jueves, 22 de marzo de 2012

La Sala de Control

La sala de control de un estudio de grabación obedece a dos propósitos: está mejorada acústicamente para actuar como entorno de adición crítico, que usa altavoces monitores cuidadosamente situados y aloja la mayoría del equipo del estudio. En el núcleo de la sala de control está la mesa de grabación (consola).



La mesa de grabación es la paleta de artista del ingeniero de grabación. Permite al ingeniero mezclar y controlar básicamente todos los aparatos que se encuentran en el estudio. La función básica de la consola es la gran misión de permitir que se haga cualquier combinación de entradas, salidas y efectos lo que permite que todos los procesos de la grabación se logren rápida y flexiblemente.



En los grandes estudios, las grabadoras se colocan generalmente detrás en la sala de control, a menudo con controles remotos situados cerca del ingeniero para facilidad de las operaciones. Una típica sala de control  se compone de un grabador multipistas (a disco duro, magnetófono, etc.) y una o dos maquinas estéreas para mezclar. Los aparatos de “efectos”, procesadores de señal y amplificadores estarán a menudo cerca para mejor accesibilidad.


miércoles, 21 de marzo de 2012

La Sala de Grabación


La sala de grabación es una habitación que está acústicamente sintonizada con el fin de obtener el mejor sonido posible en una recogida de micrófono. El estudio está estructuralmente aislado para evitar que entren en la habitación ruidos de fuera y se metan en la grabación y para evitar que los sonidos de dentro se escapen e irrumpan en el ambiente de alrededor.

Los estudios varían en tamaño, forma y diseño acústico de acuerdo con los gustos personales de los dueños. Se pueden adaptar para grabar mejor ciertos estilos de música. Por ejemplo, un estudio que graba gran cantidad de música rock puede ser de tamaño pequeño, con paredes altamente absorbentes para permitir sonidos con alto volumen y separación. Por otro lado, un estudio diseñado para grabación orquestal de película será mucho más grande en comparación, posiblemente con techos altos para permitir equipo de proyección de película y más músicos de estudio.


Sobre las dos últimas décadas, con la llegada del grabador multipista y actualmente con la incorporación del PC, los estudios han disminuido de tamaño general. Esto se debe sobre todo al hecho de que los músicos no necesitan actuar en el estudio al mismo tiempo. El multipistas (multitracking) da al músico la flexibilidad de poner su parte musical en el grabador en momentos diferentes, estudios diferentes o incluso en países diferentes. Este procedimiento se conoce como sobre-edición, sobre-producción, (overdubbing).

El Estudio de Grabación


El mundo del estudio de grabación tiene muchas facetas. Es un mundo de personas creativas (ingenieros, productores, músicos, etc.), expertos en campos tales como la música, la acústica, la electrónica, la producción, los negocios y (pregunte a cualquier ingeniero de grabación) la psicología todos juntos para crear el producto final de una grabación maestra (Master). Este master se transforma en una forma final vendible (el producto) sea CD, DVD, Vinilo o Banda Sonora de una película. A menudo se necesitan años de practica dedicada para desarrollar la habilidad de equilibrar con éxito esta combinación de arte y tecnología.
Una persona nueva en el ambiente del estudio de grabación se podría sorprender ante la cantidad y variedad de equipo implicado, aunque hay un orden definido para el montaje del mismo. Cada pieza del equipo juega un papel diferente dentro del esquema general de la producción de audio. El estudio de grabación está compuesto básicamente de dos áreas de trabajo, la sala de grabación (o estudio) y la sala de control (o control room).



lunes, 19 de marzo de 2012

Percepción del Espacio

Además de para percibir la dirección del sonido, el oído y el cerebro se combinan para percibir la distancia y un sentido del espacio acústico en el que el sonido ocurre. Cuando se genera un sonido, se propaga desde la fuente en todas direcciones simultáneamente. Un porcentaje del sonido alcanza al oyente directamente, sin encontrar obstáculos. Una porción mucho más grande, sin embargo, se propagará hacia las muchas superficies de un recinto acústico. Si estas superficies son reflexivas, las ondas sonoras rebotaran en la habitación, donde algunas de estas reflexiones alcanzarán al oyente. Si las superficies son absorbentes, muy poca energía se reflejará hacia el oyente. En el aire, el sonido viaja a una velocidad constante de aproximadamente 1130 pies por segundo, de modo que la onda que viaja en línea recta desde la fuente hasta el oyente sigue el camino más corto y llega primero al oído del oyente. Esto se llama sonido directo. Aquellas ondas que rebotan en las superficies deben viajar más lejos para llegar al oyente y, por tanto, llegan después del sonido directo. Estas ondas forman lo que se llama el sonido reflejado que, además de estar retrasado, puede llegar de direcciones distintas que el sonido directo.


Como resultado de estas longitudes de recorrido más largas, el oído oye el sonido incluso después de que la fuente haya dejado de emitirlo. Las superficies altamente reflexivas absorben menos energía de las ondas en cada reflexión y permiten que el sonido persista más tiempo, después de que la fuente haya dejado de emitirlo, que las superficies altamente absorbentes que disipan la energía de la onda. El sonido oído en una habitación puede dividirse en tres categorías que tienen lugar sucesivamente: sonido directo, las primeras reflexiones y la reverberación. El sonido directo determina nuestra percepción de la localización y tamaño de la fuente de sonido y lleva el autentico timbre de la fuente. La cantidad de absorción que tiene lugar cuando el sonido se refleja en una superficie no es igual a todas las frecuencias. Como resultado, el timbre del sonido reflejado es alterado por las características de la superficie con la que se encuentra.

