturación) y del Nm (de forma que se supere ampliamente el nivel de ruido). Existen dos valores NN estandarizados: +4 dBu (para uso profesional) y -10 dBv (para uso casero).

HEADROOM (HR): Es la diferencia existente entre el NIVEL MAXIMO (NM) y el NIVEL NOMINAL (NN). Al tratarse de un rango, se mide en dB. También es conocido como margen de sobrecarga, y a efectos prácticos nos da una de cuánto podemos "exprimir" nuestro equipo por encima del NIVEL NOMINAL sin que sature.

3.4.1 - RANGO DINAMICO El rango dinámico (RD) define la variación en dB entre el nivel de ruido y nivel de distorsión60 que un equipo de audio puede manejar. Por lo tanto, el equipo funcionará correctamente siempre y cuando la señal de audio se encuentre entre estos niveles de potencia. En audio profesional, esta es una de las especificaciones más importantes; cuanto mayor sea el rango dinámico, mejor será el equipo.

60

Nivel a partir del cual la distorsión armónica empieza a ser detectable por el oído


Haciendo uso de los niveles anteriormente descritos, el RANGO DINÁMICO se corresponde con la diferencia entre el NIVEL MAXIMO (NM) Y EL NIVEL MINIMO (Nm).

Ejemplo:

El micrófono Neumann TLM-109 posee un NIVEL MÁXIMO (NM) de 114 dB y un NIVEL MINIMO (NM) de 12 dB. Hallando la diferencia entre ambas deducimos de inmediato que el RANGO DINÁMICO (RD) es de 102 dB.

3.4.2 - RELACION SEÑAL A RUIDO (SNR)

"La relación señal ruido (en inglés Signal to noise ratio SNR o S/N) es la diferencia entre el nivel de la señal y el nivel de ruido a la salida del equipo"61 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. La existencia de 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. En aparatos de audio profesional se especifican valores de SNR y no de ruido total porque el nivel de éste es más o menos perjudicial en función de cuál sea el nivel de la señal. La SNR 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. Acudiendo a los niveles anteriormente descritos, coincide con la diferencia existente entre el NIVEL NOMINAL (NN) y el NIVEL MINIMO (Nm). Al igual que el rango dinámico, la relación señal a ruido se mide en dB. 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.

61

Definición extraída del curso "Audio Digital en Pro-Tools", impartido por la fundación AVA.


73

Ejemplo:

Especificaciones dinámicas de la consola Behringer UB2442FX-PRO 62 Datos del manual:

Nivel Máximo (NM) = +12 dBu Nivel Nominal (NN) = 0 dBu Relación Señal Ruido (SNR) = 110 dB

Solo se especifican estos 3 parámetros, ya que todos los demás pueden calcularse haciendo uso de ellos:

HeadRoom(HR) = NM - NN = 12 dB - 0 dB = 12 dB

Rango Dinámico(RD) = HR + SNR = 12 dB + 110 dB = 122 dB

Nivel Mínimo (Nm) = NN - SRN = 0 dBu - 110 dBu = 110 dBu

62

Especificaciones reales extraídas del manual de la consola Behringer UB2442FX-PRO


3.5 - DIAFONIA O CROSSTALK Según la teoría de campos: "Diafonía es un trastorno causado por los campos eléctricos o magnéticos de una señal de telecomunicaciones que afectan a una señal en un circuito adyacente. En algunos textos aparece el término crosstalk"63 Desde el punto de vista del audio, solo aparece diafonía en los equipos estéreo, y consiste en que a la salida de uno de los canales (canal perturbado) se obtiene parte de la señal que está entrando al otro (canal perturbador). El efecto contrario se conoce como separación entre canales64.

Debido a la cercanía física de la electrónica que compone cada canal, y por culpa de las inducciones magnéticas y otros fenómenos magnetoeléctricos, 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, mayor diafonía y por lo tanto menor separación entre canales. Este es un parámetro a tener en cuenta sobre todo en amplificadores o etapas de potencia, ya que estos equipos manejan elevadas tensiones e intensidades que provocan fuertes inducciones. En el resto de equipos estéreo se manejan intensidades menores, por lo que la diafonía no suele alcanzar valores relevantes. Para la medida de la diafonía se envía por el circuito perturbador una señal de un nivel NPS conocido, y se mide el nivel NPS recibido en el circuito perturbado (por supuesto en dB). El circuito de audio es simplex65 y unidireccional (solo se transmite una señal en cada momento, y siempre en el mismo sentido), por eso cuando hablamos de diafonía nos referimos a la diafonía de extremo lejano o telediafonía66.

63

Definición extraída del curso "Audio Digital en Pro-Tools", impartido por la fundación AVA. 64

Un equipo con un valor alto de diafonía tendrá poca separación entre canales, y viceversa. 65

Circuito o sistema de transmisión que sólo permite enviar señales en un sentido. 66

Diafonía medida en el extremo contrario al que sirvió de entrada a le señal perturbadora.

Fig. 52 - Descripción gráfica de la diafonía o crosstalk


75

El fabricante suele proporcionar valores de diafonía de dos formas diferentes:

El valor en dB de la diafonía en algunas frecuencias concretas (habitualmente 250 Hz, 1 kHz y 10 kHz)

"Diafonía inferior a n dB", especificando el máximo valor de diafonía alcanzable sea cual sea la frecuencia.

Ejemplo:

En las especificaciones técnicas de la interfaz de audio M-AUDIO FAST TRACK PRO aparece como medida de diafonía: De canal a canal de diafonía < -110 dB Se está usando el segundo de los métodos descritos arriba. Sabemos que sea cual sea la frecuencia o canal, el máximo valor de diafonía alcanzable es -110 dB.


capítulo 4 - Grabación de sonidos y microfonía

77

capítulo 4 - GRABACIÓN DE SONIDOS Y

MICROFONÍA


4.1 - EL MICROFONO - DEFINICION Y CARACTERISTICAS Si hay un momento crucial durante el proceso de grabación (ya sea en estudio o en directo), este es el de la captación del sonido. Nos encontramos seguramente ante el punto más importante de toda la grabación, y posiblemente también ante el más complicado. Si no conseguimos grabar un sonido con la suficiente limpieza y nitidez, difícilmente conseguiremos después una mezcla satisfactoria. Los defectos en la grabación resultan prácticamente imposibles de arreglar mediante procesamientos posteriores de la señal. Sin embargo, una buena toma no necesitará prácticamente ningún tratamiento (compresión, ecualización, etc.), porque como dicen los técnicos ... "sonará sola". Para poder captar cualquier tipo de sonido (una voz, un instrumento o cualquier sonido de nuestro alrededor), necesitamos de algún sistema que nos permita transformar las variaciones de presión en el aire (las ondas sonoras) en una señal eléctrica que pueda ser manipulada y posteriormente almacenada en algún soporte, ya sea en formato analógico o digital. Los micrófonos son los sistemas que cumplen esta labor. "Un micrófono es un elemento capaz de captar ondas sonoras convirtiendo la potencia acústica en potencia eléctrica de similares características ondulatorias"67 Para ello se necesita la combinación escalonada de dos tipos de transductores68. El primero de ellos consiste en una fina lámina, denominada diafragma. Su misión es transformar las variaciones de presión (ondas sonoras) en vibraciones mecánicas, es por tanto un transductor mecano-acústico. El segundo transforma las vibraciones mecánicas recibidas en magnitudes eléctricas, es por tanto un transductor electro-mecánico. El conjunto formado por los dos transductores anteriores (el micrófono) puede considerarse equivalente a un transductor electro-acústico.

TRANSDUCTOR ELECTRO-ACÚSTICO

67

Definición extraída del "Curso de Acústica" impartido por la Universidad del País Vasco en el año 2003. 68

Un transductor es un dispositivo capaz de convertir un tipo de energía de entrada, en otro tipo de energía diferente a la salida.

TRANSDUCTOR

MECANO-

ACÚSTICO

TRANSDUCTOR

ELECTRO-

MECÁNICO

Potencia

mecánica Potencia

eléctrica

Potencia

acústica (onda

de presión)

Fig. 53 - Diagrama de transductores que conforman un micrófono


79

Actualmente encontramos en el mercado una infinidad de micrófonos diferentes, cada uno con unas características y especificaciones diferentes. De entre todas sus características, hay dos principales que son las que usamos para distinguir y clasificar los micrófonos en tipos; el tipo de transductor que utilizan y su diagrama polar.

Mas adelante se explicarán en profundidad estas dos clasificaciones, analizando las características de cada tipo de micrófono y la utilización practica que se suele hacer de cada uno. Como paso previo a cualquier clasificación, es necesario conocer una serie de características técnicas que describen el comportamiento tanto dinámico como frecuencial de cada micrófono. Cada microfono vendrá acompañado de una hoja de características técnicas, donde podremos consultar todos estos parámetros. Dependiendo de estos valores, sabremos si un microfono es de mala, buena o excelence calidad, y ademas podremos elegir uno u otro en función del uso que vayamos a darle durante la grabación.

4.1.1 - PARAMETROS DE UN MICROFONO

RESPUESTA EN FRECUENCIA:

El concepto de respuesta en frecuencia para un equipo de audio ha sido ya explicado en el tema anterior69. En el caso concreto de un micrófono, este es uno de los parámetros más importantes. "La respuesta en frecuencia de un micrófono indica la sensibilidad del mismo a cada frecuencia" Los micrófonos no tienen la misma sensibilidad para cada ángulo de incidencia (después explicaremos los patrones polares) ni para cada frecuencia de sonido, por lo que resulta difícil conseguir una respuesta uniforme en todo el espectro.

69

El concepto respuesta en frecuencia ha sido explicado en el apartado 2 del capítulo 3.

Segun el tipo de transductor

Dinámicos

De cinta

De condensador

Segun el diagrama polar

Omnidireccionales

Bidireccionales

Cardioides

Fig. 54 - Tipos de micrófonos según su transductor y su diagrama polar


El micrófono consta de un diafragma que vibra cuando incide sobre él una onda sonora. Como es lógico, la longitud de onda del sonido incidente influye en el comportamiento del diafragma, según la relación de tamaño que haya entre ambos70. Es por esto que el comportamiento varía con la frecuencia (longitud de onda) del sonido.

Con todos los micrófonos se entrega una hoja con la curva de respuesta en frecuencia del mismo. Tal y como hemos dicho antes, esta curva resulta de vital importancia, ya que escogeremos un micrófono u otro dependiendo del sonido que deseemos grabar (buscaremos aquel que sea más plano en la zona del espectro que nos interese).

Para el caso de los micrófonos, el margen de frecuencia71 se entiende como aquella zona de la respuesta en frecuencia en la cual el micrófono reproduce con el mismo nivel (zona plana), 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.

Ejemplo:

En la gráfica se muestra la curva de respuesta en frecuencia de un micrófono, para todo el espectro. El margen de frecuencia aproximado sería el comprendido entre 50 Hz y 15 kHz, con una variación de ± 3dB.

Debido al pequeño tamaño de los diafragmas de los micrófonos y su pequeña masa, la mayoría de ellos tienen un amplio margen de frecuencia (una curva de respuesta en frecuencia bastante plana en casi todo el espectro). Esto quiere decir que podemos utilizar prácticamente cualquier micrófono para grabar cualquier sonido. Lo contrario ocurre con los altavoces, donde es necesario emplear varios para cubrir todo el espectro de audio.

70

Cuanto más pequeño sea el diafragma, peor reaccionará ante las longitudes de ondas grandes, es decir, un diafragma pequeño

"escucha" mal las frecuencias graves.

Fig. 55 - Ejemplo de respuesta en frecuencia de un micrófono


81

SENSIBILIDAD:

La sensibilidad es un parámetro fundamental, ya que nos da una idea de cómo responde el micrófono dependiendo del nivel de presión sonora a la entrada, o lo que es lo mismo, la capacidad del micrófono para reaccionar ante sonidos débiles.

"Se define como sensibilidad de un micrófono a la tensión de salida en circuito abierto obtenida en el mismo (expresada en dB referidos a un voltio con una presión de un dina/cm2) cuando a la entrada tenemos una señal de referencia, de presión y frecuencia conocidos. La sensibilidad es directamente proporcional al tamaño del diafragma"72. Cada fabricante usa una señal de referencia diferente a la entrada, motivo por el cual las medidas de sensibilidad de diferentes micrófonos no siempre son comparables. No obstante, la referencia de entrada más estandarizada es una señal de 1 kHz de frecuencia y una presión sonora de 74 dB SPL. El nivel de referencia a la salida (1 voltio) es superior a la tensión de salida del micrófono, por lo que al hacer la comparación, la sensibilidad resultante (en dB) será negativa. Cuanto menos negativo sea el valor de sensibilidad, más sensible será el micrófono.

Ejemplo:

un micrófono con una sensibilidad de –55 dB proporcionará más señal a las terminales de entrada (será más sensible) que otro con una sensibilidad de –60 dB.

La sensibilidad del micrófono no influye en su calidad sonora, ni en su respuesta en frecuencia, pero juega un papel muy importante de cara a la etapa de preamplificación. Los micrófonos entregan a su salida unos niveles de tensión débiles (-60 dB aprox.), por lo que es imprescindible el uso de un preamplificador73 a la salida. Cuanto peor sea la sensibilidad del micrófono utilizado, más débil será la señal entregada al preamplificador y mayor será el nivel de ganancia de entrada que tendremos que usar, aumentando de esta manera el ruido de fondo que produce la electrónica de los preamplificadores. Un micrófono con mayor sensibilidad necesitará una ganancia menor, reduciendo así el ruido de fondo. Este ruido puede no tener demasiada importancia cuando solo usamos un micrófono y lo que estemos grabando no requiera una calidad importante. Sin embargo, cuando se utilizan muchos micrófonos (algo muy común en grabaciones grupales y actuaciones en directo), el nivel de ruido de fondo

72

Definición extraída de la web de la compañía de audio profesional Audio-Téchnica. 73

Los preamplificadores de micrófonos son más conocidos como "previos de micro", y serán analizados a fondo en temas

siguientes.


producido en cada canal se va sumando a los demás, y el resultado puede ser realmente problemático, sobre todo cuando estemos grabando en soporte digital.

RUIDO PROPIO:

Cualquier aparato electrónico tiene un nivel de ruido propio, llamado ruido eléctrico. El ruido propio en un micrófono es el que produce cuando no hay ninguna perturbación externa que mueva el diafragma (cuando no hay ningún sonido a la entrada). El origen de este ruido depende del tipo de transductor utilizado:

En micrófonos de condensador se corresponde mayoritariamente al ruido generado en el preamplificador situado en el propio cuerpo del micrófono.

En micrófonos de cinta, este ruido es provocado por la excitación térmica de los portadores de carga en la cinta o en la bobina móvil, así como en el propio cableado del transformador de salida.

Esta medida se realiza normalmente en una cámara anecoica74 y se especifica como un valor de presión sonora (en dB SPL), equivalente a una fuente sonora, que colocada a la entrada del micro, hubiese generado a la salida una tensión de valor igual a la producida por el ruido. Para expresar el nivel de ruido propio usaremos la ponderación A75, asemejando así la medida a cómo lo escucharía un oído humano, de este modo la medida del ruido propio se aportará en dBA. Es importante escoger micrófonos poco ruidosos, ya que en la práctica no usaremos uno solo, sino varios, con lo que los ruidos se suman.

Valores de ruido propio por encima de 40 dBA serán considerados inaceptables. Ese micrófono no podrá ser utilizado para grabación de audio profesional.

Un valor de ruido propio cercano a los 30 dBA será considerado aceptable, pero no excelente.

Valores de ruido propio por debajo de 20 dBA serán considerados excelentes. Estos valores tan bajos de ruido sólo se obtienen en micrófonos de alta calidad y precio elevado.

74

Cámara acústica totalmente libre de reflexiones, usada para mediciones de las características de dispositivos de audio

profesional. 75

La ponderación A ha sido explicada en el apartado 4 del capítulo 1.


83

MAXIMO NIVEL DE PRESION SONORA

En el capítulo anterior se ha explicado en qué consiste la distorsión armónica76. Los micrófonos introducen distorsión armónica cuando la señal de entrada alcanza un nivel de presión determinado. En los micrófonos, este tipo de distorsión comienza a considerarse "crítica" cuando a la salida supone al menos un 3% de la señal total (THD%=3%), ya que en ese punto empieza a ser audible. El nivel de presión sonora a la entrada que provoque este valor de la distorsión es el máximo nivel de presión sonora. Cualquier valor de entrada superior a este máximo provocará que a la salida la señal se oiga distorsionada, lo cual resulta inaceptable. Dependiendo del tipo de micrófono que estemos usando y su proceso de fabricación, podrá soportar mayores o menores niveles de presión sin provocar distorsión:

Los micrófonos dinámicos soportan grandes niveles de presión sonora de entrada sin distorsionar la señal.

Los micrófonos de cinta son muy vulnerables a niveles de presión altos, tanto que pueden llegar a sufrir daños internos irreversibles (hay riesgo de rotura si se usan en lugar con un elevado nivel de ruido).

Los micrófonos de condensador vienen equipados con un pequeño preamplificador interno, colocado tras el diafragma (después se explicará el funcionamiento). El diafragma soporta altos valores de presión sin distorsionar, pero puede generar niveles de señal muy elevados que sobrepasan los niveles del preamplificador, y es así donde se produce la distorsión.

El mínimo valor de presión sonora que debe soportar un micrófono para ser considerado profesional es de 120 dB SPL,

Micrófonos que soporten una presión sonora de 135 dB SPL serán considerados muy buenos.

Algunos micrófonos dinámicos se fabrican pensando en la grabación de instrumentos de percusión que emiten una potencia sonora muy alta, soportando incluso hasta 150 dB SPL de presión sonora máxima.

76

La distorsión armónica THD ha sido explicada en el apartado 2 del capítulo 3


RELACION SEÑAL A RUIDO

Este concepto ya ha sido explicado en el capítulo anterior77. Llegamos a la conclusión de que la relación señal a ruido de cualquier equipo de audio se corresponde con el margen existente entre el NIVEL NOMINAL (punto de funcionamiento óptimo) del mismo y el NIVEL MÍNIMO (ruido propio). En el caso concreto de un micrófono, para el cálculo de la relación SNR no utilizaremos el NIVEL NOMINAL, sino el MAXIMO NIVEL DE PRESION SONORA, por lo tanto la relación SNR será la diferencia entre ambos:

Relación SNRmicrófono (dB) = MAX. NIVEL DE PRESION SONORAmicrofono - RUIDO PROPIOmicrofono

Una relación SNR menor a 60 dB será inaceptable para su uso en grabación profesional de audio.

Se considerarán buenas relaciones SNR en torno a 75 dB.

Cualquier valor superior a los 85 dB de relación SNR será considerado excelente.

IMPEDANCIA DE SALIDA Una característica importante de un micrófono es su impedancia de salida. Ésta es una medida de la resistencia de circuito abierto interna del micrófono. Cuanto mayor sea la impedancia de salida de un micrófono, mayor resistencia se opone al paso de la corriente. Como cualquier valor de impedancia, se mide en ohmios. Para medir este parámetro se suele usar una señal de referencia a la entrada de 1 kHz de frecuencia. Dependiendo de la impedancia del micrófono, estos se clasifican en tres categorías:

1. BAJA IMPEDANCIA: de 50 a 1000 ohmios

2. MEDIA IMPEDANCIA: de 5000 a 15000 ohmios

3. ALTA IMPEDANCIA: más de 20000 ohmios

77 La relación señal a ruido SNR ha sido explicada en el apartado 2 del capítulo 3.

Cálculo de la relación SNR de un micrófono


85

La mayoría de los micrófonos utilizados en la actualidad son de baja impedancia. Trabajarán directamente conectados a las entradas de baja impedancia de los mezcladores o preamplificadores (entre 150 y 4000 ohmios), por lo que son ideales para la mayoría de equipos actualmente disponibles. Si alguien quiere conectar un micrófono de baja impedancia a una entrada de alta impedancia (50000 ohmios) necesitará usar un transformador de impedancia, que deberá colocarse tan cerca de la entrada electrónica como sea posible, ya que la mayoría de los cables de micrófono son de baja impedancia y balanceados a tierra. Con micrófonos de baja impedancia podremos usar cables de gran longitud sin perder calidad en la señal (ofrecen poca resistencia al paso de corriente). Si por contra usamos micrófonos de alta impedancia, el cable usado debe ser de corta longitud. Hoy en día prácticamente nadie utiliza micrófonos de alta impedancia, salvo en gamas muy baratas y de baja calidad.

EFECTO DE 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.

