Características Dinámicas de los Compresores

Estas características dinámicas se derivan de los continuos cambios de ganancia a los que se debe acomodar el sistema, en el procesamiento de una señal compleja como la de audio. Evidentemente, estas variaciones de ganancia necesitan un tiempo finito para que el sistema se acomode a su nuevo estado tras la aparición de un transitorio, tiempo que origina defectos en el procesado de niveles y que en ocasiones provoca la distorsión transitoria a la que antes hacíamos mención. Este error tiene su origen en el "retardo" que se introduce entre la aparición de un cambio de nivel en la entrada del VAC, y la modificación de la tensión de control Vc que gobierna la ganancia.

Para estudiar la respuesta a transitorios de un procesador de dinámica se definen los siguientes tiempos o magnitudes temporales: el tiempo de ataque (attack) y el tiempo de caída (release).

• El tiempo de ataque (attack) Ta: se define como el tiempo requerido por el compresor, para que disminuya su ganancia cuando recibe un ataque de alto nivel.
• El tiempo de caída (release) Tc o Tr: es el que debe transcurrir para que el compresor aumente su ganancia, cuando el nivel de entrada disminuye rápidamente.

Podemos decir que estos tiempos son cortos cuando el compresor varia rápidamente su ganancia y largos cuando la variación es lenta. En la mayoría de los compresores comerciales el usuario puede elegir tiempos de ataque y de recuperación, actuando externamente sobre el detector verdadero "cerebro" del compresor. Con ello se puede adaptar la respuesta compresor al tipo de programa, e incluso producir distorsiones transitorias o alteraciones de la dinámica usadas como efectos sonoros que sean útiles como efectos.

Para analizar el comportamiento del compresor frente a estas magnitudes (Ta y Tr), consideraremos una serie de tonos alternados de amplitud alta, los cuales deberá atenuar el compresor, y de amplitud baja los cuales deberán ser amplificados por el compresor.

TIEMPO DE ATAQUE

En primer lugar (figura 19), veremos el comportamiento frente a estas salvas del tiempo de ataque Ta grande y pequeña, considerando el tiempo de caída o recuperación ideal.

Figura 19.

Si el tiempo de ataque es largo cuando ocurre la transición bajo nivel - alto nivel, el compresor sigue amplificando la señal como si de bajo nivel se tratara, y al tardar en detectar el aumento de nivel, el ataque entonces se ve exagerado apareciendo un sobreimpulso, que puede dar fácilmente lugar a una saturación del canal.

Por el contrario, si el tiempo de ataque es corto no aparece apenas distorsión de la señal, adecuándose la ganancia muy rápidamente al valor teórico que debe tener. 

De esta forma, vemos que a primera vista que el Ta ideal debería ser lo más corto posible, pero para esto debemos tener en cuenta que en este caso el control de la ganancia es efectuaría por los picos de la señal, y no por la sonoridad de la misma, lo cual puede en determinadas circunstancias alterar la relación de compresión efectiva. Aclaremos esto; un compresor debe actuar de forma que un incremento de la sonoridad en la entrada debe resultar en un pequeño incremento de la sonoridad en la salida, y la sensación de sonoridad podemos asociarla más al valor medio de la señal que no a su valor de pico.

Consideremos un ejemplo: tomemos el caso de un instrumento musical con una elevada relación dinámica en cada nota (como es el clavicordio) dentro de una orquesta sinfónica. Los picos de programa con el clavicordio son 10 dB más elevados que sin él, y sin embargo, el incremento de la sonoridad es aproximadamente de sólo 3 dB. Si la relación de compresión usada es de 2:1 y el tiempo de ataque es corto, la ganancia se reducirla en 5 dB, mientras que si se efectuara el control por sonoridad se debería reducir en solo 1.5 dB. De esta forma, y con Ta bajo, la sonoridad total ha disminuido produciendo un sonido excesivamente "plano" (falto de dinámica). Este fenómeno está asociado a que el oído responde a la sonoridad del programa, y señales con un elevado factor de cresta no son necesariamente muy sonoras.