Las primeras reflexiones alcanzan el oído 50 mseg después que el sonido directo. Estas reflexiones son el resultado de las ondas que encontraron solo unos pocos obstáculos antes de alcanzar al oyente, y pueden llegar de direcciones diferentes que el sonido directo. El tiempo transcurrido entre la percepción del sonido directo y el principio de las primeras reflexiones proporcionan información sobre el tamaño de la habitación, ya que cuanto más lejos del oyente estén las superficies, más tardará el sonido en alcanzarlas y ser reflejadas hacia el oyente. El fenómeno psicoacústico conocido como prioridad o efecto Haas suprime nuestra percepción de estas reflexiones en un rango de 8 a 12 dB, dependiendo del tiempo que tarden en llegar después del sonido directo. El efecto de prioridad se aplica de igual modo tanto si consideramos una fuente de sonido y su reflejada como dos fuentes de sonido espacialmente separadas, tales como dos altavoces, produciendo el mismo sonido; el sonido parecerá originarse en la primera fuente incluso si la fuente retrasada es de 8 a 12 dB más alta.

Otro aspecto del efecto de prioridad es llamado fusión temporal. Las primeras reflexiones que llegan al oyente a los 30 mseg del sonido directo no solo son suprimidas en audibilidad sino que también se funden con el sonido directo. El oído no puede distinguir separadamente los sonidos cercanos y considera las reflexiones como parte del sonido directo. El límite de tiempo de 30 mseg para la fusión temporal no es absoluto, más bien depende del sonido. La fusión desaparece a los 4 mseg para golpecitos secos transitorios, mientras que puede extenderse más allá de los 80 mseg para sonido que cambian lentamente tales como pasajes de legato de violín. A pesar del hecho de que las primeras reflexiones se suprimen y funden con el sonido directo, modifican nuestra percepción del sonido, haciéndolo más alto y lleno.

Los sonidos que alcanzan al oyente más de 50 mseg después que el sonido directo, han sido reflejados desde tantas superficies distintas que empiezan a alcanzar al oyente en un flujo virtualmente continuo y desde todas direcciones. Estas reflexiones densamente espaciadas se llaman reverberaciones. La reverberación se caracteriza por su descenso gradual en amplitud y por la calidez y cuerpo que da al sonido así como el volumen que le da al sonido. Debido a que sufre múltiples reflexiones, el timbre de la reverberación se diferencia bastante del timbre del sonido directo, siendo la diferencia más notable la falta de frecuencias altas y el consiguiente énfasis de los graves.

El tiempo que el sonido persistente tarda en alcanzar 60 dB por debajo de su nivel original se llama tiempo de caída o tiempo de reverberación y se abrevia RT. Las características de absorción de la superficie de una pared determinan su tiempo de reverberación. El cerebro percibe el tiempo de reverberación y el timbre de la reverberación y utiliza esta información para formar una opinión sobre la dureza o suavidad de las superficies que le rodean. El volumen del sonido directo percibido por el oído aumenta rápidamente a medida que el oyente se acerca a la fuente, mientras que el volumen de la reverberación se mantiene constante porque está bien distribuida por la habitación. La percepción de la relación entre el volumen del sonido directo y el volumen del sonido reflejado permite al oyente conocer su distancia a la fuente.

En resumen, el sonido directo proporciona información sobre la localización, tamaño y timbre de la fuente. El tiempo entre la percepción del sonido directo y las primeras reflexiones determinan nuestra impresión sobre el tamaño de la habitación. El tiempo de caída de la reverberación sobre las superficies de la habitación, y la proporción de la reverberación frente al sonido directo determina nuestra percepción de la distancia a la fuente.

Con el uso de unidades de reverberación y retrasos artificiales, el ingeniero puede generar los indicios necesarios para convencer al cerebro de que el sonido se grabó en una Catedral con paredes de piedra cuando de hecho, se grabó en una pequeña habitación. Para hacer esto, el ingeniero envía la señal sin reverberaciones al fader de la consola desde donde se dirige por tres caminos. Un camino la lleva directamente a los altavoces de monitoreado para producir el sonido directo, mientras que el segundo va a través de una unidad de retraso temporal y después a los altavoces de monitoreado para producir la reverberación. Las salidas de la unidad de reverberación y la primera unidad de retraso temporal se conectan a faders adicionales de la consola, llamados “echo return faders”, para controlar su volumen. Ajustando el número y la cantidad de retraso en la primera unidad de retraso, el ingeniero puede calcular el tiempo que transcurre entre la recepción del sonido directo y las primeras reflexiones, de modo que determina la percepción del oyente sobre el tamaño de la habitación. La segunda unidad de retraso controla el comienzo de la reverberación; ajustando el tiempo de caída de la unidad de reverberación se determinará la percepción del oyente de las superficies de la habitación. Un largo tiempo de caída indicaría una habitación con superficies duras, mientras que un corto tiempo de caída indicaría una habitación con superficies blandas. Aumentando y disminuyendo la proporción del sonido directo frente a las primeras reflexiones y la reverberación que se oye por medios de los return faders, el oyente puede ser inducido a creer que la fuente de sonido está en la parte delantera o trasera de la habitación que el ingeniero ha creado. Muchas unidades de reverberación proporcionan una salida estereo de una entrada mono para simular que la reverberación viene de direcciones distintas a la fuente de sonido, como sucede en una habitación real.

Las unidades de retraso temporal pueden utilizarse independientemente de las de reverberación para simular el efecto de eco oído en las ejecuciones en vivo al aire libre, o para simular instrumentos adicionales tocando al unísono. Esto es posible porque nuestra percepción de que más de un instrumento está tocando depende de la falta de sincronización entre los sonidos. No importa cómo de bueno sean los músicos, el hecho de que cada instrumento está a una distancia distinta del oyente asegura una falta de sincronización debido a que las ondas necesitan distintas cantidades de tiempo para alcanzar el oido del oyente. Repitiendo una señal después de un pequeño retraso de unos 4 mseg, el número aparente de instrumentos que están tocando se dobla. Este proceso se llama doblamiento electrónico.