En ocasiones se aprovecha este efecto de forma creativa. Por ejemplo, a los cantantes con la voz poco profunda se les suele pedir que canten todo lo cerca del micrófono que sea posible, consiguiendo así una toma de voz con mayor peso y profundidad.

Fig. 56 - Efecto proximidad en los micrófonos 4011 y 4012 de la marca DPA Microphones


4.2 - DIRECTIVIDAD Y DIAGRAMAS POLARES La directividad representa la "capacidad que tiene un micrófono de recoger la señal en función de la orientación relativa de la fuente sonora. Este parámetro nos indica la sensibilidad con que es capaz el micrófono de captar el sonido procedente de una fuente dependiendo de la posición relativa de la misma, y del ángulo con el que incide la onda sonora. La directividad es una variable que depende de los tres ejes espaciales".

4.2.1 - EL DIAGRAMA POLAR

La directividad de un micrófono se representa gráficamente mediante los diagramas polares o diagramas de directividad. Estos diagramas representan la forma en que el micrófono "oye" en función de la dirección. Dependiendo de la construcción del micrófono y de sus características, cada uno tendrá un diagrama polar diferente. Ejemplo:

Las personas o los animales captamos mejor o peor los sonidos en función de la posición de la fuente. Cuando queremos escuchar mejor un sonido, giramos la cabeza hacia él, porque no oímos igual de bien desde todos los ángulos. Los mismo pasa con los micrófonos, que captarán mejor o peor la señal según la orientación del mismo con respecto a la fuente.

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. El diagrama polar de un micrófono cambia con la frecuencia, motivo por el cual los micrófonos suelen venir acompañados de sus diagramas polares a diferentes frecuencias.

Fig. 57 - Plantilla usada para dibujar el diagrama polar


87

Para obtener el diagrama polar de un micrófono realizamos las medidas oportunas en una cámara anecoica. Podemos usar dos métodos diferentes:

Comparación con tensión de referencia: Se coloca el micrófono en el interior de la cámara, y frente a él una fuente sonora que genera un tono constante a una frecuencia determinada. Estando el micrófono en el eje 0º con respecto a la fuente sonora (justo enfrente), se mide la tensión de salida del mismo, obteniendo así el valor de referencia (tensión de referencia a 0 dB). A continuación se va rotando el micrófono sobre su eje, variando el ángulo con respecto a la fuente sonora, y se van anotando los valores de tensión obtenidos a la salida. Una vez realizada la vuelta completa (360º), podemos dibujar el diagrama polar comparando los valores de tensión obtenidos con la tensión de referencia a 0 dB.

Espectrometría de retardo de tiempos: En este sistema, igualmente colocamos el micrófono frente a la fuente sonora. Iremos rotándolo en pasos de 10º, y en cada uno realizaremos una medida de la respuesta en frecuencia del mismo. Una vez realizado el giro completo (36 medidas), se procesan los resultados, obteniendo así el diagrama polar a las frecuencias deseadas.

Se muestran a continuación las posibles respuesta polares a las que en mayor o menor medida se ajustan todos los micrófonos:

Fig. 58 - De izquierda a derecha y de arriba a abajo: omnidireccional, cardioide, hipercardioide y bidireccional


RESPUESTA OMNIDIRECCIONAL: Tal y como vemos en el diagrama, el micrófono muestra la misma sensibilidad en los 360 grados. Recoge por igual el sonido sea cual sea la ubicación de la fuente en el espacio. Se suelen usar micrófonos omnidireccionales para grabar sonidos que estén muy repartidos espacialmente, como pueden ser orquestas, coros, bandas, etc. También suelen usarse como micrófonos auxiliares para grabar la acústica de sala (la reverberación típica de la sala de grabación).

RESPUESTA BIDIRECCIONAL: El micrófono presenta dos máximos de sensibilidad, localizados justo delante y detrás. No se captarán los sonidos laterales. Se suelen usar para grabaciones por parejas, situando a un intérprete a cada lado del micrófono.

RESPUESTA CARDIOIDE E HIPERCARDIOIDE: En cualquier caso, estamos ante diferentes variantes de lo que se conoce como respuesta direccional. El micrófono solo "escucha" lo que tiene justo enfrente, aislando cualquier sonido lateral o trasero. Podemos obtener respuestas cada vez mas direccionales (por este orden, cardioide, supercardioide, hipercardioide y ultracardioide), pero con el inconveniente de la aparición de un lóbulo de sensibilidad en la parte de atrás. Es necesario encontrar una relación de compromiso, ya que a mayor direccionalidad, mayor cantidad de sonido trasero estamos captando (mayor cantidad de sonido reflejado indeseado). Este es el tipo de micrófono más usado, tanto en estudio como en directo.

Para mejor entendimiento, se muestran a continuación los mismos diagramas polares en forma tridimensional:

Fig. 59 - Diagramas polares en forma tridimensional


89

4.3 - TIPOS DE TRANSDUCTORES Tal y como se adelantó en el primer apartado, podemos distinguir diferentes tipos de micrófonos dependiendo de la naturaleza del transductor que utilizan. Hemos llegado a la conclusión de que un micrófono es en definitiva un transductor acústico-eléctrico, es decir, un dispositivo que transforma una señal acústica en otra eléctrica de características similares. Dependiendo del sistema utilizado para transformar la energía acústica en energía eléctrica podemos distinguir principalmente tres tipos de micrófonos:

1. Micrófonos de bobina móvil o dinámicos

2. Micrófonos de cinta

3. Micrófonos de capacidad variable

4.3.1 - MICROFONOS DE BOBINA MOVIL O DINAMICOS

Para la conversión de energía se basan en el principio de inducción electromagnética78. El transductor está formado por una membrana o diafragma de plástico mylar79, unido a una bobina que se desplaza dentro de un campo magnético creado por un imán polarizado.

Cuando la membrana se mueve como consecuencia de la presión del aire incidente, la bobina a la que va unida se mueve también dentro del campo magnético presente, produciéndose entre los extremos de la misma una variación de tensión proporcional a la aceleración, o lo que es lo mismo, una corriente eléctrica proporcional a la presión sonora incidente en el diafragma. Si el diafragma se mueve lentamente, la corriente generada será pequeña. Si el movimiento es rápido se generará una corriente mucho mayor.

78

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz o voltaje en un medio

conductor móvil respecto a un campo magnético estático. 79

El plástico mylar (tereftalato de polietileno) es un polímero que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre

el ácido tereftálico y el etilenglicol, y es usado sobre todo en envases.

Fig. 60 - Transductor en un micrófono de bobina móvil

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotriz

http://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Reacci%C3%B3n_de_policondensaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_tereft%C3%A1lico

http://es.wikipedia.org/wiki/Etilenglicol


Estas son las características más importantes en un micrófono dinámico:

Son muy robustos, resistentes, duraderos y baratos Soportan niveles altísimos de presión sonora sin distorsionar la señal No necesitan alimentación externa para su funcionamiento Mala sensibilidad, no reaccionan bien ante sonidos débiles Respuesta en frecuencia poco lineal

Hay micrófonos de bobina móvil que utilizan dos membranas, una en la parte frontal y otra en la parte posterior, ambas señales se separan mediante un divisor de frecuencias. De esta forma se consigue mejorar mucho la respuesta en frecuencia del micrófono. Los micrófonos dinámicos son muy usados en la actualidad, sobre todo para alguna de estas tareas:

Sonorización de conciertos: Dada su robustez son perfectos para soportar largas giras, viajes, golpes, continuos montajes y desmontajes, etc. Son muy robustos ante las realimentaciones (acoplamientos)80.

Grabaciones en directo: No ofrecen la calidad de un micrófono de condensador, pero soportan bien los ruidos derivados de una grabación en directo (viento, público, posibles acoplamientos, movimiento de los músicos, etc.)

Grabación de instrumentos "ruidosos": Como hemos dicho antes, soportan niveles muy altos de señal sin saturar, y además reaccionan muy rápido ante sonidos impulsivos y puntuales. Estas características los hacen perfectos para grabar baterías o percusiones de cualquier tipo.

Dos de los micrófonos dinámicos más usados y con mayor renombre internacional desde hace muchos años son respectivamente el SHURE SM-57 y SM-58. El primero destaca por su versatilidad y calidad, tanto en directo como en estudio, mientras que el segundo se ha convertido en el micrófono estándar para voces en conciertos.

80

Se produce realimentación o acople cuando el micrófono recoge la señal que sale por los altavoces, realimentándose la señal de

entrada. Este fenómeno es fácilmente identificable por el molesto pitido que produce.

Fig. 61 - Shure SM-58 (arriba) y Shure SM-57 (abajo)


91

4.3.2 - MICROFONOS DE CINTA

Otro tipo de micrófonos basados también en la inducción magnética son los micrófonos de cinta. El principio de funcionamiento es similar al de los micrófonos de bobina móvil, salvo que ahora el diafragma y la bobina se sustituyen por una fina cinta corrugada o membrana metálica doblada en forma de zig zag, expuesta a las ondas sonoras tanto por delante como por detrás. Al igual que antes, la cinta se encuentra expuesta a un campo magnético permanente, producido por un imán polarizado.

Cuando la cinta vibra como consecuencia de las presiones ejercidas por las ondas sonoras, se genera una tensión entre los extremos del conductor que es proporcional a la velocidad de desplazamiento de la cinta, o lo que es lo mismo, se genera una corriente eléctrica proporcional a la velocidad de desplazamiento de la onda sonora incidente. Por este motivo, los micrófonos de cinta también son llamados micrófonos de velocidad o de gradiente de presión.

Algunas de las características más importantes de los micrófonos de cinta son:

Tienen una respuesta en frecuencia muy buena (bastante plana), pero con un margen de frecuencias muy limitado (40 Hz - 14000 Hz)

Son muy direccionales (solo reaccionan ante las ondas sonoras que incidan perpendicularmente a la cinta). No reaccionan ante sonidos laterales u oblicuos

Ofrecen gran calidad de sonido Son extremadamente sensibles a los golpes o a la humedad, por lo que

únicamente se usan en estudios y con sumo cuidado La impedancia de salida estándar para estos micrófonos es 200 ohmios Son relativamente caros

Los micros de cinta son muy utilizados en los estudios de grabación, porque ofrecen una enorme calidad de sonido, no obstante, presenta grandes inconvenientes. Aunque son grandes y pesados, son muy sensibles a las vibraciones producidas por su manipulación, lo que desaconseja su uso cómo micrófono de mano. Normalmente, sólo se utilizan para la toma de sonido estático y se sitúa anclado a un pedestal o colgado del techo.

Fig. 62 - Transductor en un micrófono de cinta


El uso de micrófonos de cinta en para grabaciones exteriores en directo se desaconseja absolutamente, ya que son muy sensibles al ruido provocado por el viento y saturan muy rápido si se sitúan muy cerca de la fuente de sonido.

Se muestran aquí dos famosos micrófonos de cinta, el Royer R-121 y el Beyerdinamic m60. El primero de ellos ha sido especialmente diseñado para su uso en directo, de ahí la carcasa metálica, mientras que el segundo es uno de los referentes en la grabación de guitarras acústicas en estudio.

4.3.3 - MICROFONOS DE CAPACIDAD VARIABLE

Son comúnmente conocidos como micrófonos de condensador o micrófonos electrostáticos. El transductor utilizado consta de dos placas metálicas paralelas separadas por un pequeño espacio. La placa frontal suele ser de plástico metalizado, actúa como diafragma, por lo que ha de ser ligera para poder ser movida por la presión acústica incidente. La placa trasera está fija. Estas dos placas forman un condensador81 Cuando la membrana superior se desplaza como consecuencia de las ondas sonoras, la distancia entre ambas placas varia y por tanto varia también la capacidad del supuesto condensador. Al variar la capacidad de forma proporcional a la presión incidente, también varia la tensión se circula por el condensador. La señal generada es muy débil, y la salida del condensador de muy alta impedancia, por esto es necesario instalar un preamplificador junto a la cápsula. Este preamplificador sirve para adaptar la impedancia de salida del condensador a un nivel más manejable, y también para aumentar el nivel de la señal generada, es decir, actúa como amplificador.

81

Un condensador es un componente capaz de almacenar energía eléctrica.

Fig. 63 - Micrófono Royer R-121 Fig.64 - Micrófono de Beyerdinamic m160


93

Los condensadores de estos micrófonos necesitan una tensión de polarización y los pre-amplificadores necesitan de una alimentación para funcionar. Por lo tanto, estos micrófonos necesitan ser alimentados eléctricamente para funcionar. Esta alimentación (tensión continua de 48 V) es conocida como alimentación fantasma o alimentación phantom, y puede ser suministrada de dos formas diferentes:

1. Mediante baterías instaladas en el interior del cuerpo del micrófono

2. Mediante una tensión continua suministrada por la mesa de mezclas a la que va conectado82. Esta tensión llega al micrófono por el mismo cable por el que circula la señal de audio. La señal de audio es variante y la de alimentación es continua, por lo que no interfieren y se separan fácilmente con un transformador.

Algunos micrófonos de condensador tienen un diafragma electret83, 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 o pila que alimente el pre-amplificador es todo lo necesario, haciendo estos micrófonos más compactos y pequeños. Los micrófonos de los ordenadores personales son electret.

82

No todas las mesas equipan alimentación fantasma, y algunas la equipan solo en alguno de sus canales. Si un canal no dispone

de alimentación phantom, no puede conectarse en él un micrófono de condensador. 83

Diafragma formado por un electrodo de plástico que no necesita alimentación.

Fig. 65 - Transductor en un micrófono de condensador

Fig. 66 - Micrófono de condensador electret


Estas son algunas de las características de los micrófonos de condensador:

Se pueden encontrar modelos con casi cualquier patrón direccional, e incluso algunos vienen equipados con un interruptor que permite elegir la direccionalidad84

Ofrecen la mejor respuesta en frecuencia (20 Hz - 18 kHz) El diafragma no lleva conectada una bobina como en los micrófonos

dinámicos, por lo que el movimiento de la membrana es mucho más sensible, y pueden recoger sonidos muy tenues sin problemas

Debido a su gran sensibilidad, saturan muy fácilmente ante sonidos intensos

Presentan una impedancia de salida muy alta, por lo que no podrán ir conectados a cables largos

Son muy frágiles ante la humedad y los cambios de temperatura Son muy caros

Los micrófonos de condensador son los más utilizados por los profesionales para grabaciones en estudio. Debido a su gran respuesta en frecuencia y sensibilidad se han convertido en el estándar de máxima calidad, quedando el resto de micrófonos reservados para aplicaciones concretas. Teniendo en cuenta que el tamaño del diafragma variará de unos micrófonos a otros, podemos encontrar modelos óptimos para la grabación de cualquier tipo de instrumento. Salvo excepciones, no suelen utilizarse en exteriores. De entre todos los micrófonos de condensador destacan especialmente dos por su calidad de sonido y polivalencia. El primero de ellos es el AKG 414, que se ha convertido en pieza obligatoria para cualquier estudio profesional, por su polivalencia y por disponer de varios patrones direccionales. El segundo es el Neumann U87, considerado el mejor micrófono de condensador de la historia, sobre todo por su calidez característica en la grabación de voces.

84

Son los llamados "micrófonos con diagrama polar intercambiable".

Fig. 67 - Micrófono AKG 414 Fig. 68 - Micrófono Neumann U87


95

4.4 - ELECCIÓN Y UBICACIÓN DE LOS MICRÓFONOS A no ser que solo trabajemos con sonidos extraídos de sintetizadores o samplers85, nos veremos obligados a usar un micrófono en algún momento de nuestra grabación, aunque sea para añadir alguna voz o sonido real a nuestras pistas secuenciadas. Tal y como hemos dicho al principio, el micrófono es el primer elemento de la cadena de grabación, nos permitirá "introducir" los sonidos del mundo real en nuestro sistema de grabación. La cadena de audio será tan buena como el más débil de los componentes, motivo por el cual el micro tiene una importancia primordial. Si empezamos utilizando un micrófono de mala calidad o un modelo inadecuado, luego podrás hacer poco para mejorar la calidad de la señal. El secreto no es usar un micro de gran calidad, es saber escoger el óptimo en cada momento y utilizarlo de la forma correcta. Un micrófono inadecuado dará malos resultados por muy bueno que sea, y en el caso de escoger el adecuado, solo funcionará correctamente si lo ubicamos de la forma correcta. He aquí los tres puntos importantes a la hora de realizar una buena grabación:

1. Escoger el micro adecuado en función de la grabación que vayamos a realizar (entorno, tipo de sala, tipo de instrumento, etc.)

2. El micrófono elegido debe ser de gran calidad (buena sensibilidad, buena respuesta en frecuencia, poco ruido propio, etc.)

3. Hemos de colocar el micro en la posición correcta, ya que un buen micro mal colocado no servirá de nada.

Por supuesto, todo lo que explicaremos a partir de ahora son unas pautas a seguir, que responden a lo que durante años se ha considerado como correcto, o a lo que generalmente ha dado mejores resultados. Pero en ningún caso estamos hablando de "verdades absolutas". La grabación es un arte, y como tal, lo más importante son las manos del artista, en este caso el técnico. Cada uno tiene su forma personal de trabajar, un sello propio, un sonido característico. Lo que a unos les parezca óptimo será un error para otros, para gustos los colores.

4.4.1 - LA UBICACION DE LOS MICROFONOS

Cuando estamos escuchando a un músico o a un cantante, lo escuchamos diferente dependiendo de donde estemos colocados (distancia al intérprete, ángulo

85

Un sampler es en definitiva un instrumento musical electrónico, que actúa como un sintetizador, pero que en vez de generar los

sonidos utiliza grabaciones de instrumentos reales.


relativo, etc.). Lo mismo pasará con un micrófono, captará diferentes sonidos en función de donde lo coloquemos. Dependiendo de lo que estemos grabando en cada momento, podremos usar un micrófono o varios:

UN MICRÓFONO: Cuando grabemos instrumentos individuales o voces solistas, utilizaremos habitualmente un solo micrófono. En este caso, la ubicación del micro dependerá del instrumento que estemos grabando, y del sonido que queramos registrar, pero queda muy a elección del técnico. Simplemente nos moveremos por los alrededores del músico o cantante, y cuando oigamos justamente el sonido que estamos buscando, colocaremos el micrófono en el punto exacto donde esté nuestra cabeza. De ese modo captaremos el sonido deseado.

DOS O MAS MICRÓFONOS: Cuando grabamos con dos o más micrófonos decimos que estamos grabando en estéreo. Lo habitual en estos casos es usar solo dos micros, pero en ocasiones se usan mas (cuando las fuentes sonoras abarcan mucho espacio). Hacemos uso de la microfonía estéreo cuando grabamos grupos musicales, orquestas, bandas o coros. Al grabar este tipo de grupos, queremos que en la pista queden registrados no solo los sonidos individuales, sino también la ubicación relativa de cada sonido en el conjunto, la distancia de cada uno al oyente y la acústica de la sala donde estamos grabando.

Fig. 69 - Grabación de un violín solista, con un solo micrófono


97

Es importante recordar que estos sonidos serán después reproducidos en sistemas estéreo, es decir, toda la información espacial captada por los micrófonos será después fielmente reflejada por los altavoces, creando así una agradable sensación espacial. En algunas ocasiones también podemos usar la microfonía estéreo para grabar a un solista. De esta forma podemos aumentar la sensación espacial de la pista, o lo que es lo mismo, la imagen estéreo. También podemos utilizar dos micrófonos diferentes a la vez, para así captar dos sonidos con diferentes matices. Como hemos dicho antes, todo esto queda a elección del técnico.

A diferencia de la grabación con un micrófono, en la grabación estéreo hay una serie de formulas y técnicas que debemos utilizar siempre. Una colocación incorrecta de los micrófonos puede provocar serios problemas de fase entre las señales izquierda y derecha respectivamente (cancelaciones por culpa de los desfases entre ambas señales). Existen muchísimas técnicas de microfoneo estéreo, aunque nos las explicaremos en profundidad.

Fig. 70 - Grabación de una orquesta, con varios micrófonos

Fig. 71 - Técnicas A-B ESTEREO (izquierda) y ESTEREO X-Y (derecha)


4.4.2 - EJEMPLOS PRACTICOS

Para finalizar el capitulo, mostramos a continuación un ejemplo de los tipos de micros y las técnicas más utilizadas hoy en día para grabar determinados instrumentos, agrupaciones, cantantes, etc. Como hemos dicho, todo tiene carácter orientativo; será el técnico el que tenga la última palabra, pudiendo usar estos métodos u otros diferentes.