Otro ejemplo lo podemos encontrar en el procesamiento de un sonido percusivo y se retrasa deliberadamente la intervención del compresor, se obtiene una acentuación subjetiva del efecto percusivo. Miles de bajistas, usan y abusan de este mismo truco para resaltar su fraseo rítmico que, de otro modo, vería apagado su efímero resplandor por el brillo y presencia del resto de instrumentos. Y otra triquiñuela más: deseamos grabar directamente de mesa la actuación en vivo de unos colegas pero, la dinámica de la mezcla sobrepasa el rango de nuestro grabador. Insertamos un compresor (una relación 1,5:1 o 2:1 sería un buen punto de partida), ajustamos el umbral y el nivel de salida y, ¡maldición!, cada golpe de bombo nos introduce una reducción de ganancia que hace disminuir el nivel medio de toda la mezcla; a cada impacto se pierden el sonido de la guitarra rítmica y el charles. ¿Qué hacer? Probemos de aumentar el tiempo de ataque del compresor con objeto de que no responda instantáneamente y comprobaremos que, además de haber solventado el problema inicial, se obtiene una mayor acentuación y relieve de todos los transitorios. Evidentemente, al retrasar la acción de reducción de ganancia el grabador entra en saturación, pero al hacerlo por un periodo de tiempo tan corto y coincidiendo con el impacto del bombo, el defecto se convierte en beneficio.

Esta razón es la que fuerza a no utilizar tiempos de ataque excesivamente cortos, y por lo tanto debemos buscar una solución de compromiso, entre el control del sistema por los picos de señal con un Ta corto y la aparición de sobreimpulsos al utilizar Ta relativamente largos. De esta forma, los tiempos de ataque en compresores suelen estar comprendidos entre 1 y 10 ms, no usándose tiempos inferiores a 1 ms. ya que las momentáneas distorsiones producidas por los sobreimpulsos de menor duración, son enmascaradas por las componentes de mayor frecuencia de la señal, no resultando audiblemente molestas. En sistemas limitadores, y debido al especial empleo de estos, el Ta es mucho menor que 1 ms. utilizándose valores del orden de 200-500 ms. para evitar la saturación de etapas posteriores.

Si el programa es vocal y se utiliza un tiempo de ataque grande se dejarán pasar los ataques de alta frecuencia sin atenuación; entre estos ataques destacan las sílabas que empiezan con la letra "S", causantes del "siseo'' o sibilancia; por tanto un tiempo de ataque grande en compresión aumentará la sibilancia.

TIEMPO DE CAÍDA

Consideremos ahora un tiempo de ataque ideal y estudiemos la respuesta a transitorios del compresor en función del tiempo de tiempo de caída o recuperación en estos sistemas (figura 20).

Figura 20.

Si el Tc es pequeño la caída es amplificada (comprimida) rápidamente, sin distorsión y presumiblemente más perfecta. Cuando el Tiempo de Recuperación es muy rápido o pequeño, tan pronto desaparece la cresta que había desencadenado la reducción de ganancia, ésta última cesa de inmediato. Como consecuencia de ello, las señales de bajo nivel que siguen a continuación (así como el nivel de ruido que las acompaña), se ven súbitamente amplificadas rápidamente. El efecto auditivo que se produce en estas circunstancias, se conoce como "respiración", y no puede ser más incordiante y horroroso. 

Si, por el contrario, se fija un Tiempo de Recuperación excesivamente largo, los sonidos que siguen inmediatamente después de una cresta (aunque su nivel esté por debajo del umbral), también se verán sometidos a reducción o atenuación como si de alto nivel se tratase, lo cual aparte de dar risa, hará evidentísimo la intervención del compresor produciendo un estrangulamiento audible de la señal. Incluso si el programa sonoro presenta pocas crestas, una recuperación excesivamente larga, tenderá a disminuir el nivel medio como resultado del promedio de prolongados períodos de reducción

TIEMPO DE ATAQUE EN CONJUNCIÓN CON EL TIEMPO DE CAÍDA

Si el Ta es corto y el Tc es largo, se produce un vacío de programa. En este caso las notas aisladas producen a continuación de ellas una disminución del nivel del programa que les acompaña, obteniéndose el efecto contrario al deseado de la compresión.

Por ejemplo: una nota de piano, que tiene un tiempo de subida relativamente corto, dentro de una orquesta, produce una disminución de la sonoridad de los restantes instrumentos, cada vez que la nota de piano aparece; con lo que se puede convertir un programa musical de una sonoridad uniforme, en un piano solista con música de fondo. Sin embargo, el uso de Tc relativamente largo puede ser deseable en programas de gran dinámica, puesto que la mayoría de las caídas de los sonidos musicales son lentas y además el oído humano también responde lentamente a las caídas de intensidad (el oído enmascara durante 100 a 150 milisegundos los niveles bajos de programa que siguen a un transitorio de elevado nivel).

Si Ta y Tc son cortos, se produce una variación grande de la ganancia con la aparición de cada nota, con lo que las notas se modularían entre sí, dando lugar a un sonido confuso y sucio. En programas vocales, estas características dan lugar a la aparición de un desagradable efecto llamado “ruido de respiración”. Este efecto puede aparecer en la caída de nivel final de una palabra (figura 21).