A menudo, el doblado o triplicado lo hace el artista solo a través de múltiples sobredoblajes (overdubbing), de modo que un violín puede sonar como un conjunto o de modo que dos vocalistas suenen como un coro. El doblaje también se puede utilizar para reforzar ejecuciones vocales débiles porque las pequeñas irregularidades de una ejecución pueden ser tapadas por la otra. Si el retraso es suficientemente largo (más de 35 mseg) como para que se oiga la repetición. La repetición se suele llamar slip echo o slip back, y hace que el ritmo se doble.

viernes, 16 de marzo de 2012

Percepción de la Dirección


Aunque un oído no puede saber la dirección de la que procede un sonido, dos oídos sí pueden. Esta capacidad de dos oídos para localizar la fuente de sonido dentro de un espacio acústico se llama localización biaural. Este efecto es resultado de utilizar tres indicaciones que son recibidas por los oídos.

-         Diferencias interaurales de intensidades
-         Diferencias interaurales de tiempos de llegada
   -    Los efectos de la oreja


Los sonidos de media a alta frecuencia originados en el lado derecho alcanzaran el oído derecho con un mayor nivel de intensidad que el oído izquierdo, produciendo una diferencia interaural de intensidades. Esto ocurre porque la cabeza produce una sombra acústica, permitiendo que solo el ruido reflejado en las superficies colindantes alcancen el oído izquierdo. Dado que el sonido reflejado viaja más lejos y pierde energía en cada reflexión, la intensidad del sonido percibido por el oído izquierdo es reducida, dando como resultado que la señal se perciba como originada por la derecha.
Este efecto es relativamente insignificante a bajas frecuencias, donde las longitudes de onda son grandes comparadas con el diámetro de la cabeza y fácilmente entra en su sombra acústica.



Otro método distinto de localización conocido como diferencias interaurales de tiempos de llegada se utiliza con frecuencias bajas. Este método de localización en combinación con las diferencias interaurales de intensidades, nos da indicaciones de la localización lateral sobre el espectro de frecuencias completo.


Las indicaciones de intensidad y retraso nos permiten percibir el ángulo desde donde el sonido se origina, pero no si el sonido se origina delante, detrás o debajo.
La oreja sin embargo, hace uso de dos pliegues que reflejan el sonido que reciben en el oído. Estos pliegues producen un retraso temporal entre el sonido directo (que alcanza la entrada del canal del oído) y el sonido reflejado desde los pliegues (que varía de acuerdo con la localización de la fuente). Así podemos decir que la oreja y sus pliegues proporcionan información sobre la localización vertical.


Es interesante hacer notar que aproximadamente 130º por debajo del eje frontal no puede haber reflexiones de los pliegues porque están bloqueados por la oreja. Los sonidos no reflejados que se retrasan entre 0 y 80 μseg se percibirán como originados en la parte de atrás. El pliegue numero dos producirá retrasos entre 100 y 300 μseg, y corresponden a una fuente localizada en el plano vertical. Las reflexiones retrasadas por ambos pliegues se combinan con el sonido directo para producir la característica de coloración de la respuesta en frecuencia que se debe a interferencias constructivas y destructivas a distintas frecuencias. El cerebro es capaz de comparar estas coloraciones en cada oído y utilizar esta información para determinar la localización de la fuente. Pequeños movimientos de la cabeza proporcionan información adicional sobre la posición.

Si no hay diferencias entre lo que oye el oído izquierdo y el derecho, el cerebro supone que la fuente sonora está a la misma distancia de cada oreja. Es este fenómeno lo que permite al ingeniero de sonido posicionar el sonido no sólo en los altavoces izquierdo y derecho, sino también monofónicamente entre los altavoces. Alimentando la misma señal a ambos altavoces, el cerebro percibe el sonido igualmente en ambos oídos y deduce que la fuente debe estar directamente frente al oyente. Cambiando el nivel proporcional a cada altavoz, el ingeniero cambia las diferencias interaurales de intensidad y así crea la ilusión de que la fuente de sonido está situada en el punto deseado entre los dos altavoces. El posicionamiento de la fuente puede incluso ser causado por el movimiento entre estos altavoces.


Esta técnica de emplazamiento se conoce como panorámica (panning) y, aunque es el método más ampliamente utilizado, no es la técnica de posicionamiento más efectiva porque solo los oyentes colocados a la misma distancia del altavoz derecho y del izquierdo tenderá a localizar la fuente como viniendo de este punto aunque la señal esté dirigida (panned) hacia la derecha. El ingeniero puede utilizar otras herramientas de localización más efectivas, tales como una línea de retraso digital (DDL), desplazador de fase, filtro o técnicas de micrófono estereofónico, para asignar un punto de localización entre dos altavoces.

jueves, 15 de marzo de 2012

Enmascaramiento

El enmascaramiento es el fenómeno por el cual las señales altas evitan que el oído perciba los sonidos más suaves. El efecto de enmascaramiento más grande tiene lugar cuando la frecuencia del sonido y la frecuencia del ruido enmascarador están muy próximas entre si. Por ejemplo, un tono 4 KHz enmascarará un tono más suave de 3.5 KHz pero producirá poco efecto sobre la audibilidad de un tono bajo a 1000 Hz. El enmascaramiento también puede ser producido por los armónicos del tono enmascarador, así un tono a 1 KHz con un armónico fuerte a 2 KHz podría enmascarar un tono a 1900 Hz. El fenómeno de enmascaramiento es una de las principales razones por las que la ecualización y la situación del stereo son tan importantes en una mezcla. Un instrumento que por sí mismo suena suave puede ser completamente escondido o cambiado en su carácter por instrumentos más altos con un timbre similar, necesitándose la ecualización para hacer que los instrumentos suenen lo suficientemente distintos como para evitar el enmascaramiento.

Combinación de Tonos

La combinación de los tonos tiene lugar cuando dos tonos altos se diferencian en más de 50 Hz. El oído producirá un conjunto de tonos adicionales que son iguales a la suma y la resta de los dos tonos originales y que son también igual a la suma y a la diferencia de sus armónicos.
La diferencia de tonos puede oírse fácilmente cuando están por debajo de la frecuencia de ambos tonos originales. Por ejemplo, 2000 y 2500 Hz producen una diferencia de tono de 500 Hz.