EL PIANO: El piano es un instrumento con una enorme tesitura o registro, es decir, abarca desde notas muy graves hasta otras muy agudas. Por esto, es recomendable la utilización de al menos dos micrófonos. Uno captará los sonidos más graves (las cuerdas de mayor calibre) y otro los sonidos medios y altos (las cuerdas más finas). En función del sonido que queramos captar y del género musical elegiremos diferentes ubicaciones de los micrófonos. Cuando estamos grabando música moderna, habitualmente buscamos un sonido percusivo y brillante, para lo cual acercaremos los micros al arpa del piano (sobre todo el de medios-agudos). Si por el contrario deseamos un sonido más natural, como por ejemplo en música clásica, separaremos los micrófonos del arpa, captando así más armónicos de la caja del piano y menos golpeo de los martillos. Es importante separar considerablemente los micrófonos entre sí, para que realmente capten toda la amplitud del instrumento. Usaremos micrófonos de condensador de la mayor calidad posible, ya que el piano es un instrumento lleno de tonalidades y matices.

CUERDAS: Consideramos como instrumentos de cuerda aquellos que aparecen en una orquesta, es decir, violines, violas, chelos y contrabajos86. Son instrumentos que no generan gran presión sonora, por lo que usaremos micrófonos de condensador. Si grabamos instrumentos por separado, colocaremos el micrófono frente a la boca del instrumento, pero dejando suficiente espacio (30 o 40 cm) para captar todos los armónicos que generan las cajas de los instrumentos. Por otro lado, si pegamos mucho el micrófono, vamos a captar demasiado ruido de arco. Si por contra grabamos una orquesta o un grupo de cámara, usaremos una agrupación de micrófonos en estéreo, ubicados de forma que capten todo el espacio.

86

También son instrumentos de cuerda la guitarra, la bandurria, el arpa, etc. pero cuando hablamos de "cuerdas" como tal nos

estamos refiriendo a los instrumentos de la familia del violín.


99

METALES: Instrumentos de viento entre los que destacan la trompeta y el trombón. Son instrumentos que generan niveles muy altos de presión sonora. Dependiendo del carácter musical y de la interpretación del músico, utilizaremos micrófonos de condensador o dinámicos. Para fragmentos "suaves" y melódicos optaremos por micrófonos de condensador de pequeño diafragma (nos interesan más los agudos que los graves). Si por contra estamos grabando fragmentos más "agresivos", como por ejemplo música latina, usaremos micrófonos dinámicos, ya que nos interesa captar la agresividad y la pegada del instrumento. En cualquiera de los dos casos, cuando grabemos instrumentos de viento es muy importante no colocar los micrófonos justo enfrente de la boca, ya que el aire expulsado producirá molestos ruidos y picos de saturación en la grabación.

BATERÍA ACÚSTICA: La batería es uno de los instrumentos más complejos de grabar, ya que consta de diferentes elementos, cada uno con un sonido propio. No se trata solo de captar correctamente los sonidos individuales, sino de que luego suene bien todo el conjunto. El bombo es el elemento que genera el sonido más grave y además el de mayor presión sonora. Es muy común en los últimos tiempos utilizar una combinación de dos micrófonos pegados; un condensador de gran diafragma (resisten mejor los niveles altos) para captar la profundidad del sonido y un dinámico que recogerá el golpe de la maza contra el parche. Suelen colocarse cerca del parche delantero, aunque algunos técnicos prefieren introducirlos dentro del bombo.

Fig. 71 - Colocación habitual de micrófonos para la grabación de una batería


Para la grabación de la caja utilizamos dos micrófonos, generalmente dinámicos. El primero lo colocaremos arriba, para captar el golpeo de la baqueta contra el parche, y el segundo debajo, para grabar los armónicos de la bordonera. Combinando ambas tomas conseguiremos el sonido deseado en cada momento. Hay que tener muchísimo cuidado en la ubicación de los micrófonos, ya que suelen dar muchos problemas de fase. Los platos se graban mediante un par estéreo formado por dos micrófonos de condensador de buena calidad. Se colocan sobre los platos a unos 50 cm de distancia y bien separados entre sí. Además de recoger sonido de los platos actuarán como micrófonos de ambiente, recogiendo sonido general de toda la batería y aportando sensación espacial.

VOCES: Las voces solistas resultan a veces muy difíciles de grabar. No existe una técnica ni micrófonos concretos a utilizar, ya que cada cantante tendrá unos registros y tonalidades diferentes. Exceptuando los temas instrumentales, la voz es el elemento protagonista y mas importante en la mezcla, por eso es indispensable conseguir una grabación óptima. Usaremos siempre el micrófono de mayor calidad que tengamos, de condensador o de cinta. Para evitar los sonidos provocados por la expulsión de aire al cantar, colocaremos entre el cantante y el micrófono un filtro anti-pop87. Buscamos una grabación potente, presente y sin reflexiones, por lo que colocaremos el micrófono frente a la boca del cantante a unos 20 cm del mismo. Podemos acercarlo más si queremos jugar con el efecto de proximidad88.

87

Se utilizan estos filtros para eliminar el ruido que producen las consonantes oclusivas (sobre todo la P). 88

El efecto de proximidad ha sido explicado en el apartado 1 del presente tema.

Fig. 72 - Grabación de una voz solista


101

4.5 - PREAMPLIFICADORES DE MICRÓFONO

La señal de salida que produce un micrófono es de niveles eléctricos muy bajos. Es por eso que dicha señal debe ser amplificada para llegar a niveles de línea89 que sean válidos y procesables por los equipos grabadores de audio profesional. " Un preamplificador o previo de micrófono es un amplificador electrónico compuesto por una serie de transistores, cuya finalidad es precisamente la de amplificar la señal de baja tensión que producen los micrófonos para convertirla a niveles eléctricos superiores (niveles de línea)".

La correcta elección de un preamplificador de micrófono de calidad resulta tan importante como la elección de un buen micrófono, ya que es el encargado de amplificar la señal de audio que entrará al dispositivo de grabación. Un preamplificador de micrófono sencillo tan solo debe contener dos o tres ajustes básicos; un potenciómetro gain para ajustar el valor de ganancia de la señal, un conmutador para activar la alimentación phantom si conectamos un micrófono de condensador, y un indicador para corroborar que la señal de salida no está saturando o produciendo clipping90.

89

El concepto nivel de línea ha sido explicado en el apartado 4 del capítulo 1. 90

Clipping es un anglicismo usado para denotar que la señal está saturando.

Fig. 73 - Ejemplo de circuito de un previo de micrófono


Como sucede con todos los equipos a través de los cuales pasa la señal, el preamplificador de micrófono vendrá determinado por una serie de características técnicas como son la relación SNR, el máximo nivel SPL, etc. En teoría, el caso ideal sería el de un previo de micro que no coloreara ni distorsionara la señal que recibe del micrófono, pero como bien sabemos en la práctica esto es imposible. Cualquier dispositivo electrónico formado por circuitos analógicos introduce algún tipo de ruido o coloración a la señal de audio. Si bien es cierto que existen previos muy "limpios" que apenas modifican la señal de entrada, en muchas ocasiones lo que buscaremos será precisamente lo contrario, utilizar para cada pista un previo de micro diferente con la intención de que los distintos instrumentos posean características sonoras diferentes (es por esto que los buenos estudios de grabación no poseen sólo un buen previo de micro, sino toda una colección de ellos porque optarán por uno u otro en función del instrumento a grabar o del tipo de música que se esté interpretando). Algunos previos de micro se han convertido en auténticos estándares dentro del mundo del audio profesional, y no hay estudio que no disponga de al menos uno de ellos.

Aunque existen varios factores según los cuales podemos clasificar los previos de micro (impedancia de entrada, ecualización, compresión, etc.), la principal clasificación la haremos entre los previos de transistor o los previos de válvulas.

Los previos de micro cuyos circuitos están conformados por transistores ofrecen a la salida un sonido más fiel y más limpio de ruidos o coloraciones de la señal acústica. Son los más usados en la actualidad.

Los previos de micro cuyos circuitos están formados por válvulas ofrecen un sonido más vintage y cálido, no tan limpio pero con un carácter que sigue siendo muy valorado por muchos productores.

Fig. 74 - Previo de micro 717 de la marca AVALON

capítulo 5 - Grabación analógica y grabación digital

103

capítulo 5 - GRABACIÓN ANALÓGICA Y

GRABACIÓN DIGITAL


5.1 - SEÑALES ANALOGICAS Y DIGITALES

5.1.1 - SEÑALES ANALÓGICAS "Las señales analógicas son señales eléctricas generadas por algún tipo de fenómeno electromagnético, representables por una función matemática continua, en la que son variables la amplitud y el periodo (o frecuencia) en función del tiempo. Estas variables (la amplitud y el periodo) son las que portan la información de la señal. Sirva como ejemplo una señal senoidal pura, que no es más que una señal analógica de frecuencia y amplitud constantes"91

El comportamiento de la naturaleza es analógico, porque los fenómenos que en ella se producen y las magnitudes susceptibles de ser medidas cambian de forma continua con el tiempo (al cambiar de un valor a otro no lo hacen mediante un salto abrupto, sino que pasan por los infinitos valores intermedios). Un claro ejemplo de magnitudes que varían de forma continua, y por lo tanto pueden ser representadas mediante señales analógicas, son la temperatura, la presión atmosférica, la luz o la energía. Las ondas sonoras son un claro ejemplo de ondas continuas. Estas ondas consisten en variaciones continuas de la presión del aire, o de cualquier otro medio de propagación. La perturbación que capta el diafragma del micrófono es continua. Como se ha explicado en el tema anterior, un micrófono no es más que un transductor mecánico-eléctrico, cuya labor es convertir las ondas acústicas incidentes en señales eléctricas de similares características ondulatorias. Si la onda acústica viene

91

Definición extraída de los apuntes de la asignatura "Tratamiento Digital de Señales".

Fig. 75 - La señal senoidal es el ejemplo más simple de señal analógica


105

representada por la perturbación continua de una magnitud, la señal eléctrica generada será evidentemente una señal continua tanto en amplitud como en tiempo, por tanto analógica.

Hasta hace algunos años, el tratamiento del sonido y el funcionamiento de los estudios de grabación era exclusivamente analógico. La señal de entrada a la cadena de audio era analógica (la entregada a la salida del micrófono) y permanecía de esta forma hasta que, tras atravesar toda la cadena, salía por los altavoces, sin experimentar ninguna conversión digital por el camino. La calidad y "calidez" de sonido ofrecida por los equipos analógicos es muy alta, pero la gran vulnerabilidad de estas señales al ruido y la complejidad a la hora de tratar con ellas ha propiciado que en los últimos años la mayoría de estudios trabajen en forma digital.

5.1.2 - SEÑALES DIGITALES

A diferencia de las señales analógicas, las señales digitales son discretas tanto en amplitud como en tiempo, es decir, solo pueden tomar una serie de valores discretos (previamente acordados) en momentos puntuales y equidistantes de tiempo. Explicado de otra manera, se suele decir que para una señal digital, los dos ejes de coordenadas (eje de abscisas y ordenadas) son discretos, es por eso que estas señales siempre tienen forma "cuadrada". Ejemplo:

El ejemplo más básico de señal digital es una señal binaria de periodo T. Solo tendrá valores asignados en una cantidad discreta de puntos (para t=nT), y solo podrá tomar dos posibles valores de amplitud (1 ó 0).

Fig. 76 - El micrófono convierte una señal acústica en otra eléctrica de características similares


Tal y como hemos visto en el capítulo 3, las señales de entrada y salida en la cadena de audio son analógicas por definición:

El primer elemento de la cadena de audio es el micrófono, que tal y como hemos explicado en apartados anteriores es tan solo un transductor acústico-eléctrico. Entrega a la salida una señal eléctrica de características similares a la onda acústica incidente, que será por tanto una señal analógica.

Tal y como analizaremos en capítulos posteriores, el último elemento de la cadena de audio es el altavoz, que no es más que un transductor eléctrico-acústico. Las señales digitales no son audibles, motivo por el cual hemos de entregar al altavoz la señal ya convertida en analógica. Su labor es convertir la señal analógica a su entrada en una señal acústica de características similares, para que sea audible por el oyente.

Es evidente por tanto que en una grabación digital son necesarios dos procesos de conversión de la señal92, una conversión Analógico/Digital a la entrada y otra conversión Digital/Analógico a la salida. Podríamos preguntarnos; si las señales de entrada y salida son analógicas ¿para qué convertirlas a digitales?, muy sencillo, para obtener todos los beneficios que nos ofrece el tratamiento digital de señales. Como bien sabemos, las señales digitales son más fáciles de transmitir y almacenar, son menos vulnerables al ruido y a las interferencias, etc. Después veremos con más detalle todas las ventajas e inconvenientes que presenta la grabación digital frente a la grabación analógica.

92

El proceso de conversión Analógico/digital es explicado en el apartado 4 del presente capítulo .

Fig. 77 - Señal digital (rojo) obtenida al muestrear y cuantizar una señal analógica (gris)


107

5.2 - TIPOS DE GRABACION Una vez que la señal acústica de entrada ha sido convertida por el micrófono en una señal eléctrica, y tras atravesar la etapa de preamplificación93, tendremos a nuestra disposición una señal eléctrica de audio de niveles óptimos (minimizando así el ruido eléctrico), y que por supuesto es analógica (no hemos realizado conversión a digital en ningún momento). Hasta aquí, no hemos diferenciado aún entre grabación analógica o digital, ya que esta primera etapa es exactamente igual sea cual sea el método de grabación elegido. Lo que determina el método de grabación usado (analógica o digital) no es el soporte en el que se almacenan las señales, sino el tipo de señales almacenadas. Tal y como veremos en los siguientes apartados, hay determinados soportes de almacenamiento que sirven tanto para grabación analógica como para digital (por ejemplo la cinta magnética). Por lo tanto:

GRABACION ANALOGICA: Si el audio grabado es almacenado en forma de señal analógica, diremos que el método de grabación utilizado es analógico.

GRABACION DIGITAL: Si por contra la señal de audio es convertida a digital y almacenada en forma de señal digital, estamos realizando una grabación digital.

Lo más extendido hoy en día es la grabación digital, quedando la grabación analógica relegada a solo algunas grabaciones concretas (sobre todo de música rock) en determinados estudios de primer nivel. La grabación digital es mucho más económica (los equipos son más baratos), más cómoda (resulta mucho más fácil manipular y editar la señal ya grabada), y sobre todo menos vulnerable al ruido. Sin embargo, la mayoría de los técnicos coinciden en la idea de que ningún equipo digital podrá alcanzar la calidez, la naturalidad y el brillo que aportan los equipos de grabación analógica. En los siguientes apartados estudiaremos estos aspectos detenidamente. Que estemos grabando digitalmente no impide que la señal pueda ser procesada analógicamente en etapas posteriores. Es la práctica habitual hoy día; combinar la grabación digital con los procesadores analógicos. Una vez almacenada la señal en formato digital, se convierte en analógica y puede ser manipulada mediante equipos analógicos (ecualizadores, compresores, puertas de ruido, etc.). Pero todo esto sucede después de la etapa de grabación, en lo que conocemos como mezcla. Pero en este tema solo abordamos las diferentes técnicas de grabación existentes, es decir, las diferentes formas en las que podemos almacenar la señal de audio. Lo que suceda en etapas posteriores no pertenece al proceso de grabación, por lo tanto será explicado en capítulos posteriores. 93

La preamplificación ha sido explicada en el apartado 5 del capítulo 4.


5.3 - GRABACIÓN ANALÓGICA "La grabación analógica es el procedimiento mediante el cual las señales obtenidas a la salida del preamplificador de micrófono son almacenadas de forma analógica. Es evidente entonces que, en el método de grabación analógica, no necesitamos realizar ninguna conversión de la señal, ya que es analógica en todo momento, desde que sale del micrófono hasta que finalmente se almacena sobre el soporte de grabación oportuno" Las primeras grabaciones de la historia fueron evidentemente analógicas, y este ha sido el único sistema utilizado hasta hace algunas décadas, cuando la grabación digital empezó a extenderse y a robarle protagonismo. Para entender mejor los conceptos y fundamentos de la grabación analógica, haremos un estudio de todas las técnicas y equipos utilizados desde sus orígenes hasta hoy día. Dependiendo de la técnica y soporte utilizados, podemos distinguir tres sistemas de grabación analógica:

1. GRABACION MECANICA ANALOGICA 2. GRABACION MAGNETICA ANALOGICA 3. GRABACION OPTICA ANALOGICA

5.3.1 - GRABACION MECANICA ANALOGICA "La grabación mecánica analógica es una forma de grabación en la cual la señal de audio analógica es transformada en vibraciones mecánicas que quedan registradas en forma de surcos sobre la superficie del soporte, que bien puede ser un disco (surcos elípticos) o un cilindro (helicoidales)"94 La grabación mecánica analógica dejó de ser utilizada para fines profesionales en estudios hace ya muchos años. No obstante, haremos un análisis exhaustivo de las diferentes técnicas y equipos usados en este tipo de grabación, puesto que es el primer método utilizado en la historia para grabar y almacenar los sonidos del mundo que nos rodea. Las primeras grabaciones eran muchísimo más simples y rudimentarias que las que conocemos hoy en día, y el método usado era absolutamente diferente, mucho más básico. En aquella época no existían los micrófonos, los estudios de grabación, ni los reproductores para que la gente pudiera escuchar las grabaciones en sus casas. Todos los dispositivos (grabador y reproductor) estaban concentrados en un solo aparato, que era capaz de grabar el sonido, almacenarlo en un determinado soporte y reproducirlo posteriormente.

94

Definición extraída del Curso de Sonido impartido por la fundación AVA en 2006.


109

EL FONOAUTOGRAFO:

Hasta hace no mucho tiempo se creía que Thomas Alva Edison había sido el autor de la primera grabación de sonido de la historia, pero técnicamente esto no es cierto. En 1857, el francés Edouard Scott de Martinville95 creó una máquina capaz de grabar la voz humana. El invento, al que llamó fonoautógrafo, funcionaba con una aguja adosada a una membrana que al oscilar a causa de las ondas sonoras, dibujaba una línea en una superficie ahumada. La limitación del invento era que el sonido grabado no se podía reproducir, sino que simplemente la aguja dibujaba en el papel una representación gráfica de las vibraciones acústicas. Lo que este francés no sabía era que siglo y medio después se podrían escuchar sus grabaciones. En 2008 fue reproducida por primera vez la grabación de sonido más antigua conocida por el hombre, realizada en 1860. Se trata de un fragmento de diez segundos de la canción "Au calire de la lune".

EL FONOGRAFO DE EDISON:

El primer prototipo de fonógrafo96 se debe a Thomas Alva Edison97, y fue presentado el 6 de diciembre de 1877. Es considerado el primer aparato capaz de grabar cualquier sonido (principalmente la voz humana) y reproducirlo posteriormente, a diferencia del fonoautógrafo, que no podía reproducir las

95

Escritor e inventor francés, nacido en París (1817- 1879). 96

También denominado tinfoil. 97

Empresario e importante inventor estadounidense, nacido en Ohio (1847 - 1931) .

Fig. 78 - El fonógrafo fue el primer sistema de la historia capaz de grabar sonidos, aunque no podía reproducirlos


grabaciones que realizaba. Aunque el diseño fue de Edison, fue construido por el mecánico de este, John Cruesi, utilizando por supuesto los planos de Edison. El rudimentario aparato era una evolución del fonoautógrafo de Scott. Consistía en un simple cilindro mecánico móvil recubierto de una fina lámina de estaño o de cera y un diafragma registrador que también servía para reproducir la señal grabada. Tanto para la grabación como para la reproducción era necesario el acople de una pequeña bocina o boquilla.

En definitiva, el fonógrafo constaba básicamente de un receptor, un inscriptor o registrador y un reproductor:

El receptor lo constituía una pequeña bocina invertida a modo de embudo, cuya parte final era cerrada por un diafragma metálico que vibraba al producirse algún sonido frente a la embocadura. Todos los movimientos de la membrana se transmitían a una aguja fijada en su centro, la cual grababa un surco helicoidal de formas irregulares sobre la cera. En definitiva, el receptor no es más que un transductor acústico-mecánico. El movimiento del cilindro se consiguió, primero manualmente accionando una manivela y posteriormente con un motor mecánico semejante a un mecanismo de relojería. El estilete o aguja grabadora iba produciendo en su curso (según la presión sonora que incidía sobre la membrana del diafragma) unas incisiones en profundidad sobre la cera a modo de crestas y valles, consiguiendo así el registro sonoro

El dispositivo registrador lo componía un mandril metálico ligeramente

cónico, al cual se adaptaba el cilindro sobre el cual se grabaría el surco equivalente al sonido incidente98. Al principio se utilizaron cilindros de cartón recubiertos de estaño, más tarde de cartón parafinado, y finalmente, de cera sólida. El cilindro de cera, de mayor calidad y

98

Este método de grabación se denominó registro en profundidad.

