Procesadores de señal. Dinámica y efectos

La dinámica

Se denomina dinámica a los cambios de potencia de un sonido o conjunto de sonidos a lo largo del tiempo. Si observamos la envolvente del sonido de la figura siguiente, detectaremos que la potencia evoluciona pasando por silencios, partes más débiles y partes más fuertes. 

Una señal como esta pueden tener algunos inconvenientes:

• El contraste entre sonidos fuertes y débiles se juzga excesivo
• La señal contiene ruidos (de ambiente, o debidos al soporte del que se ha extraído) que se enmascaran cuando el sonido es fuerte, pero que se hacen evidentes o molestos en las partes de silencio.
• La señal tiene poca energía en general, pero tiene picos de intensidad próxima al máximo valor representable. Por tanto, no se preamplificar la señal sin producir desbordamiento digital.

Los procesadores de dinámica están orientados a la corrección de este tipo de defectos en una señal de audio. También permiten la manipulación creativa del audio. Compresores, puertas de ruido y limitadores son casos particulares de procesadores de dinámica.

Tipos de compresor de dinámica

Compresores comunes

Son atenuadores selectivos, que sólo actúan como tales cuando la envolvente del sonido supera un umbral. En la figura siguiente se muestra, en la forma gráfica semejante a la ilustración anterior referente a la amplificación y atenuación, el proceso de compresión. Esta representación gráfica es casi convencional y aparece muy a menudo en la interface de los compresores. A la izquierda aparece el compresor con arista (o rodilla, knee) afilada; a la derecha se muestra un compresor parecido con la arista suavizada, más útil. 

La compresión, aplicada a un sonido cualquiera, reduce su potencia cuando se supera el umbral. Suele acompañarse de una amplificación posterior, denominada de acabado (o make-up) que suministra potencia a todala onda; el proceso completo sí que permite incrementar la energía total del sonido. 

Los parámetros básicos de un compresor son:

• El umbral (threshold) de potencia para que se aplique la atenuación.
• La relación (ratio) de compresión, que generalmente se expresa como la fracción 1:n (aunque algunos prefieren cambiar el orden de la fracción y escriben n:1). El parámetro n es la pendiente de la línea de ganancia más allá del umbral, así que se puede entender como el incremento (en dB) de potencia de entrada necesario para incrementar en 1 dB la potencia de la salida.
• Los tiempos de respuesta al cambio de ganancia. El tiempo para pasar de G = 1 a G = 1:n se denomina tiempo de ataque (attack time), el de vuelta a G = 1 tiempo de relajación (release time). En la figura siguiente se muestra el efecto de esos tiempos en el sonido resultante.

Limitadores

Se trata de un compresor especializado con relación teórica 1:infinito; aunque en la práctica basta con una relación de compresión que supere 1:20. 

Los parámetros básicos de un limitador son la potencia umbral y los tiempos de respuesta.

Puertas de ruido

La puerta de ruido (noise gate, o simplemente gate) es un proceso que reduce la ganancia a 0 cuando la potencia de entrada está por debajo del umbral. 

Se aplica a señales que contienen un ruido mezclado con el sonido útil. Cuando el volumen del sonido útil es alto enmascara el ruido, pero en los silencios el ruido es apreciable.

El artículo sobre Noise Gate en la Wikipedia en inglés da detalles adicionales sobre este efecto.

Procesadores multibanda

Son dispositivos que procesan la dinámica en función de la frecuencia. Dividen el espectro de la señal de entrada en tres o cuatro zonas y permiten aplicar compresiones, puertas de ruido, etc de forma independiente a cada una de ellas.