Pulsaciones

Dos tonos que se diferencian muy poco en su frecuencia y tienen aproximadamente la misma amplitud producirán pulsaciones en el oído igual a la diferencia entre las dos frecuencias. El fenómeno de las pulsaciones puede servir de ayuda en el afinado de los instrumentos porque las pulsaciones disminuyen y se paran a medida que las notas se aproximan y alcanzan el mismo timbre. En un piano bien afinado, no todas las notas están perfectamente afinadas, y el músico desafinará el instrumento escuchando la relación de las pulsaciones. Estas pulsaciones son el resultado de la incapacidad del oído para separar las notas demasiado juntas. El resultado de la síntesis de una tercera onda representa la suma de las dos ondas cuando están en fase y la diferencia de sus intensidades cuando están fuera de fase.


Percepción de Audición


El oído es un dispositivo no lineal y como resultado, produce distorsión de los armónicos cuando las ondas de sonido están por encima de un cierto volumen. La distorsión de los armónicos es la producción de armónicos con formas de onda que no existen en la señal original. De modo que el oído puede hacer que una onda sinusoidal alta a 1 KHz se oiga como una combinación de ondas a 1 KHz, 2 KHz, 3 KHz, etc. Aunque el oído puede recibir la estructura de sobretodo de un violín, si el nivel de audición es suficientemente alto, el oído puede producir armónicos adicionales, de modo que cambie la percepción del timbre del instrumento. Esto significa que si el sonido monitoreado a niveles muy altos puede sonar bastante distinto que cuando se produce a niveles bajos.

Mi consejo es no mezclar a mucho volumen, pues si probásemos a bajar el volumen a cero y subirlo progresivamente algunos de los instrumentos que escuchábamos en la mezcla a volumen fuerte, ahora no se escuchan e incluso a medida que aumentamos el volumen aparecen otros que no percibíamos antes.


Los términos lineal y no lineal se utilizan para describir la característica de la amplitud de salida frente a la entrada en los transductores (micrófonos) y equipo de procesamiento de la señal (multiefectos). Un dispositivo o medio lineal es aquel cuyas amplitudes de entrada y salida tienen la misma relación a todos los niveles. El uso del término, lineal, viene de una gráfica que generalmente se llama característica de transferencia del dispositivo en cuestión. Lineal significa que la gráfica es una línea recta, mientras que no lineal significa que o tiene curvas o uno o más ángulos. Un dispositivo puede tener regiones de operación lineales y no lineales. Sin embargo, restringiendo la operación a la zona lineal se evita la distorsión. Además de ser no lineal con respecto a la amplitud, la respuesta en frecuencia del oído (esto es, su percepción del timbre) cambia con el volumen de la señal percibida. El interruptor de compensación de volumen (Loudness) que hay en muchos preamplificadotes de hi-fi es un intento de compensar el descenso de sensibilidad de oído frente a niveles bajos de sonido a baja frecuencia.



En el gráfico superior las curvas son líneas de igual volumen de Fletcher-Munson: indican la sensibilidad media del oído para distintas frecuencias a distintos niveles. Las líneas horizontales indican los niveles de presión del sonido requeridos para producir el mismo nivel de volumen percibido a distintas frecuencias. Así, para igualar el volumen de un tono a 1.5 KHz a un nivel de 110 dB SPL (que es un nivel típicamente creado por el claxon de un coche a una distancia de 3’) un tono de 40 Hz tiene que ser a 2 dB SPL más grande, mientras que un tono a 10 KHz debe ser 8 dB más grande que el tono a 1.5 KHz para que sea percibido como alto. A 50 dB SPL (el nivel de ruido presente en la media de las oficinas privadas), el nivel de un tono a 30 Hz debe ser 30 dB más grande y un tono a 10 KHz debe ser 14 dB mas grande que un tono a 1.5 KHz para que se perciba al mismo volumen. Así, si una pieza de música se monitorea de modo que las señales produzcan un nivel de presión de sonido de 110 dB, y suene bien balanceado, sonarán mal los graves y agudos cuando se reproduce a un nivel de 50 dB SPL.


Desde el punto de vista de los cambios en el balance de la frecuencia aparente (de una reproducción que es mas alta o baja que 85 dB SPL) son menos aparentes que para cualquier otro nivel de monitoreado, 85 dB SPL parece ser la mejor media del nivel de monitoreado. Por ejemplo, si el nivel de monitoreado es de 120 dB SPL y estamos satisfechos con el balance musical, notaremos que a medida que bajamos el nivel de reproducción, la respuesta del oído a las bajas frecuencias disminuye y los graves empiezan a desaparecer. La sensibilidad del oído a las frecuencias superiores también empieza a caer. Así, una mezcla hecha al nivel de monitoreado de 120 dB SPL sonará falta de graves, distante, y sin vida a niveles bajos.

Si monitoreamos una mezcla a 85 dB SPL y estamos satisfechos con el balance, podemos reproducir la mezcla a cualquier nivel entre 90 y 60 dB SPL y notaremos muy poco cambio en el balance excepto en los extremos más altos y bajos del espectro de frecuencia donde los cambios son menores de 5 dB. Prácticamente, la medida de los niveles de ruido domestico están en un rango de 75 a 85 dB SPL, por tanto, 85 dB SPL puede considerarse el nivel óptimo para monitorear las mezclas.

El volumen de una nota puede afectar también al tono que el oído percibe. Por ejemplo, si la intensidad de una nota a 100 Hz aumenta de 40 a 100 dB SPL, el oído percibirá un descenso del tono en un 10%. A 500 Hz, el tono cambia alrededor del 2% para el mismo aumento en el nivel de presión de sonido. Esto es la razón por la que muchos músicos tienen dificultades para afinar sus instrumentos cuando los escuchan por los auriculares. Los cascos o auriculares a menudo producen mayores SPL de lo que podría esperarse.