Fig. 79 - Primer prototipo de fonógrafo diseñado por Edison

http://es.wikipedia.org/wiki/Cart%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Esta%C3%B1o

http://es.wikipedia.org/wiki/Parafina

http://es.wikipedia.org/wiki/Cera


111

durabilidad, se comercializó desde 1889, un año después de que apareciera el gramófono. Frente a este cilindro iba dispuesto un carro o puente móvil que llevaba adosadas la embocadura, la membrana o diafragma y su estilete, y que se desplazaba uniformemente a lo largo del cilindro, de modo que la punta de zafiro se mantenía en contacto constante con la cera produciendo un surco continuo. Estos cilindros de cera eran conocidos como cilindros de Edison.

El sistema reproductor es básicamente igual al receptor pero funcionando de forma inversa. Se disponía igualmente de una bocina conectada a un diafragma lector, sólo que ahora la aguja seguía los surcos del cilindro ya grabado (modulados en profundidad al grabar con el estilete) de forma que las oscilaciones de la aguja provocaban en la membrana del diafragma unas vibraciones que se convertían en presiones (u ondas sonoras) que eran canalizadas y amplificadas por la bocina. El sistema reproductor es en definitiva un transductor mecánico-acústico.

La palabra fonógrafo proviene del griego, y quiere decir "sonido escrito". Las primeras palabras fueron registradas por el propio Edison y decían :

"Hola, hola, hola...María tiene un corderito listo como una centella, cada vez que abre la puerta el corderito se va con ella"

EL GRAMOFONO:

El gramófono99 es el primer sistema de grabación y reproducción que utilizó un disco plano, a diferencia del fonógrafo que grababa sobre un cilindro. Esta es la principal diferencia con el fonógrafo, ya que el funcionamiento es muy parecido.

99

También conocido como fonógrafo de disco plano.

Fig. 80 - Cilindro de Edison

http://es.wikipedia.org/wiki/1889

http://es.wikipedia.org/wiki/Gram%C3%B3fono


El alemán Emile Berliner100 comienza a trabajar en 1885 en un nuevo aparato reproductor basado en una superficie redonda despreciada por Edison (el plato de Edison). Tras muchas investigaciones en el campo de la acústica, consigue desarrollar en 1887 un método de modulación del sonido, trazando lateralmente surcos sobre la superficie del plato de Edison, al que Berliner pasa a denominar disco.

El gramófono utiliza un sistema de grabación similar al usado en el fonógrafo. Las ondas sonoras son transformadas en vibraciones mecánicas, que hacen mover una púa que traza surcos en forma de espiral, sobre la superficie de un disco metálico. Este disco recibe un baño metálico que luego se desprende, formando un molde positivo de la grabación. El molde será colocado en una prensa que lo presionará contra un material termoplástico101, que al enfriarse formará un disco sólido en el que queda registrada la grabación. Para la reproducción, la púa recorre el surco del disco que gira en el plato del dispositivo, generándose vibraciones que excitan un diafragma ubicado en el cabezal del reproductor del brazo, donde estas vibraciones se transforman en sonido que es emitido y amplificado por la bocina.

Existían diferentes estándares de grabación, ya que cada compañía utilizaba una técnica y velocidad de giro diferentes:

Existían diferentes velocidades de giro. La más habitual era la de 78 RPM102, pero también se usaron otras como 60 RPM u 80 RPM.

Existen dos técnicas de grabación diferentes, la grabación vertical, que es la misma que se usaba en el fonógrafo (la aguja vibra verticalmente, de arriba hacia abajo), o la grabación horizontal, en la que la aguja vibra horizontalmente, es decir, de lado a lado.

100

Inventor germano-estadounidense. Además del gramófono inventó el disco de vinilo y el primer micrófono (1851 - 1929). 101

Para los discos de gramófono se utilizaba una pasta a base de gomalaca. 102

RPM=Revoluciones por minuto.

Fig. 81 - El gramófono de Berliner

http://es.wikipedia.org/wiki/Grabaci%C3%B3n_mec%C3%A1nica_anal%C3%B3gica

http://es.wikipedia.org/wiki/Grabaci%C3%B3n_mec%C3%A1nica_anal%C3%B3gica


113

Habitualmente se registraban los surcos comenzando en el borde exterior del disco y terminando en el centro, aunque también se utilizó en ocasiones el sentido inverso (empezando en el centro y terminando en el borde).

El tamaño de los discos podía oscilar entre 5 y 20 pulgadas103 (medio metro), siendo el habitual el disco de 10 pulgadas.

El gramófono presenta grandes ventajas sobre el fonógrafo, pero también algunos inconvenientes:

VENTAJAS: El fonógrafo no permitía la multicopia104. Cada grabación quedaba registrada en un cilindro, y éste no se podía copiar. Cuando se querían obtener varias copias de una grabación se colocaban múltiples fonógrafos grabando a la vez. El gramófono soluciona este problema, ya que a partir de un único molde original podían realizarse miles de copias para ser distribuidas.

INCONVENIENTES: En el fonógrafo de Edison, grabador y reproductor están en el mismo aparato, es decir, un usuario cualquiera podía comprar un cilindro en blanco y realizar sus grabaciones para escucharlas posteriormente. En el gramófono esto no es así; los discos solo se pueden en grabar en equipos especializados de estudio, y no en los equipos domésticos que la gente tenía en sus casas, donde solo podían escuchar discos comprados. Este problema no fue solucionado hasta la década de los ochenta con la aparición de los magnetófonos de alambre y las cintas de casete.

103

Estos discos de 20 pulgadas fueron fabricados por Pathé. 104

Proceso por el cual se obtienen múltiples copias a partir de un original o "máster".

Fig. 82 - Disco de gramófono, cara inversa (izquierda) y cara impresa (derecha)


5.3.2 - GRABACION MAGNETICA ANALOGICA La grabación magnética analógica se basa en los principios de la física del magnetismo, más concretamente en la física del electromagnetismo. Las grabaciones se realizan en cintas de plástico recubierto de una fina capa de algún material ferromagnético (oxido de hierro o de cromo). Para entender a la perfección el funcionamiento de la grabación magnética analógica, vamos a explicar brevemente en qué consiste el magnetismo y cuáles son las propiedades y características de los materiales ferromagnéticos.

MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO: "El magnetismo es un fenómeno de la física por el cual algunos materiales férricos pueden ejercer fuerzas de atracción o de repulsión sobre otros materiales de similares características. Algunos de los materiales que presentan estas características son el níquel, el hierro, el cobalto y sus aleaciones (también conocidas como imanes)"105 Si analizamos la composición de los metales, vemos que cada electrón se comporta como un pequeño imán106. En la mayoría de los materiales, los electrones se encuentran desordenados, cada uno apuntando a una dirección de forma aleatoria. Los imanes tienen la característica de que la gran mayoría de sus electrones apuntan a la misma dirección, sumándose así los momentos dipolares magnéticos de todos ellos, dando lugar a un momento macroscópico, o lo que es lo mismo, dotando al material de mayor o menor magnetismo en función de la densidad de electrones. Por tanto, el comportamiento magnético de un material depende de su composición, y sobre todo de su configuración electrónica (de la orientación de los electrones).

105

Definición extraída del libro "Campos Electromagnéticos", editado por la Universidad de Sevilla. 106

Momento dipolar magnético microscópico.

Fig. 83 - Diferencia entre un material magnético (derecha) y otro no magnético (izquierda)


115

Ya hemos dicho anteriormente que el soporte sobre el que registramos la grabación magnética es una cinta plástica recubierta de una fina capa de material ferromagnético. Los materiales ferromagnéticos poseen las siguientes características:

Aparece en ellos una gran inducción magnética al aplicarles un campo magnético. Son imanables con mayor facilidad que el resto de materiales.

Permiten concentrar con facilidad líneas de campo magnético (se puede dibujar magnéticamente en ellos).

Conservan la imanación aún cuando se suprime el campo magnético que la originó107.

Michael Faraday108 se encargó de relacionar dos fenómenos que hasta entonces se creían totalmente independientes, como son la electricidad y el magnetismo. Poco más tarde, Maxwell describió por primera vez el campo electromagnético, y las relaciones existentes entre los campos magnético y eléctrico. Las grabaciones magnéticas analógicas se basan en el electromagnetismo, que consiste en crear un campo magnético por la acción que produce la corriente eléctrica al pasar por un electroimán109.

Una vez explicados brevemente algunos conceptos básicos relativos al electromagnetismo, estamos en disposición de explicar en qué consiste exactamente el proceso de grabación magnética analógica.

PROCESO DE GRABACION MAGNETICA ANALOGICA: En la grabación magnética analógica lo primero que necesitamos es transformar la señal acústica en una señal eléctrica de las mismas características (amplitud, frecuencia e intensidad). Como hemos visto en capítulos anteriores, esta tarea la lleva a cabo el micrófono. Por lo tanto, este tipo de grabación es el primero que hace uso de micrófonos y por tanto de señales eléctricas.

107

Esta característica es conocida como remanencia magnética. 108

Físico y químico británico que destacó por sus estudios de electromagnetismo y electroquímica (1791-1867). 109

Un electroimán consiste, básicamente, en una bobina de cobre con núcleo de hierro que tiene la capacidad de magnetizar a

otros elementos.

Fig. 84 - Electroimán

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Electroim%C3%A1n


En los equipos analógicos mecánicos descritos en el apartado anterior, la onda acústica era transformada directamente en una serie de movimientos del cabezal de grabación, quedando así registrada la señal analógica en el soporte (en forma de surcos). Todo esto es realizado por un transductor acústico-mecánico. En ninguna etapa del proceso aparecían señales eléctricas. En la grabación magnética analógica es necesario el uso del micrófono, ya que los grabadores necesitan a la entrada una señal eléctrica. Con la aparición de esta técnica de grabación aparece también el concepto "estudio de grabación" tal y como lo conocemos hoy en día (una cadena de aparatos capaces de manipular o procesar las señales eléctricas de audio obtenidas a la salida de un micrófono). Gracias a estos avances podemos ecualizar la señal, comprimirla, grabar por pistas, mezclar cada pista independientemente, etc. Es decir, comienza una nueva era en el mundo de las grabaciones de audio. Como hemos dicho, el magnetófono110 recibe a la entrada la señal eléctrica entregada por el micrófono. Esta señal llega hasta el cabezal de grabación, que está constituido básicamente por un electroimán encargado de transformar dicha señal eléctrica en una señal magnética equivalente. Conforme la cinta va pasando por delante del cabezal, el electroimán actúa reordenando las partículas ferromagnéticas que cubren la superficie del soporte, magnetizándolas, quedando así registrada la señal de audio en forma magnética.

En el proceso de grabación sobre un soporte magnético, la magnetización inducida no es lineal con respecto al campo magnético de principio a fin, se distinguen diferentes zonas de magnetización en relación al campo magnético aplicado, representadas mediante la curva de histéresis del material. Se distinguen tres zonas diferentes:

Zona reversible: Al principio la magnetización requiere de un mayor esfuerzo por parte del campo magnético

110

Se denomina magnetófono a todos los equipos de grabación o reproducción magnética.

Fig. 85 - Diferentes ejemplos de cintas magnéticas


117

Zona lineal: La magnetización mantiene una relación lineal con el campo

magnético aplicado.

Zona de saturación: En esta zona la magnetización no aumenta por mucho que aumente el campo magnético.

En grabaciones de audio, debemos trabajar siempre en la zona lineal, para no sufrir deformaciones en la señal registrada. Para sobrepasar la zona reversible se graba una señal de frecuencia y no audible conocida como señal de bias, cuya misión es inducir la grabación en la zona lineal. Esta señal será también de gran utilidad durante el proceso de borrado. Antes de comenzar cualquier grabación hay que realizar un exhaustivo ajuste de la señal de bias, ya que un mal ajuste podría provocar desajustes en las frecuencias altas de la grabación.

EL MAGNETOFONO DE BOBINA ABIERTA: Todos los equipos grabadores o reproductores de cinta magnética son denominados magnetófonos. Como veremos, existen diferentes tipos de magnetófonos en función del uso que se dé a cada uno (doméstico o profesional). Vamos a centrarnos en el estudio del magnetófono en su versión profesional; el magnetófono de bobina abierta o de carrete abierto, que durante muchos años fue el equipo utilizado en todos los estudios de grabación del mundo. La idea del magnetófono comienza a tomar forma con el comienzo del registro magnético, en la misma época en la que Edison patentó el fonógrafo. En los primeros prototipos, el soporte utilizado era una cinta de papel o de tela recubierta con limaduras de hierro. Esta idea no tuvo el éxito deseado, ya que el soporte resultaba muy pesado y la tecnología electrónica no era aun capaz de amplificar las débiles señales producidas por el campo magnético grabado.

Fig. 86 - El telegráfono, primer equipo basado en la grabación magnética


El magnetófono tal y como lo conocemos hoy día empieza a tomar forma en la década de los 30, gracias sobre todo al trabajo de dos empresas; AEG (encargada de diseñar y fabricar los equipos) y BASF (que desarrollaría la cinta magnética finalmente usada). A finales de los años 30 ya se usaba el magnetófono para grabaciones públicas (grabaciones de orquestas en teatros) y sobre todo en la radio. En pocos años, el magnetófono desbancaría totalmente a todos los equipos de grabación mecánica, no solo por la mayor calidad sonora que aporta, sino porque facilitaría muchísimo el proceso de grabación gracias fundamentalmente a tres aspectos; la posibilidad de poder borrar fragmentos para regrabarlos, la opción de editar las grabaciones manipulando la cinta grabada y la grabación multipista.

Los antiguos discos de gramófono no podían ser borrados y regrabados. Si había que regrabar algo, teníamos que usar un disco nuevo. Las cintas magnéticas ofrecen la opción de borrar una parte o su totalidad para poder volver a grabar lo que nos interese. El borrado de la cinta se realiza mediante un cabezal de desmagnetización111. Gracias a esta funcionalidad, podemos usar la misma cinta para diferentes grabaciones, o corregir trozos erróneos de un tema (teniendo siempre en cuenta la pérdida de calidad que se produce por cada borrado y regrabado) Cuando hablamos de editar nos estamos refiriendo a la acción de cortar y empalmar la cinta ya grabada. En los sistemas mecánicos había que grabar todo de una vez; si algún músico se equivocaba o se producía algún ruido indeseado era necesario empezar la grabación de nuevo.

Con la edición solucionamos este aspecto. Podemos cortar trozos de una canción o sustituir fragmentos erróneos por otros correctos cortando y volviendo a pegar la cinta en el lugar deseado (trabajo que requiere de gran meticulosidad por parte del técnico). Los primeros magnetófonos multipista aparecen en la década de los 60, y se hacen famosos gracias al disco " Sgt. Pepper's Lonely Hearts Club Band" de los Beatles. Se utilizó un magnetófono de 4 pistas, y el resultado fue tan satisfactorio que la mayoría de las bandas de la época empezaron a usar estos equipos desde entonces.

111

Cabezal encargado de desmagnetizar la cinta, es decir, de borrar la señal que tenía grabada.

Fig. 87 - El REVOX fue uno de los más

exitosos magnetófonos para estudio

http://es.wikipedia.org/wiki/Sgt._Pepper%27s_Lonely_Hearts_Club_Band


119

Para describir mejor el funcionamiento del magnetófono de bobina abierta vamos a explicar por separado las tres funciones que es capaz de realizar; grabación, reproducción y borrado.

El proceso de grabación ha sido descrito más arriba. El magnetófono recibe del micrófono una señal eléctrica. También es posible que la señal eléctrica nos llegue como señal de línea, procedente de un instrumento electrónico (como puede ser un teclado eléctrico o una guitarra eléctrica). Mediante los reguladores de nivel ajustaremos ambas señales a niveles iguales (generalmente, a 0 dB), para aprovechar al máximo el rendimiento del equipo. Los picos esporádicos que aparezcan por encima de 0 dB serán recortados por el equipo para no provocar distorsión. En ocasiones se usan codificaciones especiales para reducir el ruido o GIS112, como por ejemplo el sistema Dolby113.

En la lectura, el cabezal traducirá la magnetización de la cinta en una señal eléctrica, que será de muy bajo nivel, por lo que se hace pasar por un preamplificador. Si durante la grabación se ha empleado alguna codificación especial (reducción de ruido por ejemplo) la decodificaremos. Una vez tengamos la señal deseada y limpia de codificaciones, la enviamos a los terminales de salida, donde conectaremos el siguiente equipo de la cadena (un procesador analógico, una mesa de mezclas o directamente los altavoces).

El borrado lo realiza el cabezal de borrado, por desmagnetización de la cinta. Lo puede realizar de dos maneras diferentes: por imanación uniforme (la cinta es remagnetizada por un campo exterior constante) o dejando las partículas de la cinta en estado neutro (desorientando las partículas ferromagnéticas gracias a un campo de alta frecuencia). El segundo método es el usado en sistemas profesionales, ya que el primero genera mucho ruido de fondo.

Una de las diferencias entre los magnetófonos domésticos y los de bobina abierta es que estos últimos equipan tres motores (avance rápido, rebobinado rápido y motor de velocidad), mientras que los otros realizan todas las funciones con uno solo. Gracias a esto obtenemos mayor estabilidad en la velocidad de giro de la cinta, mayor velocidad de manejo y por tanto mejores resultados.

112

Ruido de fondo característico de las grabaciones analógicas, debido al roce de los cabezales con la cinta. 113

Sistema de reducción de ruido para grabaciones analógicas, desarrollado por los laboratorios Dolby.


Al principio todos los magnetófonos eran mono (una sola pista). Después aparecieron los magnetófonos estéreo (dos pistas, izquierda y derecha), hasta que finalmente se podían encontrar equipos de hasta 24 pistas. Cada una de estas pistas es tratada de forma totalmente independiente, permitiendo conectar a la salida cada una de ellas con un canal del mezclador y realizar una mezcla y tratamiento individual. Las pistas se numeran desde el borde superior de la cinta (pista 1) hasta el borde inferior. Por supuesto, a mayor cantidad de pistas, necesitaremos mayor anchura de cinta:

Multipista de 4 pistas - 1/2 pulgada

Multipista de 8 pistas - 1 pulgada

Multipista de 16 pistas - 2 pulgadas Como hemos visto, los magnetófonos de bobina abierta suponen un avance en el mundo de las grabaciones en estudio, permitiéndonos usar recursos y técnicas que hoy en día son ya habituales. La calidad de estos equipos sigue siendo considerada por muchos técnicos y músicos como la mejor de la historia. Si la grabación digital en disco duro ha desbancado a la analógica magnética ha sido por razones de comodidad y precio (los magnetófonos son equipos carísimos, las cintas soy muy caras y delicadas, el proceso de edición es muy complejo, etc.).

Fig. 88 - El magnetófono STUDER A820 se ha convertido en un equipo de culto, y sigue siendo utilizado por algunos estudios de élite


121

5.3.3 - GRABACION OPTICA ANALOGICA La grabación óptica analógica también es conocida como grabación fotográfica del sonido. Este sistema se usó durante muchos años exclusivamente en el mundo del cine. Durante muchos años, el sonido y la imagen de una película se grababan en soportes diferentes:

Para registrar la imagen se utilizaba un carrete de celuloide114. Este material es susceptible a la luz, y fue durante muchos años usado como soporte donde grabar imágenes o películas. Presentaba el problema de ser muy frágil y altamente inflamable.

El sonido quedaba registrado en un soporte magnético como los descritos anteriormente.

El hecho de grabar cada cosa por separado solía causar grandes problemas de sincronismo. Si algún fragmento de celuloide se quemaba debido a una sobreexposición, o si se producía algún "salto" inesperado, se perdía la sincronía entre imagen y sonido. Era por tanto necesario idear algún sistema gracias al cual se pudiese almacenar la imagen y el sonido en el mismo formato y soporte. Esto lo conseguimos con la grabación óptica analógica.

Mediante una célula fotoeléctrica se transforma la señal eléctrica de audio en una señal óptica, cuya intensidad o tamaño de haz varía en función del voltaje. Las variaciones de luz quedan registradas sobre el negativo en movimiento mediante una exposición. En el mismo proceso se expone también la imagen, quedando así registrada junto al sonido en perfecta sincronía. Cuando se revela la película, junto con la información de imagen, queda el sonido grabado en un pista fotográfica. De este modo, ambos se reproducen simultáneamente y son problemas de sincronismo.