Figura 21.

En este caso, si el tiempo de recuperación es muy corto el Tc es corto, el compresor trata de aumentar el nivel de la señal que se extingue elevando la amplificación. Este aumento de ganancia será insuficiente para mantener una señal que desaparece, y sin embargo producirá una fuerte amplificación del ruido de fondo, que pasará a ser muy audible al final de cada palabra, causando un soplido similar al de la respiración. El efecto de ruido de respiración es más notable si la relación de compresión utilizada es alta. De igual forma, cuando el compresor actúa con relación de compresión alta como limitador de picos se deben tomar tanto Ta como Tr pequeños, con el fin de limitar los picos y volver rápidamente al nivel medio de programa sin distorsión apreciable, que a niveles altos seria muy audible.

Para evitar este efecto se debe tomar un tiempo de recuperación Tr mayor, de forma que el compresor siga atenuando señal y ruido, hasta que la aparición de otro nivel elevado (otra palabra) vuelva a incrementar la atenuación. Por tanto, la solución de compromiso exige escoger un valor intermedio utilizándose tiempos de caída del orden de 50 a 200 ms., los cuales pueden ser seleccionados en la mayor parte de los equipos comerciales que permiten una variación del orden de 20 ms. a varios segundos. Para evitar que, como en este caso, el ruido de fondo sea fuertemente amplificado cuando no hay señal, la mayoría de los compresores comerciales incorporan una puerta de ruido que anula dichos niveles bajos, evitando que el ruido sin señal sea audible.

En suma, pídenos lo que quieras menos un método cabal para el ajuste óptimo de los Tiempos de Ataque y Recuperación. Siempre deben satisfacerse compromisos como los descritos, especialmente cuando se procesan sonidos de instrumentos acústicos ya que, de lo contrario, sonaran acatarrados y poco naturales. Los sonidos de origen electrónico, por lo general, toleran mucho mejor las manipulaciones dinámicas contra natura que los acústicos, lo que no quiere decir que esté prohibido corromper, si así se desea, el carácter de estos ultimes. Lo único que debe prohibirse es, tener un compresor/limitador, y no llevar a cabo todo tipo de experimentos con él.

EJEMPLOS DE UTILIZACIÓN

La variación de los tiempos de ataque y recuperación permite manipular los sonidos consiguiendo diversos efectos y alterar la sonoridad de los instrumentos. Por ejemplo, una señal de guitarra con un ataque rápido y caída lenta se la puede aplanar utilizando un Ta y Tc cortos aumentando el "sustain" (figura 22), mientras que se puede aumentar el efecto de la percusión con unos Ta y Tc largos.

Figura 22

También hay que tener en cuenta que el oído humano percibe la sonoridad haciendo promedios en el tiempo de la intensidad del programa, pudiendo alterar la sonoridad mediante un compresor. Así en la figura 23.a se tiene el nivel de pico de un programa muy sonoro, puesto que su nivel medio es alto; este programa se vería poco afectado por una compresión. En la figura 22.b el programa tiene un bajo nivel medio (señal poco sonora) y por tanto es poco sonoro, sin embargo su dinámica es elevada (elevado factor de cresta). Si se pasa este programa por un compresor, el resultado (figura 22.c) es un aumento del nivel medio (o de la sonoridad) tanto mayor cuanto menor sea Tr; eso sí, a cambio de una pérdida de dinámica. Es decir, Tr corto produce una gran pérdida de dinámica, a costa de obtener una elevación del nivel medio de programa y por tanto de la sonoridad.

Figura 23.

Con estas ideas puede decirse que la sonoridad de un programa comprimido depende fundamentalmente del tiempo de recuperación Tr elegido, y además esta magnitud va a tener un control total sobre el tiempo de reverberación ya que aparece tras el cese de un transitorio. La reverberación suele ser de nivel bajo, y apreciable después de la caída de los sonidos, por tanto será amplificada si pasa por un compresor. Esto quiere decir que la acción compresora tiende a disminuir la relación Campo Directo/Campo Reverberante, aumentando la sensación distancia o profundidad de las fuentes con Tr corto (hecho que ocurre al contrario con Tr largo).

Como último detalle hay que considerar que los programas estéreo que vayan a ser procesados por un compresor, es deseable usar un solo detector que reciba y gobierne la señal suma (mono de los dos canales, siendo las variaciones de ganancia comunes a los dos canales y no alterando por tanto las posiciones espaciales de las fuentes en el estéreo (figura 6.23)

Figura 6.23.