Como resultado de la no linealidad del oído, las notas pueden interactuar unas con otras en vez de percibirse separadamente. Hay tres tipos de efectos de interacción: pulsaciones, combinación de tonos y enmascaramiento.

martes, 13 de marzo de 2012

Umbrales y el Fonio

Umbral de Audición
En el caso de SPL, una referencia del nivel de presión conveniente es el umbral de audición, que es la presión de sonido mínima que produce el fenómeno de la audición en la mayoría de las personas. Es igual a 0.0002 microbar. Un microbar es igual a una millonésima parte de la presión atmosférica normal, así parece que el oído es extremadamente sensible. De hecho, si el oído fuese más sensible, el movimiento térmico de las moléculas del aire sería audible. El umbral de audición se define como el SPL para una frecuencia específica a la cual una persona media puede oír solo el 50% de las veces.


Umbral de Sensación
El SPL que causara malestar en un oyente el 50% de las veces se llama umbral de sensación y tiene lugar a un nivel de alrededor de 118dB SPL entre 200Hz y 10 KHz.


Umbral del Dolor
El SPL que causa dolor en un oyente el 50% de las veces se llama umbral de dolor y corresponde a un SPL de 140 dB en el rango entre 200 Hz y 10 KHz.

El Fonio
La unidad del nivel de volumen se llama fonio. Los fonios son numéricamente iguales a dB SPL a 1 KHz y, a otras frecuencias, se relacionan a los dB SPL por las Curvas de Fletcher-Munson.




Así, el nivel de volumen de un sonido en fonios es el número de dB SPL producidos por una onda sinusoidal a 1 KHz que tiene el mismo volumen. Por ejemplo, mientras 40 fonios a una frecuencia es tan alto como 40 fonios a cualquier otra frecuencia, 40 fonios a 1 KHz requiere 40 dB SPL, mientras 4º fonios a 10 KHz requiere 52 dB SPL.

El oído

Una fuente de sonido produce ondas de sonido que alternativamente comprimen y expanden el aire entre ella y el oyente. Esta compresión causa fluctuaciones de la presión por encima y por debajo de la presión atmosférica normal. El oído es un transductor muy sensible que responde a estas variaciones de presión por medio de una serie de procesos relacionados que tienen lugar en los órganos auditivos que forman el oído. Cuando llega al oyente, las ondas de presión del sonido son recogidos en el canal auditivo por medio de la oreja y entonces son dirigidas al tímpano. Las ondas sonoras se transforman entonces en vibraciones mecánicas y se transfieren al oído interno por medio de tres huesos; martillo, yunque y estribo. Estos huesos funcionan como un amplificador (amplificando las vibraciones dadas por el tímpano) y como un dispositivo limitador (reduciendo el nivel de los sonidos demasiado altos, tales como un trueno o las explosiones de los fuegos artificiales). Las vibraciones se aplican entonces al oído interno, que es un órgano tubular que está enroscado en forma de caracol y que contiene dos cámaras llenas de fluido. En estas cámaras hay pequeños pelos recetores alineados en fila a lo largo del oído interno. Las vibraciones se transmiten a los pelillos, que responden a ciertas frecuencias dependiendo de su localización a lo largo del órgano. La pérdida de audición generalmente ocurre cuando estos pelos resultan dañados o deteriorados por la edad.


sábado, 10 de marzo de 2012

Nivel de Presión Sonora


El nivel de presión del sonido es la presión de la vibración sonora medida en un punto. Generalmente se mide con un medidor de presión de sonido en dB SPL (decibelios de nivel de presión sonora).
A mayor nivel de presión sonora, más alto es el sonido. El sonido más pequeño que podemos oír es de 0 dB SPL. El nivel medio de conversación es de 70 dB SPL. El nivel medio de un equipo stereo doméstico es de 85 dB SPL. El Umbral del Dolor -tan alto que duelen los oídos- es de 125 a 130 dB SPL.


El nivel de sonido en dB es 20 veces el logaritmo de la relación entre las presiones de dos sonidos.

viernes, 9 de marzo de 2012

Nivel de Sonoridad. El dB.


El oído opera sobre un rango de energía de aproximadamente 1013:1 (10.000.000.000:1) un rango extremadamente amplio. Como este rango tan amplio es difícil de manejar, se ha adoptado una escala logarítmica para convertir las medidas en cantidades más manejables. El sistema utilizado para medir el nivel de presión del sonido (SPL), el nivel de señal, y los cambios en el nivel de la señal es el decibelio (dB).
El logaritmo es una función matemática que convierte un número grande en otro más pequeño. Como aumenta exponencialmente, expresa nuestro sentido de percepción de forma más precisa que la curva lineal.

Los faders de las mesas de mezclas tienen una relación logarítmica.

El decibelio aparece como una unidad adimensional, para expresar una proporción o relación entre dos energías, que pueden ser acústicas, eléctricas o mecánicas.

Las constantes acústicas de presión, intensidad y potencia sonora, en la practica no se utilizan como tales, sino referenciadas a una base de referencia. Su unidad es el decibelio y se referirán para niveles de presión, de intensidad y de potencia sonora.

Envolvente Acústica


El timbre no es la única característica que nos permite diferenciar los distintos instrumentos. Cada instrumento produce su propia envolvente característica que junto con el timbre determina el sonido del instrumento. La envolvente de la onda determina la forma en que su intensidad varía y se puede ver gráficamente conectando los puntos de pico de la misma polaridad sobre una serie de ciclos. Una envolvente de una señal acústica se compone de tres secciones: acometida, dinámicos internos, y caída. La acometida es la forma en la que el sonido empieza y aumenta en intensidad. Los dinámicos internos describen el aumento, descenso y mantenimiento del volumen después del periodo de ataque, mientras que la caída es la forma en que el sonido cesa. Cada una de estas secciones tiene tres variables: duración temporal, amplitud y variación de la amplitud con el tiempo.