114

Nombre comercial que se da al nitrato de celulosa.

Fig. 89 - En el carrete de celuloide se almacenaba la imagen en forma de fotogramas


5.3.4 - CONCLUSIONES SOBRE LA GRABACION ANALOGICA Hoy en día, en plena era digital, son muchos los profesionales del sector musical que afirman tajantemente que ningún equipo digital ha conseguido aportar la calidad sonora que otorgan los equipos analógicos de primer nivel. Es normal que nos hagamos la pregunta; ¿si lo analógico suena mejor, porque ha desaparecido en el mundo entero para dar paso a lo digital?. La explicación es muy sencilla; el mundo de la música y de las grabaciones es un negocio, en el cual no solo prima la calidad, sino también la comodidad, la velocidad y sobre todo economía. Es por esto que los sistemas digitales han desbancado por completo a los analógicos. Vamos a detallar cada una de las virtudes e inconvenientes de la grabación analógica:

CALIDAD DE AUDIO: Los grabadores analógicos de cinta magnética aportan un sonido imposible de imitar por los equipos digitales. Al no realizarse ningún proceso de conversión a digital no hay la más mínima pérdida de tonos o matices, motivo por el cual las grabaciones analógicas suenan mas naturales o "reales".

DEGRADACION: Los soportes donde está grabada la señal son muy vulnerables a degradaciones que pueden provocar pérdida de información. Los discos de gramófono se rayan con mucha facilidad, provocando saltos y molestos ruidos. La cinta magnética es posiblemente el soporte más delicado de todos los existentes. El primer peligro es la desmagnetización, que puede producirse al acercarse la cinta a algún imán o equipo electrónico. En segundo lugar, la cinta es muy sensible al calor. Nunca debe ser expuesta a altas temperaturas, ya que puede derretirse y adherirse al resto de cinta del carrete. Como veremos después, los soportes digitales son mucho menos vulnerables.

RUIDO: Todas las grabaciones analógicas están contaminadas por un característico ruido de fondo. El simple roce del cabezal de grabación con la cinta provoca un ruido imposible de eliminar. Este ruido es también conocido como siseo, gis o ruido analógico. Existen algunas técnicas para reducir el ruido de fondo, como la Dolby y todas sus variantes, pero nunca se conseguirá el mismo resultado que con el procesado digital.

COMODIDAD DE GRABACION Y EDICION: La grabación de un disco en magnetófono analógico es una tarea sumamente larga y compleja. Los magnetófonos son equipos muy delicados; necesitan estar en una habitación independiente a temperatura y humedad constantes, deben encenderse horas antes de empezar la grabación para que los circuitos tomen temperatura y son muy sensibles ante los picos de tensión. La edición (cortar o insertar fragmentos en una canción) ha de ser a mano,


123

cortando y pegando la cinta, trabajo muy complicado y en el que difícilmente se obtienen resultados óptimos. En cada borrado de cinta perderemos algo de calidad para la grabación siguiente. Todos estos problemas se solucionan en la grabación digital

NO ADMITE MULTIGENERACION: Cada vez que realicemos una copia se perderá algo de calidad. Si hacemos copia de copia, la señal cada vez se parecerá menos a la original. La multigeneración de medios analógicos solo puede ser realizada a alto precio en empresas especializadas. La multigeneración de medios digitales no afecta a la calidad.

PRECIO: Los magnetófonos analógicos son equipos muy caros y de costoso mantenimiento. La inversión a realizar por un estudio en equipos analógicos es altísima en comparación con los estudios digitales, cuyos equipos son más baratos, fáciles de encontrar y sencillos de mantener.

La práctica habitual hoy en día es grabar en digital pero mezclando en analógico. De esta forma obtenemos todos los beneficios de la grabación digital (limpieza, ausencia de ruido, facilidad de manejo, precio, etc.) pero aprovechando posteriormente la calidad de sonido y el "carácter" que aportan los equipos analógicos. En los siguientes apartados explicaremos en qué consiste la grabación digital, las diferentes técnicas existentes y las mejoras que aporta al mundo de la grabación profesional.


5.4 - GRABACIÓN DIGITAL Se denomina grabación digital al procedimiento por el cual las señales de audio grabadas son almacenadas en formato digital, en algún soporte de grabación. En el primer apartado hemos visto la diferencia entre las señales analógicas y las digitales. Es evidente que para almacenar la señal en formato digital tenemos que someterla previamente a un proceso de conversión analógico/digital (ya que la señal eléctrica a la salida del micrófono es analógica). Dependiendo del soporte de almacenamiento usado y de la forma en que grabemos los datos, podemos distinguir tres modalidades de grabación digital:

1. GRABACION MAGNETICA DIGITAL 2. GRABACION OPTICA DIGITAL 3. GRABACION MAGNETO-OPTICA DIGITAL

Antes de explicar en qué consiste cada una de ellas, dedicaremos en exclusiva un apartado a una etapa fundamental de la grabación digital; la conversión analógico/digital.

5.4.1 - CONVERSION ANALOGICO/DIGITAL (A/D) "La conversión analógico/digital consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante mas inmune al ruido y a otras interferencias que afectan en mayor medida a las señales analógicas. La conversión analógico/digital es también conocida como digitalización ó ADC (analogue to digital converter)"115 El conversor A/D o CAD116 recibe a su entrada la señal analógica que le entrega el micrófono, y ha de convertirla en una señal digital que represente lo más fielmente posible a la señal analógica. El proceso de conversión consiste básicamente en tomar muestras periódicamente de la amplitud de la señal analógica (en este caso, el voltaje de la señal de audio), redondearlas a una serie de valores establecidos previamente (niveles de cuantificación) y almacenarlas en algún soporte digital en forma de dígitos binarios (ceros y unos). La etapa de conversión es una de las más importantes en el proceso de grabación de audio. Con la digitalización de la señal analógica siempre perdemos algo de información; nos interesa conseguir la mejor digitalización posible, para que así la señal digital resultante sea lo más fiel y exacta posible. El proceso de conversión consta

115

Definición extraída del artículo "conversión analógica-digital" de la enciclopedia virtual WIKIPEDIA. 116

Siglas de Conversor Analógico Digital.


125

básicamente de tres etapas; muestreo, cuantificación y codificación. A continuación explicamos detalladamente cada una de ellas.

MUESTREO: El muestreo (sampling en ingles) consiste en tomar muestras periódicas (en instantes de tiempo equiespaciados) de la amplitud de la onda analógica de entrada. La cantidad de muestras que tomemos en un segundo se conoce como frecuencia de muestreo, y supone uno de los parámetros de mayor importancia en la codificación.

Según el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, para poder replicar con exactitud la forma de una onda es necesario que la frecuencia de muestreo sea como mínimo el doble de la máxima frecuencia a muestrear. Tal y como vimos en el primer capítulo, el oído humano es capaz de oír frecuencias hasta un máximo de 20 kHz117, por lo que una frecuencia de muestreo de 40 kHz (40.000

117

Recordemos que el rango de frecuencias audibles es el comprendido entre 20 Hz y 20 kHz.

Fig. 90 - Etapas principales de la conversión A/D

Fig. 91 - Muestreo de una señal analógica

http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_muestreo_de_Nyquist-Shannon

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_(fÃsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Muestreo_digital


muestras por segundo) sería en teoría suficiente. El estándar introducido por el CD, se estableció en 44,1 kHz; una frecuencia de muestreo ligeramente superior permite compensar el efecto negativo de los filtros utilizados durante la conversión analógica-digital. Este estándar es considerado el mínimo necesario para obtener calidad profesional. Es posible usar frecuencias inferiores para otras aplicaciones en las que no es necesaria tanta calidad. Mostramos una tabla con los diferentes estándares en la actualidad.

Frecuencia de muestreo Aplicación

8 kHz Telefonía. Suficiente para entender el habla

22,050 kHz Radio

32 kHz Video digital en formato miniDV

44,1 kHz CD y otros formatos como MPEG-1

48 kHz Televisión digital, DVD, audio profesional y sistemas DAT

96 kHz ó 192 kHz Audio de alta definición para HD-DVD y Blu-Ray Disc

2,8224 MHz SACD, Direct Stream Digital (desarrollado por Sony y Philips

Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo mejor será la calidad, pero mayor capacidad de procesamiento necesitaremos, motivo por el cual hemos de encontrar una relación de compromiso. En las grabaciones de audio comerciales (grabaciones para su posterior venta en CD) se suele usar una frecuencia de muestreo de 48 kHz durante el proceso de grabación. Aunque el CD final utilice una frecuencia de 44,1 kHz preferimos trabajar a frecuencias superiores para tener mayor capacidad de maniobra y exactitud durante el trabajo. En grabaciones para DVD musicales o video de alta definición (HD-DVD o Blu-Ray) usaremos frecuencias de 96 kHz durante el proceso. No todos los estudios de grabación están preparados para trabajar a tan altas frecuencias (se requieren equipos de alta gama y gran coste).

CUANTIFICACION: Tras el proceso de muestreo obtendremos una señal discreta en el tiempo (cumple por tanto una de las dos condiciones que definen a una señal digital), pero cuyas muestras pueden tomar un valor cualquiera de amplitud (sirva como ejemplo la figura 14). Este tipo de señales son denominadas señales discretas118. La segunda característica que debe cumplir una señal para ser considerada digital es que solo puede tomar determinados valores establecidos de amplitud. Esto lo vamos a conseguir gracias al proceso de cuantificación.

"La cuantificación es la conversión de una señal discreta en el tiempo evaluada

de forma continua a una señal discreta en el tiempo discretamente evaluada. El

118

Las señales discretas son discretas en el tiempo, pero continuas en amplitud.

Fig. 92 - Frecuencias de muestreo estándar según aplicaciones

http://es.wikipedia.org/wiki/Disco_compacto

http://es.wikipedia.org/wiki/ConversiÃ³n_analÃ³gica-digital


127

valor de cada muestra de la señal se representa como un valor elegido de entre un conjunto finito de posibles valores" 119

Se divide el rango total de amplitud en M intervalos (denominados pasos de cuantización). A cada uno de estos intervalos se les asigna un valor de amplitud de salida. Se evalúa la amplitud de cada una de las muestras de la señal discreta que hemos obtenido a la salida del muestreador, y en función del intervalo al que pertenezca cada una se le asignará el valor de salida correspondiente. De este modo, a la salida tendremos una señal discreta que solo podrá tomar M valores posibles de amplitud, es decir, una señal discreta en tiempo y en amplitud.

La cuantificación es en realidad un "redondeo". Se conoce como error de cuantificación a la diferencia entre la señal de entrada (sin cuantificar) y la señal de salida (cuantificada). Intentaremos que el ruido añadido sea lo menor posible. Para conseguir esto, existen diferentes técnicas de cuantificación, pero solo veremos las dos que habitualmente se usan en el mundo del audio:

PCM UNIFORME: Los pasos de cuantización son todos iguales, están uniformemente distribuidos. Dependiendo de si incluimos el 0 como uno de los valores de salida, podemos distinguir entre cuantización Midthread o Midriser:

119

Definición extraída del "Curso audiovisual interactivo de codificación de voz" impartido por la Universidad de Granada.

Fig. 93 - Muestreo y cuantificación de una señal analógica

Fig. 94 - Codificaciones uniformes Midthead y Midriser


PCM NO UNIFORME: Se caracteriza por disponer de un mayor número de valores para aquellas amplitudes de señal más probables, y viceversa. Los sistemas más utilizados son los sistemas PCM logarítmicos, entre los cuales destacan la Ley MU y la Ley A.

CODIFICACIÓN: En la tercera de las etapas de la conversión, la codificación, convertiremos la señal digital en una señal binaria, es decir, en una serie de dígitos binarios (ceros y unos).

De la teoría digital sabemos que con n dígitos binarios podremos expresar un

total de 2n valores diferentes. Los valores que tenemos que representar son los M valores posibles que puede tomar la señal digital, por lo tanto necesitaremos una número n de bits120 tal que:

Donde:

o M es el número de niveles de cuantización o n es el número de bits necesarios para representar los M valores

En el proceso de codificación, asignaremos a cada uno de los M niveles un conjunto de n bits, obteniendo a la salida del convertidor una secuencia de dígitos binarios. Los valores habitualmente utilizados durante el proceso de grabación profesional son n=16, n=24 ó n=32. El estándar para CD de audio es 16 bits, pero en estudio es habitual trabajar a 24 bits ó 32 bits durante el proceso de grabación.

120

El número de bits por muestra "n" también es conocido como resolución.

Fig. 95 - Ejemplo de muestreo, cuantización y codificación de una señal analógica


129

Como se ha explicado al principio, la conversión A/D es uno de las etapas más importantes durante la grabación del sonido. Debemos trabajar siempre a la mayor frecuencia de muestreo y resolución posibles (teniendo en cuenta la capacidad de procesamiento de los equipos disponibles). Los conversores no tienen por qué ser equipos independientes; pueden encontrarse dentro del propio preamplificador de micrófono o en la interfaz de audio conectada al PC. Si bien es cierto que en estudios profesionales se usan conversores externos dedicados. Una de las marcas líderes mundiales en cuanto a convertidores es Apogee, y uno de sus modelos estrella es el Apogee Rosetta 800 (frecuencias de muestreo de hasta 192 kHz, resolución de hasta 24 bits para 8 canales simultáneos)

5.4.2 - GRABACION MAGNETICA DIGITAL De las tres técnicas diferentes de grabación digital antes mencionadas (magnética, óptica y magneto-óptica), la que vamos a analizar en mayor profundidad es la grabación magnética digital, ya que es desde hace muchos años el método de grabación usado profesionalmente en la mayoría de los estudios de grabación. Las técnicas ópticas y magneto--ópticas han sido utilizadas básicamente para la construcción de equipos y soportes destinados a un uso "doméstico". De todos modos, serán brevemente analizadas en posteriores apartados. "La grabación magnética digital es la técnica por la cual se escriben datos digitales (cadenas de ceros y unos) en un soporte magnético, haciendo uso de la magnetización" El funcionamiento es básicamente igual al explicado para la grabación magnética analógica, con la única diferencia de que ahora los datos registrados son señales digitales (una sucesión de dígitos binarios), y no una señales analógicas. La grabación magnética digital se ha convertido en pocos años en el estándar absoluto para grabaciones profesionales, desbancando así totalmente a la grabación magnética analógica, ya que las ventajas que ofrece son muchas (mayor velocidad, facilidad, economía, versatilidad, limpieza, etc.). Desde que aparece la grabación magnética digital han sido muchos los formatos y equipos lanzados por las diferentes marcas; vamos a analizar algunos de los más importantes.

Fig. 96 - Convertidor A/D y D/A Apogee Rosetta 800


GRABACION MAGNETICA DIGITAL EN BOBINA ABIERTA:

Los primeros grabadores magnéticos digitales que aparecen presentan un formato y funcionamiento muy parecidos a los antiguos magnetófonos multipista analógicos de bobina abierta. Con la aparición de los magnetófonos digitales comienza también la lucha entre las diferentes marcas para intentar imponer sus equipos y estándares por encima de los demás. En el caso concreto de los magnetófonos de bobina abierta la batalla se produce entre dos sistemas; el sistema DASH y el sistema ProDigi.

1. DASH (Digital Audio Stationary Head)121 es el estándar lanzado por Sony y Tascam en el año 1988 para la grabación multipista digital magnética. Tal y como dice el nombre, en el sistema DASH el cabezal permanece estático durante la reproducción o la grabación, siendo la cinta la que gira (al igual que los magnetófonos analógicos). Se permite tanto la edición manual a tijera como la edición electrónica.

Algunas de las características técnicas de los magnetófonos DASH son:

Utiliza una resolución de 16 bits Grabación multipista con un máximo de 48 canales Múltiples frecuencias de muestreo (44 kHz, 44,1 kHz y 48 kHz) Pueden utilizarse cintas de 1/4 de pulgada o de 1/2 pulgada La evolución del sistema DASH se denomina DASH PLUS, y permite una

resolución de 24 bits

La tecnología DASH obtuvo muchísima aceptación por sus excelentes resultados. Todavía es posible encontrar magnetófonos de este tipo en algunos estudios.

121

En español: Audio digital de cabeza estacionaria.

Fig. 97 - Magnetófono tipo DASH


131

2. ProDigi es el estándar lanzado por las compañías Mitsubishi, Otari y AEG. Aparece a finales de los ochenta, pero no tiene la misma aceptación que el sistema DASH. El funcionamiento es básicamente el mismo, con la diferencia de que el máximo número de pistas permitido es algo inferior (32 pistas) y las frecuencias de muestreo posibles son tan solo dos (44.1 kHz y 48 kHz). La resolución es de 16 bits, igual que en los primeros sistemas DASH.

GRABACION MAGNETICA DIGITAL MDM:

MDM son las siglas de "Modular Digital Multitrack"122. En la técnica MDM se utilizan cintas magnéticas de vídeo para la grabación digital multipista de audio. La grabación digital de audio aparece algunos años antes que los magnetófonos digitales, motivo por el cual las primeras grabaciones digitales de audio se hicieron sobre cintas digitales de video. Los antiguos magnetófonos analógicos no podían grabar audio digital por tener un ancho de banda insuficiente, sin embargo los grabadores de vídeo si permitían hacerlo, ya que el ancho de banda del vídeo es mucho mayor que el del sonido.

El sistema se denomina "modular" porque se pueden sincronizar varios equipos similares gracias a un código de tiempo grabado en las cintas previamente al comienzo de la grabación. Las cintas de vídeos han de ser formateadas antes de empezar a grabar. En este mismo proceso se graba en las mismas un código de tiempo o señal sincro que permitirá a varios equipos sincronizarse y funcionar como uno solo, actuando uno de ellos como maestro. Conectando equipos podremos conseguir el número de pistas que necesitemos (sumando las que aporta cada equipo).

Ejemplo

Conectando 4 equipos modulares de 8 pistas cada uno, obtendremos un total de 32 pistas funcionando en perfecta sincronía. El conjunto se comportará como un solo magnetófono de 32 pistas

122

En español "Multipista digital modular".

Fig. 97 - Magnetófono Modular tipo ADAT de la marca Alesis

http://es.wikipedia.org/wiki/Mitsubishi

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Otari&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/AEG


Todos los equipos MDM ofrecen las mismas características técnicas:

Dos posibles frecuencias de muestreo (44,1 kHz y 48 kHz) Respuesta en frecuencia de 20 Hz a 20 kHz Rango dinámico de 90 dB aprox.

Sin embargo podemos distinguir diferentes tecnologías en función del tipo de cinta de vídeo utilizada, de la cantidad de pistas permitidas y de los bits de resolución:

1. ADAT (Alesis Digital Audio Tape) es el estándar lanzado por la marca Alesis. Es el primer sistema MDM que aparece en el mercado. Cosecha un gran éxito por el carácter modular que presenta, y por el ahorro económico que supone frente al magnetófono de bobina abierta. Utiliza una cinta similar a la S-VHS convencional, y permite resoluciones de 16, 20 y 24 bits.

2. DA-88 es el nombre del modelo lanzado por la firma Tascam. Utilizaba cintas

Hi8 convencionales, para grabar un máximo de 4 pistas a 16 bits de resolución. Las cintas más usadas eran las de tipo MP (partículas de metal), de 75 minutos de duración. El sistema se convirtió rápidamente en el estándar a nivel internacional para grabaciones digitales.

3. DTRS es una evolución de Tascam a su sistema DA-88. El funcionamiento es

prácticamente igual, pero incluyendo algunas mejores. Ahora se pueden grabar hasta 108 minutos en 8 pistas, con una resolución de 16 ó 24 bits. Permite la conexión sincronizada de hasta 16 equipos, llegando así a las 128 pistas totales. Los equipos se controlan vía MIDI por un mando a distancia. Obtuvo un premio "EMMY Excellent Technical". No existía estudio de grabación en el mundo que no tuviera varios de estos magnetófonos funcionando. Tascam se convierte en la marca líder en lo que a grabación digital se refiere.

Fig. 98 - Tres equipos Tascam DTRS sincronizados, mas el control remoto


133

GRABACION MAGNETICA DIGITAL EN CINTA DE CASSETTE:

Algunos años antes de que el CD se convirtiera en el medio de reproducción absoluto para audio en el mundo entero, el formato que triunfaba era la cinta analógica de casete. Varias compañías intentaron con poco éxito lanzar al mercado una versión digital de la cinta de casete. Destacan principalmente dos sistemas: la cinta de audio digital (DAT) y el casete compacto digital (DCC).

1. DAT (Digital Audio Tape) es un sistema de grabación y reproducción lanzado por Sony a principios de los ochenta. Es el primer sistema de casete digital que aparece en el mercado, utilizando para ello una cinta de 4mm encapsulada en un casete de la mitad de tamaño que el casete tradicional analógico. Permite frecuencias de muestreo de hasta 48 kHz con 16 bits de resolución.

Debido al alto precio de los equipos, el DAT quedó reservado tan solo

para uso profesional, aunque no tuvo el éxito esperado. Al no permitir grabación multipista (solo estéreo), fue usado durante muchos años como sistema y soporte para grabación del máster. Como bien sabemos, el máster es el documento estéreo que el estudio entrega con la grabación ya finalizada, y que servirá para que a partir de él se realicen posteriormente las copias en CD que serán distribuidas al mercado. Cuando apareció el disco compacto, el máster tenía que ser grabado en cinta abierta digital de 1/4 de pulgada. En pocos años, el DAT se convierte en el estándar mundial como soporte para máster, por su calidad, reducido tamaño y precio. Con la aparición del CD-R y CD-RW, el DAT deja de tener sentido y desaparece por completo de los estudios de grabación.

Fig. 99 - Cinta de Audio Digital DAT


2. DCC (Digital Compact Casete) es el modelo de cinta digital lanzado por Philips en 1992, con la intención de reemplazar al casete analógico. La marca decide desmarcarse de la tecnología DAT fabricando por su cuenta un soporte diferente. Mientras que el DAT va destinado a profesionales, el DCC intenta hacerse con el mercado doméstico.

El sistema no tuvo ni mucho menos el éxito esperado, y solo duró en el

mercado apenas 4 años, motivo por el cual no entraremos en mayor detalle.

GRABACION MAGNETICA DIGITAL EN DISCO DURO:

La grabación digital de audio en disco duro ha supuesto toda una revolución en el mundo de las grabaciones profesionales. La señal digital de audio se hace llegar al PC por medio de una tarjeta o interfaz de audio, que irá conectada al mismo vía PCI, USB o Fireware. Una vez que la señal está grabada en el disco duro, podremos procesarla y tratarla como si tuviésemos un completo estudio de grabación dentro del propio ordenador. Para ello necesitaremos utilizar alguno de los potentes softwares de producción de audio que actualmente podemos encontrar en el mercado, también denominados DAW123. La grabación digital en disco duro es desde hace varios años el sistema de grabación utilizado por todos los estudios del planeta, ya que las ventajas que presenta frente al resto de sistemas digitales son muchísimas. No vamos a profundizar en este punto porque dedicaremos un capítulo completo al estudio de los diferentes softwares de grabación en PC.

123

Digital Audio Workstation.

Fig. 100 - DAW (Digital Audio Workstation), concretamente Cubase LE


135

5.4.3 - GRABACION OPTICA DIGITAL "La grabación digital de sonido óptica es un proceso de grabación digital de sonido sobre un soporte óptico como es el disco óptico, en el que tanto la lectura como la escritura se hace con la ayuda de un rayo láser. Es el sistema usado por el Compact Disc (CD), el DVD o el Blu Ray, tanto para lectura como para escritura"

Para hacernos una idea, podemos decir que el sistema presenta un funcionamiento bastante similar al del gramófono. En el proceso de grabación, se registra la señal el soporte en forma de huecos, solo que ahora el método de grabación será óptico y no mecánico, y la señal no será analógica sino digital (sucesión de ceros y unos). Para la lectura, al igual que en el gramófono, un cabezal se encargará de leer la información registrada en el disco.

GRABACION: Los equipos grabadores disponen de un cabezal de grabación formado por un diodo laser, un espejo y una lente. En función de la información digital que queramos grabar, el laser emite una serie de rayos, que tras reflejarse en el espejo del cabezal y ser enfocados por la lente quedan concentrados en un punto exacto del disco óptico. En ese punto exacto se produce una perforación o hueco sobre la cubierta de policarbonato del disco. La sucesión de huecos (pits) y salientes (lands) contienen la información digital de audio que posteriormente será leída.

Los CD estándar miden 12 cm de diámetro, y pueden almacenar hasta 80 minutos de audio. Las perforaciones o lands tienen una profundidad de 0,6 micras. Los datos se grabarán en espiral, empezando por el centro del disco y recorriéndolo circularmente hasta el borde exterior. Las diferentes líneas deben tener una separación de al menos 1,6 micras. Podrán grabarse en total 99 líneas (o pistas).

Fig. 101 - Imagen ampliada de una pista ya grabada


REPRODUCCION: El disco óptico está formado por una fina capa de aluminio reflectante recubierta de una lámina de policarbonato. Cuando en el proceso de escritura hacemos una perforación a la cubierta, realmente lo que estamos haciendo es dejar a la vista una pequeña porción del aluminio reflectante que está debajo. El cabezal de lectura está formado por un diodo laser y fotodecetor. Mientras el disco va girando, el laser va recorriendo pista a pista toda la superficie del mismo en orden (circularmente del centro a los bordes). Cuando el rayo emitido por el laser se tope con un saliente (porción de policarbonato) será dispersado, sin embargo cuando incida sobre un hueco, será reflejado por el aluminio y este reflejo será captado por el fotodetector. De este modo, el fotodetector irá recibiendo impulsos luminosos en función de los huecos o salientes que vaya encontrando el laser. Para convertir los impulsos en una señal binaria se usa el siguiente criterio:

A cualquier sucesión de salientes (lands) o huevos (pits) se les da el valor binario 0

Cuando se produce algún cambio de superficie (pit-land ó land-pit) lo interpretamos como un 1 binario

A la salida del fotodiodo obtendremos una señal binaria (sucesión de ceros y unos) que será decodificada y convertida a analógica para su reproducción.

En cualquier caso, los sistemas ópticos (CD, DVD, etc.) nunca han sido utilizados para la grabación de audio en estudio de grabación. Son el estándar mundial en lo que a soportes finales de reproducción de audio se refiere, pero no se utilizan como sistemas de grabación en estudio. No permiten grabación multipista (solo estéreo) ni la

Fig. 102 - Cabezal de grabación en un grabador de CD


137

posibilidad de editar el audio ya grabado. La única aplicación profesional que posee el CD de audio es la que hasta entonces tuvo el DAT; la grabación estéreo del máster final. En posteriores capítulos analizaremos en profundidad los diferentes soportes y sistemas de reproducción de audio que han existido a lo largo de la historia (discos de vinilo, cintas de casete, CD, mini-disk, etc.). Ahora no profundizaremos en ellos porque no queremos confundirlos con los sistemas que han servido como motores de para la grabación de audio en estudios profesionales.

5.4.4 - GRABACION MAGNETO-OPTICA DIGITAL

"La grabación magneto-óptica es una combinación de los dos sistemas vistos anteriormente. La grabación de los datos se hará de forma magnética, mientras que la lectura será de forma óptica. Para ello haremos uso de un tipo especial de discos; los discos magneto-ópticos, que se caracterizan por tener la capacidad de sobrescribir los datos ya grabados"

GRABACION: Durante el proceso de grabación, además de la presencia del campo magnético es necesaria la acción de un láser. Los discos están fabricados de una aleación metálica llamada recubrimiento de cambio de fase, recubiertos de una capa ferromagnética. Todo el conjunto está rodeado por una fina capa de plástico.

El campo magnético no tendrá efecto por sí solo. Antes de magnetizar

cualquier punto del recubrimiento de cambio de fase es necesario que el laser actúe sobre el llevándolo a una temperatura crítica (Temperatura de Curie), cambiando así su estado de cristalización. Aprovechando este cambio de estado, el campo magnético presente reordena los dominios magnéticos al igual que en las grabaciones digitales.

BORRADO: Para borrar los datos existentes solo haremos uso del láser. Si un

punto del disco alcanza la temperatura de Curie, pero no existe ningún campo magnético presente en la zona, la estructura cristalina se normaliza borrándose así la información existente en ese punto.

LECTURA: Para la lectura, el rayo láser disminuye su potencia y va recorriendo

en forma de espiral el disco. Según la magnetización de cada punto de la superficie, el rayo será reflejado de una forma u otra por acción del Efecto Kerr de birrefrigencia124. El rayo reflejado es detectado por una célula fotosensible, al igual que pasaba en los sistemas ópticos.

124

El Efecto Kerr es una birrefrigencia (existencia de dos índices de refracción) provocada en un material por la presencia de un

campo exterior.


En el mundo del audio, el único sistema magneto-óptico que en algún momento ha tenido cierta relevancia ha sido el Minidisc. Sony lanza en 1992 un sistema que pretende sustituir a las cintas de casete. Con una resolución de 16 bits, frecuencia de muestreo de 44,1 kHz y una capacidad en relación mayor al CD pretende hacerse habitual tanto en los sectores profesionales como domésticos, pero su elevado precio y el auge del formato Mp3 han impedido que llegue a gozar de éxito.

Fig. 103 - Minidisc fabricado por Sony

capítulo 6 - La mezcla de audio

139

capítulo 6 - LA MEZCLA DE AUDIO


6.1 - EL PROCESO DE MEZCLA Nos enfrentamos en este capítulo al último paso del proceso creativo de nuestro disco. Una vez que todos los sonidos están correctamente grabados en pistas individuales, y han sido editados por el ingeniero de sonido, llega el momento de comenzar el proceso de mezcla, que podemos definir de la siguiente manera: "La mezcla es un proceso cuyo objetivo principal consiste en un lograr un correcto balance de sonido en la canción ya terminada. Antes de comenzar a mezclar, las diferentes pistas de nuestra canción se encontrarán en bruto, sin haber aplicado en ellas ningún tipo de tratamiento o proceso (tal y como se grabaron). Durante la mezcla ajustaremos parámetros como las frecuencias, las ganancias, las ubicaciones espaciales o la reverberación para conseguir que todas las pistas suenen bien juntas, distinguiéndose unas de otras y consiguiendo un sonido uniforme y potente".

El ingeniero de mezclas recibirá un conjunto de pistas mono ya limpias y editadas125. Su trabajo consistirá en procesar dichas pistas para conseguir finalmente fusionarlo todo en una sola pista estéreo, que es la que posteriormente será entregada para el proceso de masterización126. Aunque la mezcla se sustenta en unos conceptos técnicos que explicaremos a continuación, también posee una importante componente artística, porque cada ingeniero trata de conseguir un sonido personal y particular. Hasta hace unas décadas, este proceso de mezcla era realizado íntegramente de forma analógica, utilizado unas enormes y sofisticadas mesas de mezcla. Pero en la

125

Antes de comenzar la mezcla, suponemos que todas las pistas están limpias de ruidos, y que cada evento sonoro se encuentra

en el lugar temporal correcto. Este proceso forma parte del trabajo del ingeniero de grabación o del productor. 126

La masterización es un proceso final que se aplica sobre la pista estéreo terminada, con el fin de conseguir que todas las pistas

de un mismo disco suenen igual de equilibradas y potentes. Este proceso es opcional.

Fig. 104 - Con el proceso de mezcla conseguiremos que la suma de todas las pistas grabadas

suenen como una pista estéreo, de forma equilibrada y agradable.


141

actualidad lo más habitual es realizar la mezcla en el propio software que hemos utilizado para la grabación, mediante el uso de plugins127 digitales que imitan el funcionamiento de los procesadores clásicos analógicos. También existe la opción de realizar una mezcla mixta128, en la que se combinan los procesamientos analógicos y digitales. La mezcla mixta es básicamente una mezcla digital en la que incluimos algunos procesadores de efectos analógicos en forma de inserción en las pistas de nuestro software de producción de audio. De este modo conseguimos combinar lo mejor de cada método, pero será necesario el uso de muchos conversores129 de calidad, además de arriesgarnos a una degradación de la señal causada por pérdidas o ruido por culpa del cableado o del excesivo conexionado. En los siguientes apartados explicaremos detalladamente en qué consisten la mezcla analógica y la mezcla digital, explicando las diferencias entre ellas y valorando las ventajas y desventajas de cada una.

127

Denominamos plugin a aquellas aplicaciones que, en un programa informático, añaden una funcionalidad específica o una

nueva característica al software. 128

Se denomina mezcla mixta a aquella en la que se combinan procesos digitales y analógicos. 129

La señal digital se convertirá a analógica para ser procesada por el efecto analógico externo, y a su regreso deberá ser

convertida de nuevo a digital para entrar de nuevo en el software. Cada uno de estos pasos de conversión puede introducir ruido o distorsión a la señal.


6.2 - LA MEZCLA ANALÓGICA Aún con la proliferación y la implantación de los sistemas digitales en los estudios de grabación, muchos profesionales siguen decantándose por realizar el proceso de mezcla en formato analógico. Para ello necesitaremos utilizar una mesa de mezclas analógica:

"La mesa de mezclas constituye el centro neurálgico del estudio de grabación. Nos permite disponer de múltiples entradas de audio que pueden ser tratadas independientemente en cuanto a su volumen, ecualización, panorama, inserción de efectos, etc., junto con otra serie de controles que facilitan la monitorización de cada canal (escucha previa o aislada). Cada entrada tiene asignado un canal, que cuenta con todos los controles necesarios para realizar las operaciones anteriormente descritas, de ahí la cantidad de botones y mandos que poseen. Toda la información de audio que entra y se procesa en la mesa de mezclas puede sacarse por una o varias salidas, bien para ser escuchada o bien para ser grabada como resultado final de una mezcla".130

6.2.1 - LA MESA DE MEZCLAS ANALÓGICA

Para explicar las diferentes partes de una mesa de mezcla analógica, utilizaremos como ejemplo un dispositivo más sencillo como es la mesa YAMAHA MGP16X. Lo haremos así porque aunque podamos encontrar mesas mucho más extensas y sofisticadas en el mercado, las partes de la misma y el funcionamiento general son básicamente iguales. Pasemos a detallar de forma general las diferentes partes de la mesa:

130

Definición extraída del curso "El estudio de sonido", impartido por el Instituto Nacional de Tecnologías Educativas.

Fig. 105 - Mesa de mezclas analógica Solid State Logic 4000. En las mesas analógicas cada

parámetro de cada pista utiliza un mando independiente


143

CONTROLES DE ENTRADA: En la parte superior de cada pista encontramos los controles relacionados con la entrada de señal en la misma. Habitualmente los canales soportan dos tipos de entradas, una para micrófono y otra para nivel de línea. Seleccionaremos con qué entrada trabajar mediante un conmutador (dispondremos de alimentación fantasma a 48 V para cuando trabajemos con micrófonos de condensador). También encontraremos un potenciómetro para controlar la ganancia de entrada de la señal.

ECUALIZACIÓN: La mayor parte de la superficie de una mesa de mezclas analógica es la destinada a la ecualización de cada canal. La mesa de mezclas vendrá equipada con una serie de ecualizadores paramétricos independientes por canal. Estos ecualizadores estarán divididos por bandas (graves, medios bajos, medios agudos y agudos) y serán tanto más sofisticados en función de la calidad de la mesa de mezclas. La fase de ecualización y el funcionamiento de los ecualizadores paramétricos serán explicados al detalle en un apartado posterior.

PANORAMA, MUTE Y PFL: Justo debajo de la zona de ecualización se encuentran dos mandos básicos que son comunes a todas las mesas de mezclas. En primer lugar se sitúa el potenciómetro de panorama, mediante el cual ubicaremos la pista mono individual en el espectro estéreo de la mezcla final, desplazándola individualmente en el eje horizontal de la mezcla. Y justo debajo tendremos la tecla de MUTE/SOLO, mediante la cual podremos

CONTROLES DE

ENTRADA

ECUALIZACIÓN

PANORAMA Y

MUTE

VOLUMEN Y

SUBGRUPOS

EFECTOS

SUBGRUPOS

CONTROLES

DE SALIDA

Fig. 106 - Partes de una mesa de mezclas analógica


mutear131 dicha pista, o por el contrario escucharla en solitario y de forma individual. Otra tecla que suele aparecer en las mesas es la PFL o Pre Fader Listen132.

VOLUMEN Y SUBGRUPOS: En la parte más baja de cada canal se sitúan una serie de conmutadores y un potenciómetro vertical. Con los conmutadores podremos enviar la señal de la pista a alguno de los subgrupos de los que disponga la mesa. Mediante la utilización de estos subgrupos podremos aplicar una serie de procesos o efectos a un conjunto de pistas en común. El regulador vertical nos sirve para controlar el volumen de salida de cada pista.

EFECTOS: En la mezcla analógica podemos aplicar efectos a las pistas (reverb, delay, compresión, chorus, etc.) de dos maneras; mediante inserciones individuales a cada canal, o mediante efectos propios de la mesa de mezclas. En este caso, la mesa de mezclas incorpora una serie de efectos que pueden ser aplicados de forma individual a cada canal.

SUBGRUPOS: En esta sección controlamos los subgrupos anteriormente descritos.

CONTROLES DE SALIDA: Finalmente disponemos de una serie de potenciómetros mediante los cuales controlamos el volumen de cada una de las salidas. El potenciómetro de la salida principal suele ser de algún color para así distinguirlo del resto de salidas, cuyo número dependerá de la mesa en cuestión (las mesas grandes disponen de diferentes salidas para facilitar el uso de distintos sistemas de monitorización).

131

En el audio profesional, se suele usar el término mutear en lugar de silenciar. 132

Pulsando la tecla PFL escucharemos la señal tal y como entra al canal, sin procesar. La usamos para comparar la entrada con la

salida ya procesada.

Fig. 107 - Entradas de pista en una mesa de mezclas analógica


145

En la anterior imagen podemos ver la sección de entradas de una mesa de mezclas analógica, en la que podemos distinguir tres tipos de entradas.

Entrada tipo XLR o CANON

Entrada de tipo JACK

Entrada de inserción - Mediante las entradas de inserción podemos conectar a cada pista un procesador de efecto externo a la mesa que actuará independientemente sobre el canal al que está conectado. El punto de inserción suele encontrarse justo después del ajuste de la ganancia de entrada, y antes de pasar al ecualizador. La señal sale, y vuelve ya procesada por el efecto externo conectado.

Lo más habitual en estudios de grabación de alto nivel es realizar la grabación íntegramente de forma digital en disco duro para posteriormente realizar el proceso de mezcla en una consola analógica. Es evidente por tanto que la señal debe ser sometida a un proceso de conversión Digital/Analógica antes de poder ser procesada por la mesa de mezclas133.

6.2.2 - CONVERSIÓN DIGITAL/ANALÓGICO (D/A)

En la actualidad resulta muy complicados encontrar estudios que sigan realizando la grabación en formato analógico. Si bien es cierto que algunos estudios especializados en grabación de rock continúan realizando sus grabaciones en soporte analógico para conseguir ese sonido antiguo de los discos de los años 50, la inmensa mayoría de los estudios de grabación usan soportes digitales para la grabación de las pistas (mayoritariamente en disco duro mediante un software de edición de audio o DAW134). Para poder realizar la mezcla en formato analógico, necesitamos "extraer" todas esas pistas de nuestro software y convertirlas de nuevo a analógicas (usamos la expresión "de nuevo" porque todos los sonidos son inicialmente analógicos, y se convirtieron a digitales durante el proceso de grabación). Para ello haremos uso de un conversor digital/analógico o CDA: "El proceso realizado por el conversor digital analógico (CDA) es justamente el inverso al que realiza el conversor analógico digital (CAD), como ya se ha observado. Se parte de muestras en formato binario, y éstas se deben convertir en una señal analógica (continua en el tiempo y la amplitud) capaz de ser procesada por algún sistema electrónico".

133

La conversión A/D ha sido explicada en el apartado 4 del capítulo 5. 134

Siglas de Digital Audio Workstation (Estación de Audio Digital).

https://www.ecured.cu/Conversi%C3%B3n_Anal%C3%B3gica_Digital


El CDA asocia a cada valor binario un nivel de tensión previamente establecido, y genera muestras de tensión utilizando dichos niveles, aplicando un intervalo de tiempo constante entre muestras. Si el conversor recibe una señal digital en forma de una palabra de n-bits135, la transformación se realiza mediante una correspondencia entre 2n combinaciones binarias posibles de entrada y 2n niveles de tensión a la salida, obtenidas a partir de una tensión de referencia Vref.

Pero la señal analógica obtenida no es continua, sino que está formada por una serie de valores discretos formando escalones. La dificultad radica a la hora de unir una muestra con la que le sucede, porque dicha unión es necesaria para que la señal vuelva a ser continua en el tiempo.