La figura (A) muestra la envolvente de una nota de clarinete. Los tiempos de acometida y ataque son largos, y los dinámicos internos consisten en sostenidos, produciendo un suave flujo del sonido. La (Fig. B) representa la envolvente de un golpe en una caja. Nótese que la acometida inicial tiene una amplitud mucho más grande que los dinámicos internos, y el ataque, la caída inicial y la caída final son rápidos, dando como resultado un crujido agudo al principio y un corto golpe al final. Un golpe de plato (Fig. C) tiene una acometida rápida de gran amplitud con una rápida caída inicial, pero se mantiene más y cae más despacio, combinando el impulso agudo con un resplandor suave y prolongado. Un tono de órgano tiene unos tiempos de acometida y caída muy rápidos y una amplitud interna constante, a menos que se utilice el pedal del volumen para modificar la envolvente. Esto puede producir sonidos que van desde un clic (si el sostenido es muy corto) hasta sonidos muy suaves si los tiempos de acometida y caída se hacen largos utilizando el pedal del volumen. Las envolventes con tiempos de acometida cortos, seguidos de unas caídas iniciales rápidas, se caracterizan como un sonido percusivo, mientras que los tiempos de acometida y caída lentos tienen sonidos suaves. Es importante notar que el concepto de envolvente utiliza los valores de pico de la forma de onda, mientras la percepción humana del volumen es proporcional a la medida de la intensidad de la onda en un periodo de tiempo. Así, los trozos de envolventes con gran amplitud no aumentarán el volumen del sonido de un instrumento a menos que la amplitud grande se mantenga durante un período de tiempo suficientemente largo. Las secciones cortas de gran amplitud afectan al carácter del sonido más que a su volumen. Con el uso de controladores de amplitud, (Procesadores de Dinámica) tales como compresores, limitadores y expansores, el carácter del sonido de un instrumento puede modificarse cambiando su envolvente y sin cambiar el timbre del sonido.

jueves, 8 de marzo de 2012

Contenido Armónico


Hasta ahora, hemos visto la onda sinusoidal que se compone de una frecuencia simple y produce un sonido puro a una cierta nota. Los instrumentos musicales raramente producen ondas sinusoidales puras. Si lo hiciesen, todos los instrumentos que tocasen la misma nota musical sonarían igual y la música sería muy poco interesante.
El factor que nos permite diferenciar los instrumentos es la presencia de varias frecuencias diferentes en la onda sonora, además de la correspondiente a la nota que se está tocando, que es llamada fundamental. Las frecuencias presentes en un sonido, distintas de la fundamental son llamadas parciales, y las parciales que son más altas que la frecuencia fundamental, se llaman parciales superiores o sobretonos. Para la mayoría de los instrumentos musicales, las frecuencias de los sobretonos son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental y se llaman armónicos.


Algunos instrumentos tales como; campanas, xilófono y otros instrumentos percusivos, tienen parciales que no están armónicamente relacionados con la fundamental.
Dado que las ondas sonoras producidas por los instrumentos musicales contienen harmónicos de distintas relaciones de amplitud y de fase, las formas de onda tienen poco parecido con la  forma de onda sinusoidal de frecuencia simple. Las formas de onda musical se pueden dividir en dos categorías; simples y compuestas. Ondas cuadradas, ondas triangulares y ondas en dientes de sierra, son ejemplos de ondas simples que contienen harmónicos. Las llamamos ondas Simples porque son continuas y repetitivas. Un ciclo de una onda cuadrada es exactamente igual a la siguiente y son todos simétricos respecto a la línea de cero. Todas las características de las ondas explicadas anteriormente, se aplican tanto a las ondas simples como las ondas sinusoidales.


Las ondas Compuestas son ondas que no se repiten y que no son necesariamente simétricas respecto a la línea de cero. El ejemplo más claro de onda compuesta, es la creada por la música. Como las ondas compuestas no se repiten, es difícil dividirla en ciclos o categorías como las de frecuencia simple.




Independientemente de la forma o complejidad de la onda que llega al tímpano, el oído interno separa el sonido y sus componentes de ondas sinusoidales antes de transmitir el estímulo al cerebro. Por esta razón, no nos interesa la forma de la onda sino los componentes que hacen que tenga esa forma, porque estos componentes determinan el carácter del sonido que el cerebro percibe. La acción en el oído interno puede ilustrarse pasando una onda cuadrada por un filtro paso de banda que esté programada para pasar sólo una estrecha banda de frecuencias. Esto muestra que la onda cuadrada se compone de una frecuencia fundamental más todos los armónicos cuyas frecuencias son múltiplos impares de la fundamental, con la amplitud de los armónicos decreciendo a medida que su frecuencia aumenta.

Si analizásemos el contenido armónico de las ondas producidas por un violín y las comparásemos con el contenido de las ondas producidas por una viola, cuando ambas tocan la nota LA en Clave de Sol (440Hz), obtendríamos el resultado siguiente;


Fijaros que el violín tiene un conjunto de armónicos que se diferencian en grado e intensidad de los de la viola. Los armónicos presentes y sus intensidades relativas determinan el sonido característico de cada instrumento y se llama timbre del instrumento. Si cambiásemos el balance de los armónicos, cambiaríamos el sonido característico del instrumento. Por ejemplo, si el nivel de los armónicos del violín de 4 a 10 se redujesen y los harmónicos por encima del décimo se eliminasen, el violín sonaría como la viola.


Dado que el balance relativo de los armónicos de un instrumento es tan importante para su sonido, la respuesta en frecuencia de los micrófonos, amplificadores, altavoces y todos los demás elementos en el camino de la señal pueden producir un efecto sobre el sonido. Si la respuesta en frecuencia no es plana, se cambiará el timbre del sonido. Por ejemplo, si las frecuencias altas se amplifican menos que las frecuencias bajas y medias, el sonido será más apagado de lo que debiera ser. Los ecualizadores se pueden utilizar para cambiar el timbre de los instrumentos, de modo que cambie su efecto subjetivo sobre el oyente.