Los CDA profesionales usan técnicas de cálculo complejas que permiten predecir la muestra futura tan solo sabiendo los valores de la muestra actual y muestras pasadas. Esta ponderación suele realizarse empleando una serie de resistencias en progresión geométrica (cada una con mitad de valor que la anterior), o bien mediante una red R-2R que efectúa sucesivas divisiones por 2.

La conversión Digital/Analógica es un proceso absolutamente crucial para la realización de una buena mezcla analógica. De nada servirán unos procesadores analógicos de primer nivel si la señal de entrada no posee la calidad suficiente. Es por esto que los conversores CDA son unos de los aparatos más caros en audio profesional, sobre todo si tenemos pensado trabajar con multitud de pistas.

135

Siendo n el número de bits de cada muestra binaria (en audio profesional se suele trabajar con 24 o 32 bits).

Fig. 108 - El conversor D/A recibe como entrada una señal digital y ofrece a su salida una señal analógica

Fig. 109 - CDA con resistencias ponderadas

https://www.ecured.cu/index.php?title=Binario&action=edit&redlink=1


147

6.3 - LA MEZCLA DIGITAL En este caso no necesitaremos someter a la señal digital a un proceso de conversión a analógica, porque el proceso de mezcla será realizado directamente en formato digital. La mezcla en formato digital puede realizarse de dos maneras; haciendo uso de una mesa de mezclas digital, o mezclando directamente en nuestro software de producción musical o DAW.

6.3.1 - LA MESA DE MEZCLAS DIGITAL

En la última década del siglo pasado, con la implantación del audio en formato digital comenzaron a comercializarse mesas de mezcla digitales. En estas mesas el procesamiento de las diferentes pistas de entradas es totalmente digital, no siendo necesario por tanto ningún proceso de conversión a analógico. La mesa de mezclas recibirá todas las pistas provenientes del DAW en formato digital, gracias a conexiones tipo MADI, AES/EBU, SPDIF136 o fibra óptica. Al no realizarse ningún proceso de conversión antes de entrar a la mesa, cabe destacar que las señales no sufren ninguna degradación ni distorsión, cosa que si puede pasar en una mezcla analógica.

136

MADI, AES/EBU y SPDIF son distintos protocolos de transmisión para señales de audio digital.

Fig. 110 - Mesa de mezclas digital PRESONUS STUDIOLIVE 32


Las mesas de mezcla digitales contienen muchos menos mandos que las mesas analógicas, y se distribuyen en forma de módulos asignables a cada uno de los canales (dispondremos por ejemplo de un módulo de ecualización, que asignaremos en cada momento al canal que nos ocupe). El motor de las mesas de mezclas digitales es un DSP137, que será controlado por la propia consola (a la que dotan intencionadamente de un aspecto parecido a las consolas analógicas). La cantidad de pistas que podamos manejar, la resolución y frecuencias máximas de las muestras digitales y la complejidad y cantidad de procesos que podamos aplicar a cada una de ellas dependerá única y exclusivamente de la potencia de nuestro DSP. El funcionamiento de la consola será gestionado por un software interno al propio mezclador. En este software estará definida la mesa virtual, que como si de una mesa analógica se tratara define el número de canales de entrada y salida disponibles, los distintos subgrupos y envíos, y todo lo referente al enrutamiento de la señal. También se definen los procesos de control que se pueden aplicar al audio (compresores, limitadores, expansores, retardadores, puertas de ruido, filtros, ecualizadores) todo ello únicamente limitado por la capacidad de procesamiento del sistema. Al estar todo ello basado en programación es decir en software, se puede guardar y recuperar en cualquier momento y tener diferentes set para diferentes programas o para diferentes técnicos, adaptándose el sistema a cada circunstancia.

6.3.2 - LA MEZCLA EN EL DAW La mezcla digital también puede realizarse sin la necesidad de extraer nuestras pistas de audio digitales de la computadora. Todos los softwares de producción de audio profesional equipan su propia mesa de mezclas virtual.

137

DSP son las siglas en inglés de Digital Signal Procesor.

Fig. 111 - Mezclador virtual del software PRO TOOLS


149

El funcionamiento de estos mezcladores es el mismo que tendría una mesa digital, salvo que todo se realiza sin necesidad de salir del propio software, pero con el inconveniente de que ahora toda la carga de procesamiento corresponderá a la CPU del propio ordenador (excepto en algunos DAW, que necesitan de una DSP externa para trabajar, como por ejemplo Proo Tools Pro138.

La apariencia de estos mezcladores virtuales pretende ser muy parecida al aspecto que poseen las mesas digitales. En este tipo de mezclas, todos los procesamientos realizados a las pistas se harán mediante el empleo de plugins, que actuarán bien en forma de insertos o en canales de envío. Estos plugins tratan de imitar el funcionamiento de los procesadores externos que usamos en las mezclas analógicas, y son desarrollados en muchos casos por las mismas compañías, que dotan a estas aplicaciones incluso de un aspecto parecido al equipo analógico que tratan de emular.

Aunque el funcionamiento de estos plugins nunca será igual a su equivalente en analógico, los resultados obtenidos son cada vez mejores y más conseguidos. El número de procesadores que podemos emplear en una mezcla digital en DAW solo vendrá limitado por la capacidad de procesamiento de la computadora.

Para muchos ingenieros, es importante la sensación de "tocar" cada uno de los controles de la mesa de mezcla, y para cumplir esta función se comercializan las denominadas superficies de control DAW, que no son más que un gran mando gracias al cual podemos controlar cada botón de nuestro mezclador virtual (no confundir con una mesa de mezclas digital).

138

Pro Tools es el software de producción de audio más implantado y estandarizado en el mundo desde hace años, y es

propiedad de la compañía AVID.

Fig. 112 - Plugin de compresión NEVE 33609

Fig. 113 - Controladora AVID Pro Tools S3


6.3.3 - VENTAJAS E INCONVENIENTES

Una vez concluido en su totalidad el proceso de grabación, comienza el proceso de mezcla, que como ya hemos explicado consiste básicamente en ubicar cada evento en su lugar correcto dentro del espacio sonoro, para conseguir que todos los sonidos sean correctamente audibles, y para que el sonido final sea agradable, potente y claro. Gracias al desarrollo que en los últimos años han experimentado los dispositivos de audio digitales, y sobre todo con la mejora que las compañías han aportado a sus plugins, la mezcla digital ha alcanzado unos niveles de calidad prácticamente insuperables en lo relativo a la calidad y calidez del sonido. Sin embargo, muchos estudios profesionales siguen apostando por el uso de grandes (y en algunos casos antiguas) mesas de mezcla analógicas. A continuación trataremos de valorar las ventajas y desventajas de cada sistema de mezcla.

LA MEZCLA ANALÓGICA: Cuando vamos a utilizar una consola analógica para nuestra mezcla, el punto de separación entre grabación y mezcla queda perfectamente definido. Con todas las pistas grabadas, limpias y correctamente editadas, enrutamos cada una de ellas a una entrada de la mesa de mezclas (a través de un CDA), y con todos los potenciómetros a 0 iniciamos el trabajo de mezcla. Como veremos posteriormente, en la mezcla digital este punto de separación entre grabación y mezcla no queda tan definido.

Ventajas de la mezcla analógica:

La principal ventaja de la mezcla analógica radica en el sonido conseguido. Si bien el sonido digital ha alcanzado un nivel de calidad excelente, aún no ha conseguido igualar el carácter y la calidez que aportan los circuitos analógicos de una gran mesa de mezclas.

La sensación de poder "tocar" cada parámetro de pista en un botón independiente.

Los procesadores analógicos siguen sonando mejor que sus equivalentes digitales.

La suma analógica139 aporta una serie de coloraciones al audio que los sistemas digitales no consiguen. Por este motivo hay estudios que realizan la mezcla digital en el DAW, pero realizan la suma en un sumador analógico externo.

139

Proceso de sumado de pistas que están sonando al unísono.

Fig. 114 - Sumador analógico externo de 16 canales NEVE 8816


151

Desventajas de la mezcla analógica:

La mezcla analógica es irreversible, porque se realiza a tiempo real. Una vez tengamos todos los parámetros ajustados, conectaremos la salida principal de la mesa a un grabador estéreo, y grabaremos en el mismo la pista estéreo final. Si pasado un tiempo queremos rectificar la mezcla, tendremos que volver a empezarla desde cero (algunas mesas analógicas disponen de sistemas de automatización que memorizan algunos parámetros, pero son sistemas bastante rudimentarios comparados con los sistemas digitales).

El manejo de las consolas analógicas requiere de gran destreza por parte del ingeniero de mezclas.

El precio de adquisición y de mantenimiento de una mesa analógica es altísimo. A su vez, la cantidad de periféricos analógicos externos necesarios es grande, con el gasto de dinero y espacio que ello conlleva.

El número de pistas y conexiones de la mesa analógica limitarán nuestra mezcla (a veces será necesario mezclar por grupos, por no dispones de pistas suficientes en la mesa).

Aunque es cierto que el sonido analógico sigue resultando más cálido que el digital, la mesa de mezclas puede introducir ruidos en la mezcla si no está en perfectas condiciones.

Las diferentes etapas de conversión de digital a analógico de las señales pueden introducir algo de ruido indeseado.

LA MEZCLA DIGITAL: En los estudios que optan por una mezcla digital, a menudo sucede que el punto de separación entre el proceso de grabación y el proceso de mezcla puede ser confuso. Cuando usamos consolas digitales (totalmente automatizadas y conectadas con nuestro software) o directamente mezclamos en el DAW, suele ocurrir que la mezcla se va realizando poco a poco, y el técnico va ajustando los diferentes parámetros de pista a medida que avanza el proceso de grabación.

Fig. 115 - Mezclador virtual del software de producción musical CUBASE


Ventajas de la mezcla digital:

El sonido digital proporciona una limpieza y nitidez que no se consiguen con las

mezclas analógicas.

La señal no viaja tanto, no sufre tantas conversiones ni las pérdidas producidas por el enrutamiento a procesadores externos. De esta forma las pistas no sufren ningún tipo de degradación.

Al ser realizado por software, la mezcla queda totalmente almacenada, pudiendo ser recuperada posteriormente en cualquier punto para su mejora o modificación.

El número de pistas que podemos manejar vendrá sólo delimitado por la capacidad de procesamiento de nuestro ordenador o DSP.

La inversión económica será mínima en comparación con el coste de los equipos analógicos.

Desventajas de la mezcla digital:

Muchos productores siguen prefiriendo el carácter que una mesa analógica aporta a la mezcla final, a pesar de la limpieza que conseguimos con una mezcla digital.

Muchos productores siguen prefiriendo el carácter que una mesa analógica aporta a la mezcla final, a pesar de la limpieza que conseguimos con una mezcla digital.

La mayoría de los plugins digitales (ecualizadores, compresores, reverbs, etc.) son imitaciones de equipos míticos analógicos. Aunque el resultado es cada vez mejor, aún no consiguen imitar el sonido de los equipos originales.

En la actualidad cada estudio opta por un sistema diferente a la hora de trabajar, resulta imposible decidir qué opción es mejor porque cada una aporta una serie de ventajas y de inconvenientes. Aunque pudiera parecer que lo más lógico es optar por una mezcla digital, el principal valor de la mezcla analógica es el sonido que aporta. En los siguientes apartados explicaremos los diferentes procesamientos que debemos aplicar al sonido durante el proceso de mezcla para ubicar cada evento sonoro en el espacio tridimensional que le corresponde, con independencia de si realizamos una mezcla digital o una mezcla analógica, ya que aunque la señal sea de una naturaleza diferente, el tratamiento que realizaremos en cada caso será a efectos prácticos el mismo.


153

6.4 - LAS TRES DIMENSIONES DE LA MEZCLA Dejando a un lado el factor artístico, si enfocamos el tema desde un prisma objetivo y científico podemos decir que el proceso de mezcla consiste en "ubicar cada de uno de los eventos sonoros de una canción en el lugar correcto dentro de las tres dimensiones espaciales, para crear una imagen sonora tridimensional". Antes de comenzar la mezcla, el ingeniero debe crear una imagen espacial de la canción en su cabeza, lo que denominamos una estrategia de mezcla. A continuación definiremos los parámetros a tratar en cada pista para ubicarla en el lugar preciso dentro de nuestra mezcla:

DIMENSIÓN 1: ANCHO - Aquí hablamos claramente de la dimensión izquierda-derecha. Con el controlador PANORAMA ó BALANCE colocamos cada pista individual en el punto exacto dentro del eje horizontal, desplazándola a izquierda o derecha y creando así una correcta imagen estéreo.

DIMENSIÓN 2: ALTO - La colocación en el eje vertical de un determinado evento sonoro se consigue mediante la ecualización. La percepción personal de la "altura" de un determinado sonido dependerá básicamente de su rango de frecuencias, ubicando nuestro cerebro las señales graves en la parte baja, y las señales agudas en la parte alta del espacio. También influirán en este aspecto otros factores como el volumen de la pista, y el uso de procesadores de dinámica como los compresores, por el impacto que la dinámica tiene en la percepción de las distintas frecuencias.

DIMENSIÓN 3: PROFUNDIDAD - La profundidad de un determinado sonido se conseguirá mediante el uso de procesadores espaciales como son la reverb y el delay140.

140

Delay: Efecto de sonido que consiste en el retraso y modificación modulado de una señal sonora.

Agudos

Medios

Graves

Izquierda Centro Derecha

Profundidad

(reverb)

Fig. 116 - Las tres dimensiones espaciales de la mezcla


6.5 - LA PRIMERA DIMENSIÓN - HORIZONTAL

Como hemos explicado anteriormente, dejando a un lado el tema creativo, podríamos definir el proceso de mezcla como "la ubicación correcta de cada evento sonoro en el lugar idóneo del espacio tridimensional, con el fin de que cada sonido se perciba con nitidez, claridad, limpieza y con la intensidad adecuados". La primera dimensión con la que trabajaremos será la del plano horizontal, el ancho, creando así la imagen estéreo de nuestra grabación. Antes de aplicar ningún procesado a las pistas, ubicaremos cada una lo ancho en el eje horizontal; con una correcta estrategia estéreo141 ya tendremos hecha una gran parte de la mezcla.

A la hora de mezclar, podemos encontrarnos con pistas mono o con pistas estéreo. En el caso del control de panorama, ambas han de ser tratadas de forma diferente:

Las pistas mono han sido grabadas con un solo micrófono, por lo que la ubicación horizontal de estas pistas será tan sencilla como elegir el lugar del ancho estéreo donde la queremos escuchar. Este control se hará por medio de un potenciómetro si trabajamos con una consola analógica, o por medio de una barra de desplazamiento si trabajamos con el mezclador virtual de nuestro DAW (algunos DAW emulan los potenciómetros de las mesas analógicas).

141

Denominamos estrategia estéreo al plan mediante el cual decidiremos la ubicación horizontal de cada instrumento, que

dependerá del tipo de música que estemos mezclando.

Fig. 117 - El control panorámico de la pista se realizará mediante potenciómetro giratorio (mesa analógica) o mediante control horizontal (mixer virtual en DAW)


155

Las pistas estéreo han sido grabadas con dos micrófonos, tendremos una componente izquierda y una componente derecha del mismo sonido. Si estamos trabajando con un mezclador analógico, físicamente tendremos dos pistas (porque todas las pistas de entrada son por defecto mono), tan solo tendremos que balancear una a la izquierda y otra a la derecha, tan abiertas como queramos (no tienen por qué ocupar todo el espectro horizontal). Si trabajamos con DAW, tenemos la posibilidad de incluir pistas estéreo al proyecto, y en estas el control de panorama será doble ya que podremos

elegir cómo de abierta queremos que suene la pista, eligiendo dónde ubicamos la componente derecha y dónde la componente izquierda. Como vemos en la imagen de la izquierda, las pistas estéreo son realmente la unión de dos pistas (correspondientes a la toma de cada micrófono), y para regular la posición horizontal de cada una dispondremos de dos potenciómetros, uno correspondiente al micrófono de la derecha y otro al de la izquierda.

El lugar que suele ocupar cada instrumento dependerá de un tema meramente artístico y de pericia por parte del ingeniero de mezclas, no existe una única regla que funcione a la perfección, es por eso que cada grabación suena diferente, pero sí que podemos detallar algunas reglas que suelen usarse y otorgan buen resultado a la hora de distribuir horizontalmente los diferentes sonidos.

Los sonidos que aporten la base grave de la canción siempre se colocarán en el centro del espectro, como pueden ser el bombo o el bajo (en el proceso de ecualización trataremos cada pista para que sus espectros de frecuencia no se solapen).

El elemento principal de la canción (la voz del solista o el instrumento protagonista) se colocará en el centro, para otorgar al oyente la sensación de que lo importante está justo delante.

Los coros se grabarán en pistas estéreo, y se colocarán abiertos a izquierda y derecha, para otorgar la sensación de espacialidad al oyente. Haremos lo mismo con los instrumentos que formen la base armónica del tema (pianos, guitarras, cuerdas, etc.).

El resto de elementos se ubicarán a lo ancho del espectro de forma creativa y en función del tipo de música que estemos mezclando, de lo que aporte cada instrumento y de la estrategia de mezcla del ingeniero.

Fig. 118 - El control panorámico de una pista estéreo


Si estamos mezclando la grabación de una banda o de una orquesta, en la mezcla trataremos de ubicar cada instrumento dentro del lugar que realmente ocupan en la formación habitual del grupo, para otorgar realismo al resultado final, y para que el oyente tenga realmente la sensación de que la orquesta está tocando delante de su cabeza.

Todo lo anterior es puramente orientativo, porque cada ingeniero usa su propia estrategia para conseguir un sonido particular.

A la hora de ubicar horizontalmente los instrumentos en nuestra mezcla, debemos tener en cuenta que la música a veces se escucha en equipos mono (un altavoz portátil, un teléfono móvil o una pequeña radio), motivo por el cual debemos controlar la compatibilidad mono142 de la mezcla. Para comprobarla, debemos conmutar a mono nuestra pista máster, y comprobar si hay sonidos o frecuencias que desaparecen, porque en ese caso tendremos un problema de cancelación de fase que debemos solucionar.

La cancelación de fase suele aparecer por culpa de una mala grabación estéreo (una pareja de micrófonos grabando el mismo sonido). Si la colocación de los

micrófonos no es la correcta, puede suceder que el sonido grabado por uno de ellos se cancele con el otro por estar en contrafase. Por este motivo, la mayoría de los previos de micro, y las mesas mezcladoras incorporan un conmutador de inversión de fase. Si no conseguimos apreciar esto con nuestro oído, podemos usar algún software como por ejemplo OZONE.

142

Hoy día la mayoría de los equipos son estéreo, pero una correcta compatibilidad mono indicará que nuestra mezcla es

equilibrada.

Fig. 119 - Ubicación espacial en la mezcla de una grabación de orquesta

Fig. X - Software OZONE para el estudio estéreo de una mezcla


157

6.6 - LA SEGUNDA DIMENSION DIMENSIÓN - VERTICAL

Ya se han ubicado las diferentes pistas en el lugar correcto del plano horizontal, siguiendo las pautas que hemos descrito anteriormente. El segundo aspecto que vamos a trabajar (y quizás el más complejo) es la distribución en frecuencias de la mezcla, el lugar que ocupará cada sonido en el plano vertical. Para una correcta distribución en frecuencias en la mezcla, lo primero que debemos hacer es estudiar y dividir el rango de frecuencias audibles, identificar los sonidos que se ubican en cada banda y aprender a tratar cada una de ellas para conseguir un sonido equilibrado y agradable.

6.6.1 - LAS BANDAS DEL ESPECTRO AUDIBLE

Podemos dividir el espectro de las frecuencias audibles en 7 bandas que describimos a continuación:

SUBGRAVES (0 a 25 Hz) - También conocido como infrasonido subarmónico. En esta banda no hay ninguna componente interesante para el oído humano, básicamente porque el oído no capta estas frecuencias. En la banda de los subgraves solo aparecen ruidos de baja frecuencia indeseados, que pueden ser muy molestos al aparecer en muchas pistas, por eso debemos aplicar un filtro paso alto143 en estas frecuencias, para limpiar totalmente la banda de los subgraves.

143

Filtro que elimina las bajas frecuencias y deja pasar las superiores.

0 Hz 25 Hz 120 Hz 350 Hz 2 kHz 8 kHz 12 kHz 20 kHz

Subgraves

(0 a 25 Hz)

Medios graves

(120 a 350 Hz)

Medios agudos

(2 a 8 kHz)

Agudos superiores

(12 a 22 kHz)

Graves

(25 a 120 Hz)

Medio

(350 Hz a 2 kHz)

Agudos

(8 a 12 kHz)

Fig. 120 - Las 7 bandas del espectro audible


GRAVES (25 a 120 Hz) - En esta banda aparecerán los instrumentos graves que aportan el sustento armónico a la mezcla, como suelen ser el bombo de la batería o el bajo (con la ecualización conseguiremos que ambos no se solapen). Para todos los demás instrumentos o voces deberán limpiarse estas frecuencias mediante el uso de filtros paso bajo, porque solo aportarán ruido indeseado e impedirán el correcto sonido de los instrumentos graves.

MEDIOS GRAVES (120 a 350 Hz) - Esta es sin duda la banda más complicada de tratar durante una mezcla, porque es la que aporta calidez al sonido, y porque la mayoría de los instrumentos tienen sus componentes fundamentales de sonido en esta banda de frecuencias. Será por tanto muy importante una correcta distribución horizontal de los instrumentos armónicos para evitar solapamientos.

MEDIOS (350 a 2 kHz) - Suele ser una banda conflictiva porque un exceso en estas frecuencias puede producir un sonido demasiado nasal y opaco. Por otra parte, es en esta banda donde suelen aparecer componentes de sonido indeseadas relacionadas con los problemas acústicos de la sala de grabación o los modos de sala. Estas componentes deberán ser eliminadas mediante filtros tipo notch144.

MEDIOS AGUDOS (2 a 8 kHz) - En esta banda radica la claridad del lenguaje, por eso será importante tenerla en cuenta y realzarla con suavidad en las pistas de voz.

AGUDOS (8 a 12 kHz) - En esta banda suelen aparecer pequeños ruidos de interpretación, como pueden ser los derivados de las llaves de un instrumento de viento, o el golpeo de las uñas con las cuerdas de una guitarra. Intentaremos tocar lo menos posible en esta banda.

AGUDOS SUPERIORES (12 a 22 kHz) - Es llamada la banda de aire, porque en estas frecuencias podemos oír el aire de la voz del cantante. Un pequeño realce aportará suavidad a la grabación, pero un realce excesivo puede provocar ruido indeseado.

6.6.2 - TIPOS DE FILTROS PARA LA MEZCLA

El tratamiento de las frecuencias a la hora de la mezcla se realiza con el uso de ecualizadores paramétricos, que están formados por una serie de filtros de frecuencia que actuarán en las diferentes bandas del espectro. A continuación vamos a enumerar los diferentes filtros que podremos usar para la ecualización de una pista, ya que para cada labor usaremos un tipo diferente:

144

Filtro de ranura con un flanco muy estrecho.


159

FILTRO PARAMETRICO145 - Son los filtros más usados para realizar realces en las bandas medias, y su funcionamiento viene definido mediante el ajuste de tres parámetros.

Ganancia - Refuerzo o corte de nivel, expresado en dB. Frecuencia central - Frecuencia central a la que va a actuar el filtro. Factor de calidad Q - Con el factor Q determinamos la anchura del filtro

(a mayor valor de Q más estrecho será el filtro)

FILTRO SHELVING146 - Estos filtros atenúan o amplifican toda la banda de frecuencias por encima de una frecuencia. Suelen usarse para realizar una pequeña amplificación en las bandas de agudos. Los parámetros a ajustar son solamente el valor de frecuencia y la ganancia.

145

También denominado filtro de campana. 146

También denominado filtro de estantería.

Fig. 121 - Filtro paramétrico en un ecualizador software

Fig. 122 - Filtro Shelving en el mezclador virtual de CUBASE


FILTRO DE RANURA - Se trata de un filtro paramétrico programado con un factor Q muy estrecho, y se utiliza para "eliminar" frecuencias perturbadoras causadas habitualmente por defectos en la sala de grabación. La ganancia de estos filtros no es ajustable, realizan una limpieza casi total (un filtro paramétrico con un valor Q alto puede servir como filtro de ranura).

FILTRO PASO ALTO147 - Eliminan las frecuencias por debajo de un valor F, permitiendo el paso de las frecuencias superiores. Se usan muy a menudo (recomendablemente en todas las pistas) para eliminar las frecuencias en la bandas de subgraves y de graves. Para esta aplicación también pueden usarse filtros de Bessel (que aparte del corte aportan un pequeño realce en frecuencias cercanas al corte), o filtros Butterworth (que aportan un corte muy brusco en la frecuencia F).

FILTRO PASO BAJO - Tiene el mismo funcionamiento que el filtro paso alto pero a la inversa.

FILTRO PASO BANDA - Es la combinación de un filtro paso alto y un filtro paso bajo. Permite pasar las frecuencias comprendidas entre dos valores de frecuencias F1 y F2.

Si hacemos la mezcla digital dentro del DAW, los ecualizadores serán insertados en las pistas individuales (o en la pista máster si fuera necesario). En este caso su uso es más "visual" como hemos visto en las imágenes, porque podemos ver de qué manera está actuando el filtro.

Sin embargo, cuando mezclamos en una consola analógica, la regulación de los parámetros de cada filtro se realizará mediante el giro de potenciómetros, sin la ayuda de ningún display, es por eso que la ecualización en una mesa analógica requiere de mucha más destreza por parte del ingeniero de sonido, si bien es verdad que el funcionamiento de los filtros es más agradable y ofrece mejor calidad de sonido.

147

También denominados filtros highpass o lowcut.

Fig. 123 - Filtro paso alto para eliminar las frecuencias graves


161

6.6.3 - LA ESTRATEGIA DE ECUALIZACIÓN

Si hay algo en lo que todos los ingenieros de mezcla coinciden es en afirmar que "no hay que abusar de la ecualización, cuanta menos ecualización mejor". Si la grabación del sonido ha sido correcta (en una buena sala, con un buen micrófono ubicado en el sitio correcto, y utilizando un buen previo de micrófono), no será casi necesario el uso de ningún ecualizador para conseguir un buen sonido en la pista individual. Si además hemos diseñado una buena distribución de frecuencias en el plano horizontal, el uso del ecualizador será mínimo, porque las diferentes pistas casi no necesitarán correcciones.

El ecualizador puede ser usado con tres finalidades:

El primer uso (y más importante) del ecualizador es el que utilizamos con fines correctivos. Las primeras ecualizaciones que debemos realizar sobre una pista son aquellas destinadas a "limpiar" las componentes indeseadas, como por ejemplo la aplicación de un filtro paso alto para eliminar la banda de graves, o la inserción de un filtro de ranura para eliminar ruidos indeseados o los efectos indeseados provocados por los modos de la sala de grabación.

El segundo uso será el de reforzar las frecuencias importantes en cada instrumento, aplicando filtros paramétricos con factores Q bajos (los realces siempre deben realizarse con filtros anchos).

El tercer uso se hará con todas las pistas sonando, y será el relacionado con la acomodación de todas las pistas sonando en conjunto. Tendremos que atenuar o amplificar determinadas frecuencias en algunos instrumentos para evitar solapamientos con otros instrumentos que ocupen las mismas.

El uso de un analizador de espectros puede ser de gran ayuda para identificar las frecuencias problemáticas en cada pista y en general.

Fig. 124 - Analizador de espectros virtual


6.6.4 - LA COMPRESIÓN

Otro aspecto fundamental a la hora de realizar una buena distribución de los eventos sonoros es la compresión selectiva de las pistas mediante la inserción de un compresor.

"Un compresor es un procesador electrónico de sonido destinado a recudir el margen dinámico de la señal de entrada. Esta tarea se realiza reduciendo la ganancia del sistema cuando la señal de entrada alcanza un determinado umbral de intensidad. El compresor actúa directamente sobre la ganancia de la señal, no sobre el espectro frecuencial de la misma (aunque podemos encontrar también compresores multibanda)".

Como podemos apreciar en la figura anterior, el funcionamiento del compresor de audio es relativamente sencillo. Deja pasar la señal sin atenuarla hasta llegar a un cierto valor umbral148, a partir del cual empieza a atenuarla según una relación ajustada por el técnico. Los parámetros a ajustar en un compresor son los siguientes:

TRESHOLD - Es el valor de intensidad de entrada a partir del cual el compresor comenzará a funcionar, expresado en dB SPL. Por debajo de ese valor el compresor no actuará.

RATIO - Es la relación de atenuación que el compresor aplicará a la señal de entrada una vez sobrepase el valor umbral ajustado anteriormente. Esta relación se expresa de la forma 2:1, 4:1 ó 8:1. A mayor ratio, mayor será la compresión aplicada.

148

Que será denominado "Treshold".

Fig. 125 - Representación gráfica de la relación entrada/salida en un compresor de audio


163

MAKE-UP GAIN - Al comprimir la señal, estamos reduciendo su rango dinámico, y con este control podremos aumentar el nivel de salida.

ATTACK - Una vez que la entrada haya sobrepasado el valor umbral el compresor debe empezar a actuar, pero debemos indicarle cuánto ha de esperar para comenzar a comprimir. Este parámetro será ajustado mediante el controlador Attack, expresado normalmente en milisegundos.

RELEASE - Cuando la señal de entrada ya haya salido de la zona de compresión (haya vuelvo a un nivel de presión por debajo del umbral), mediante este parámetro indicaremos el compresor cuanto debe esperar para dejar de comprimir.

Mediante el correcto uso de los compresores podemos conseguir corregir defectos de dinámica en las pistas, como por ejemplo eliminar subidas y bajadas de nivel de un determinado instrumento, para así hacerlos presentes todo el tiempo. También podemos usar el compresor con fines creativos, ya que mediante el correcto ajuste de los parámetros Attack y Release podemos crear una puerta de ruido, perfecta para eliminar resonancias indeseadas en las pistas de percusión. Finalmente, podemos distinguir entre dos tipos principales de compresores:

COMPRESORES MONOBANDA - Actúan en todo el espectro de frecuencias,

independientemente de las componentes frecuenciales del sonido. Estos son los

compresores clásicos.

COMPRESORES MULTIBANDA - Estos compresores vienen equipados con filtros paso

banda149, de forma que podemos ajustar diferentes parámetros de compresión en

cada una de las bandas. Se usa más en el proceso de masterización que en el proceso

de mezcla.

149

Los filtros paso banda han sido explicados en el apartado 6.2 del presente tema.

Fig. 126 - Módulo compresor de la compañía ALESIS, podemos apreciar todos los controladores


6.7 - LA TERCERA DIMENSION DIMENSIÓN - PROFUNDIDAD

Afrontamos ahora otro de los aspectos fundamentales a la hora de realizar una mezcla correcta, y es la de ubicar las diferentes pistas en distintos planos a lo largo de la tercera dimensión, es decir, colocarlos más cerca o más lejos en el marco tridimensional del sonido. En este capítulo abordaremos el posicionamiento en profundidad.

Para poder posicionar los diferentes instrumentos más cerca o más lejos del primer plano haremos uso de unos procesadores llamados reverbs. El cometido de una reverb no es más que el de simular mediante reflexiones artificiales la sensación de que el instrumento está sonando en una sala o espacio de un determinado tamaño y con unas determinadas condiciones de reflexión. El tamaño y las condiciones de la sala artificial, y la ubicación del instrumento dentro de la misma serán factores ajustados por el técnico haciendo uso de los diferentes parámetros que todas las reverbs tienen en común, y que detallamos a continuación:

PRE-DELAY - Con este parámetro controlaremos el tiempo que transcurre desde que escuchamos el sonido original hasta que comenzamos a escuchar las primeras reflexiones. Se mide en milisegundos, y está directamente relacionado con la sensación de que el instrumento está más cerca o más lejos del oyente, cuanto mayor tiempo de pre-delay más lejos tendremos el instrumento dentro del espacio tridimensional.

REVERB TIME - Como su propio nombre indica, es el tiempo de resonancia150 de la estancia que nuestra reverb va a simular. Un tiempo de resonancia alto nos aportará la sensación de que el sonido está siendo escuchado en una estancia grande, mientras que un tiempo de resonancia bajo nos hará sentir que estamos en una sala pequeña. Se expresa en milisegundos (o incluso en segundos si se trata de un valor grande).

150

El concepto tiempo de resonancia ha sido explicado en el capítulo 2.

Fig. 127 - Módulo de reverb LEXICON PCM91


165

DIFUSIÓN - Este parámetro está directamente relacionado con la difusión de la sala que tratamos de emular. Mayores valores simularán superficies límite más difusas, con reflexiones que nos llegarán desde todos los ángulos. Menores valores supondrán que las reflexiones serán más directas.

DRY-WET - Expresión proveniente del inglés mojado-seco. Este parámetro nos permitirá elegir el porcentaje de señal limpia y el porcentaje de reverb que queremos a la salida de nuestra reverb, y suele expresarse en porcentaje.

Ejemplo:

Si ajustamos el parámetro DRY-WET al valor 100%, a la salida solo escucharemos la señal de entrada limpia y si reverb. Si por contra lo ajustamos al 0%, a la salida solo escucharemos reflexiones, y nada de la señal limpia de la entrada.

ECUALIZACIÓN - La mayoría de módulos de reverb incluyen un ecualizador que nos permite ecualizar en frecuencia el sonido de las reflexiones. El procedimiento habitual es ajustar un filtro tipo shelving para atenuar las altas frecuencias. Con esto conseguiremos aportar realismo a nuestra reverb (ya hemos visto en capítulos anteriores que los graves reverberan más que los agudos), aparte de poder emular el sonido de diferentes tipos de salas (con paredes de madera, de cristal, de piedra o de moqueta).

Es fundamental el uso de módulos de reverb de calidad, porque una mala reverb puede estropear sin remedio una buena grabación y una buena mezcla. En la mezcla de grabaciones grandes es habitual el uso de diferentes reverbs con diferentes parámetros, porque diferentes secciones de instrumentos necesitarán distintos parámetros de reverb, para simular que están ubicados a diferentes distancias del oyente. La mayoría de los módulos actuales de reverb vienen programados con una serie de presets ya ajustados para simular el sonido de diferentes tipos de salas.

Fig. 128 - Módulo de reverb digital Reverence de STEINBERG, con diferentes presets ya programados


6.8 - LA MASTERIZACIÓN Con la mezcla ya terminada, debemos afrontar el último proceso antes de poder editar comercialmente el trabajo que hemos hecho, y es el proceso de masterización o mástering. "La masterización es un proceso en el cual se pulen detalles de la mezcla ya terminada, y se llevan las canciones a un nivel comercialmente aceptable. La particularidad de la masterización es que durante este proceso se decide también el orden de las canciones en el disco, la aplicación de fundidos (fades), la inserción de meta-datos necesarios para la identificación de la obra (como los códigos ISRC151) y se decide también el espaciado de las canciones (la cantidad de segundos de silencio entre temas)."152

A menudo se confunden los conceptos mezclar y masterizar, pero no tienen nada que ver, tanto es así que para la masterización existen estudios especializados, y que están preparados con equipos diseñados en exclusiva para esta labor (como pueden ser ecualizadores gráficos, expansores estéreo o compresores multibanda).

El estudio de masterización recibe del estudio de grabación una pista estéreo ya mezclada (o una serie de pistas si se trata de un disco), y con ella trabajará. Gracias a una acústica muy cuidada y a unos altavoces de respuesta en frecuencia153 muy plana, el ingeniero aplicará los procedimientos necesarios para que nuestra grabación suene correctamente sea cual sea el equipo en el que se reproduzca por parte del consumidor (ya sea la radio de un coche, el altavoz de un teléfono o unos simples

151

Siglas de International Standard Recording Code. Se trata de un código internacional otorgado por la Federación Internacional

de Productores Fonográficos, que sirve para identificar únicamente grabaciones de audio y videos musicales. 152

Definición aportada por la Audio Engineering Society. 153

El concepto respuesta en frecuencia ha sido explicado en el capítulo 3.

Fig. 129 - La masterización se lleva a cabo en estudios diseñados expresamente para esta labor.


167

auriculares). Esta es el principal objetivo de la masterización, porque nunca antes hubo tantos dispositivos de reproducción de audio como ahora.

Otro de los objetivos de la masterización es que todos los temas de un disco suenen con la misma intensidad y equilibrados de igual manera. Durante el proceso de mezcla, es habitual mezclar temas diferentes en distintos días, en distintos proyectos e incluso en diferentes estudios de grabación, motivo por el cual cada uno sonará diferente. Es labor del ingeniero de masterización que todos suenen equilibrados en el disco final, mediante el uso de compresores multibanda y sofisticados ecualizadores estéreo.

Al igual que sucede con el proceso de grabación o mezcla, la masterización podrá realizarse con periféricos analógicos o mediante plugins digitales. Pero lo realmente importante es que la masterización sea llevada a cabo por un ingeniero experto y en un estudio especializado.

Una vez concluido el trabajo de masterización, podremos decir por fin que nuestro trabajo está totalmente concluido, y tan solo a la espera de ser disfrutado por el consumidor final.

Fig. 130 - Existen plugins para realizar el trabajo de masterización, como por ejemplo el LURSSEN MASTERING.


Referencias

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Conclusiones

Tras un extenso trabajo de investigación y tras muchas horas de práctica en un estudio de grabación, si algo queda claro es que el sonido, la música, y sobre todo el mundo del audio están estrechamente relacionados con la ingeniería de telecomunicaciones, sobre todo con sus ramas de electrónica y de tratamiento de señales. Todo está relacionado con el estudio de las ondas, desde la generación del sonido, hasta el tratamiento analógico y digital que se aplica a cada una de las señales durante el proceso de grabación, pasando cómo no por el diseño acústico y la construcción de todas las salas que forman un estudio de grabación. Aunque se han expuesto algunos casos prácticos para facilitar la explicación de algunos conceptos, la intención de este trabajo ha sido explicar los procedimientos tecnológicos y científicos que se ponen en práctica durante el proceso de grabación del sonido, sin entrar a detallar los conceptos artísticos y creativos que obviamente juegan un papel tan importante en la música y en el audio profesional La realización de este trabajo surge de la inquietud personal, y de la necesidad de demostrar que en el mundo de la música profesional se ponen en práctica muchos de los conceptos que un ingeniero de telecomunicaciones ha estudiado al detalle y debe conocer en profundidad. Gracias a la música, la ciencia y la ingeniería se ponen cada día al servicio del mundo entero, porque cada vez que alguien oye una canción, lo hace gracias al trabajo de tantos ingenieros que con su conocimiento y su trabajo contribuyeron al avance de la ciencia y del sonido. Por la ingeniería ... y por la música.



Referencias

171

Referencias

1. "ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA APLICADA" de Manuel Recuero López.

2. "ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA", editado por la Escuela Universitaria de Música.

3. "AMPLIFICADORES DE AUDIO", editado por la Universidad Superior de Ingenieros de

Bilbao

4. "AUDIO DIGITAL EN PRO TOOLS", editado por la Fundación Audiovisual de Andalucía.

5. "CONTROL Y PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA", impartido por la

Universidad de Vigo.

6. "CURSO AUDIOVISUAL INTERACTIVO DE CODIFICACIÓN DE VOZ", impartido por la

Universidad de Granada.

7. "CURSO DE ACÚSTICA" impartido por la Universidad del País Vasco.

8. "DISEÑO ACÚSTICO DE ESPACIOS ARQUITECTÓNICOS" de Antonio Carrión.

9. "EL ESTUDIO DE SONIDO", impartido por el Instituto Nacional de Tecnologías

Educativas.

10. "INTERNAL MIXING", editado por la empresa Steinberg S.L.

11. "TEORÍA MUSICAL", editado por el Conservatorio Profesional de Música Manuel de

Falla de Cádiz.

12. Apuntes de la asignatura CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS, impartida por la Escuela

Técnica de Ingeniería de Sevilla.

13. Apuntes de la asignatura PROPAGACIÓN DE ONDAS, impartida por la Escuela Técnica

de Ingeniería de Sevilla.

14. Apuntes de la asignatura TRATAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES, impartida por la Escuela

Técnica de Ingeniería de Sevilla.

15. Apuntes del curso GRABACIÓN PROFESIONAL (Escuela Cinematográfica de Madrid).

16. Manual de acústica "ACOUSTICS 101", editado por la empresa Auralex.

17. Manual de acústica editado por la empresa Aislacustic Acústica S.L.

18. Manual de acústica editado por la empresa Inasel, soluciones acústicas.

19. Manual de acústica editado por la empresa Silent&System.

20. Manual de especificaciones de la consola de mezclas BEHRINGER UB24-42FX-PRO

21. Manual de especificaciones de la consola de mezclas SOLID STATE LOGIC AWS900.

22. Manual de especificaciones del micrófono SHURE SM-57.

23. Website de la Audio Engineering Society.

24. www.audio-technica.com

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ANÁLISIS TECNOLÓGICO DE UN ESTUDIO DE GRABACIÓN