La importancia de los armónicos para nuestra percepción de la calidad del tono fue resumida por Russell Hamm en el Journal of the Audio Engieneering Society.

domingo, 4 de marzo de 2012

Fase

Dado que un ciclo puede empezar en cualquier punto de la forma de onda, es posible tener dos generadores de onda produciendo ondas sinusoidales de la misma frecuencia y amplitud de pico, que tengan diferentes amplitudes en un momento dado. Estas ondas se dice que están fuera de fase (desfasadas) una respecto a la otra. La fase se mide en grados y un ciclo se puede dividir en 360º. La onda sinusoidal se considera que empieza a 0º con amplitud 0, y entonces aumenta hasta alcanzar el máximo positivo a 90º, decrece hasta cero a 180º, aumenta de nuevo hasta el máximo pero en dirección negativa a 270º, y de nuevo regresa a cero a 360º.

Las formas de onda se pueden unir, simplemente sumando sus amplitudes con signo en cada instante de tiempo. Cuando dos formas de onda que están completamente en fase (diferencia de fase de 0º) y de la misma frecuencia, forma y amplitud de pico suman, la forma de onda resultante es de la misma frecuencia, fase y forma, pero tiene dos veces la amplitud de pico original.


Cuando dos ondas están completamente fuera de fase (diferencia de fase de 180º), se cancelarán una a otra cuando se sumen, resultando una línea recta de amplitud cero.


Si la segunda onda está solo parcialmente fuera de fase (no exactamente 180º o (2n- 1)*180º fuera de fase), interferirá constructivamente en los puntos donde ambas amplitudes tengan el mismo signo (esto es, ambas positivas o ambas negativas), resultando una onda de mayor amplitud que la primera onda en esos puntos, e interferirá destructivamente en los punto donde los signos de ambas amplitudes sean distintos, dando como resultado una onda de menor amplitud en esos puntos que la onda original.


Se puede decir que las ondas están en fase, o correlacionadas, en los puntos donde tienen el mismo signo y fuera de fase, o no-correlacionadas, donde los signos son distintos.

Desplazamiento de fase es un término que describe la cantidad de avance o retraso de una onda respecto a otra. Es el resultado de un retraso temporal en la transmisión de una de las ondas. Por ejemplo, una onda a 500 Hz completa un ciclo cada 0.002 segundos. Si empezamos con dos ondas a 500 Hz en fase y retrasamos una de ellas 0.001 segundos (la mitad del período de la onda), la onda retrasada irá medio ciclo o 180º por detrás de la otra. El número de grados de desplazamiento de fase introducido por un tiempo de retraso, puede calcularse con la siguiente fórmula:
Ø = ∆t * f * 360º

Ø es el desplazamiento en grados,
∆t es el tiempo de retraso en segundos,
f es la frecuencia en Hz.

De la fórmula se deduce que la cantidad de desplazamiento de fase se obtiene para un tiempo de retraso fijado, varía en proporción directa a la frecuencia implicada. Dando distintos valores a f, obtendremos los siguientes valores de desplazamiento de fase, para un retraso de un milisegundo (0.001 segundo): 250Hz 90º; 500 Hz, 180º; 1000 Hz, 360º; 1500 Hz, 540º - 360º = 180º; 2000 Hz, 720º - (2*360º) = 0º; 2500 Hz, 900º - (2*360º) = 180º; y así sucesivamente. Cada mil herzios es un múltiplo entero de 360º y aparece en fase con la frecuencia original, mientras cada 500 Hz son 180º, o un múltiplo entero de 360º más 180º y por tanto aparece fuera de fase con la original.

Si combinamos una señal a igual amplitud con la misma señal que se retrasó un milisegundo (mseg), la amplitud de la combinación se duplicará en las frecuencias con desplazamiento de fase 0º y se anulará completamente en las frecuencias con desplazamiento de fase de 180º. Las frecuencias con desplazamiento de fase de exactamente 90º se combinarán con la señal no retrasada con la misma cantidad de interferencia destructiva o constructiva, dando como resultado una onda de igual amplitud que las ondas originales. Aquellas frecuencias desplazadas entre 90º y 180º tendrán más interferencias destructiva, produciendo una suma menor que las señales originales, mientras que las desplazadas entre 0º y 90º tendrán más interferencia constructiva, produciendo una suma mayor que las señales originales. Excepto para los casos de 0º y 180º, la señal combinada estará desplazada en fase en algún punto entre las dos señales originales.

Cada vez que una señal sigue caminos diferentes hacia el mismo punto, de modo que la energía de un camino se retrasa en el tiempo con respecto a la energía de otro camino, existe una diferencia de fase, dependiente de la frecuencia, entre las ondas que siguen los dos caminos. Si se suman juntas las energías de los distintos caminos, se crearán picos y valles en la respuesta en frecuencia, para algunas frecuencias será aumentada por interferencias constructivas, mientras que para otras será disminuida por interferencias destructivas. Por ejemplo, si la misma fuente es recogida por dos micrófonos situados a distintas distancias de la fuente, existirá un retraso temporal correspondiente a la diferencia de las distancias. Una segunda fuente de retraso temporal está en la distancia recorrida por un sonido reflejado y que es recogido por el mismo micrófono que recoge el sonido directo. Las señales estarán en fase a las frecuencias donde la diferencia de distancias sea igual a la longitud de onda de las señales, y fuera de fase a las frecuencias donde la diferencia de distancias, es la mitad de la longitud de onda de las señales. El resultado de estos retrasos temporales es una distorsión de la respuesta en frecuencia de la señal. Con tonos continuos, la interferencia creada por el desplazamiento de fase a diferentes frecuencias tendrá lugar tanto para los retrasos largos como para los cortos, pero para la mayoría de los sonidos en el estudio, hay un cierto retraso temporal después del cual la interferencia no es apreciable debido a cambios en la señal. En este punto, que es mayor de 3 a 5 mseg, dependiendo del carácter y frecuencia del sonido, la señal retrasada empieza a sonar como una segunda fuente tocando al unísono con la original. Para mantener la interferencia por encima de 20 KHz y por tanto fuera del rango audible, la diferencia de distancias debe ser menor de 0.34 pulgadas, que corresponde a un retraso temporal de 0.03 mseg. Dado que es una cantidad de retraso muy pequeña, se puede ver que virtualmente cualquier reflexión o retraso de la señal de suficiente nivel, causará una degradación extrema de la respuesta en frecuencia. Para evitar esto, debemos eliminar la reflexión o reducir su nivel a un punto donde no se produzcan cancelaciones audibles. Esta es una razón por la que evitamos fugas entre instrumentos cuando grabamos.

Respuesta en Frecuencia


Es la representación gráfica del comportamiento de las frecuencias. Sería lo que denominamos curva de respuesta en frecuencia de un dispositivo, tal como un micrófono o un ecualizador.


El eje Y representa la amplitud media de la señal a la salida del dispositivo que se está midiendo, y el eje X representa la frecuencia de la señal. Si la entrada del dispositivo se aplica una señal de amplitud constante, que va del punto más bajo al punto más alto de la escala del eje X, el gráfico mostrará como la amplitud en la salida del dispositivo varía a medida que la frecuencia de la señal de entrada cambia. Si la amplitud de salida es la misma para todas las frecuencias, la curva sería una línea recta horizontal (plana). De aquí viene el término respuesta en frecuencia plana. Esto indica que el dispositivo pasa igualmente todas las frecuencias; ninguna frecuencia es enfatizada.

viernes, 2 de marzo de 2012

Longitud de Onda

El sonido es la sensación producida en el órgano del oído por el movimiento vibratorio de un cuerpo,
A esta distancia se le denomina Longitud de Onda (habitualmente representada con la letra griega Lambda: λ ) y como podemos comprobar, disminuye conforme aumenta la frecuencia.


Por ejemplo, una onda sonora a 30 Hz completa 30 ciclos cada segundo, o un ciclo cada 1/31 segundo (aproximadamente cada 0.0333 segundos). El tiempo que se tarda en completar un ciclo se llama periodo de la onda y se expresa con el símbolo (T). T = 1/f

Dado que el sonido se propaga a razón de 1130 ft/sec, en el tiempo que tarda en completar un ciclo, la variación en la presión sonora que corresponde al principio de ese ciclo, se mueve a 1130 ft/sec para 0.033 segundos y está a una distancia de 1130 * 0.033, o 37.66 pies (‘), de la variación en la presión sonora que corresponde al fin de ese ciclo. Así, decimos que la longitud de onda de una onda sonora a 30 Hz en el aire es 37.66’.


A medida que la frecuencia de la onda aumenta, cada ciclo se completa en una cantidad de tiempo más pequeña (el periodo de la onda se hace más pequeño) y el principio de la onda no puede llegar tan lejos antes de que se alcance el final de este ciclo. La longitud de onda, por tanto, disminuye con el aumento de la frecuencia. Por ejemplo, diez veces más ciclos ocurren por segundo en una onda a 300 Hz que en una onda a 30 Hz, de modo que cada ciclo de la onda a 300 Hz ocurre en la décima parte del tiempo de un ciclo de la onda a 30 Hz, permitiendo que el principio de un ciclo recorra sólo un décimo de la distancia, o 37.66’, antes de que el ciclo termine. Puesto que los ciclos pueden medirse entre cualquier par de puntos que se correspondan en ondas adyacentes, la distancia entre picos positivos de ondas adyacentes es también una longitud de onda. La distancia entre picos positivo y negativo del mismo ciclo, será medio ciclo.

Velocidad

La velocidad de una onda es la velocidad a la que la onda viaja a través de un medio y viene dada por la siguiente ecuación:
           V = d / (t2-t1)

V es la velocidad de propagación de la onda en el medio.
D es la distancia a la fuente.
T es el tiempo en segundos.

Para las ondas de sonido, el medio son las moléculas de aire; para la electricidad, el medio son los electrones. La velocidad de la onda determina cómo de rápido, un ciclo concreto de la forma de onda recorrerá una cierta distancia. A 70º F, la velocidad de las ondas de sonido en el aire es aproximadamente 1133 pies por segundo (ft/sec). Esta velocidad es dependiente de la temperatura y aumenta en una relación de 1.1 ft/sec, por cada grado Fahrenheit que aumenta la temperatura.
En unidades europeas, la velocidad del sonido es de 331.20 m/seg. A 0º C, y una Atmósfera de presión. Para calcular la velocidad del aire podemos usar la siguiente fórmula:

C = 331.20    1 + T/273
donde T es la temperatura en ºK

Frecuencia

La frecuencia es el número de veces que una masa vibratoria o señal electrica repite un ciclo, de positivo a negativo, de amplitud. El desplazamiento completo de una onda, que corresponde a un giro de 360º en una circunferencia, se conoce como ciclo.
La frecuencia se mide en herzios (Hz), siendo el número de ciclos que se repiten en un segundo.
1 Hz = 1 ciclo/ 1 segundo

Amplitud de Onda

La distancia por encima o por debajo de la línea central de una forma de onda, como la sinusoide mostrada en el grafico, representa la amplitud de la señal. Cuanto mayor es esta distancia, mayor sería la variación de la presión o la señal eléctrica.
La amplitud puede medirse usando varios estándares. Los máximos positivos y negativos de una onda se conocen como valor de pico, y la distancia entre el pico negativo y el positivo, se conoce como valor de pico a pico. El valor medio eficaz (root-meant-square, rms) se usa como valor medio más significativo entre ambos, y es el que se aproxima más al nivel percibido por nuestros oídos. En una onda sinusoidal el valor rms se calcula elevando al cuadrado la amplitud de la onda en cada punto y es 0,707 veces el valor de pico.