Ecualizadores Gráficos

Si en lugar de disponer de sólo dos controles para corregir a nuestro gusto un programa musical, contamos con cinco, diez, o más controles que efectúen a la vez este cometido sobre todo el espectro de frecuencias , podremos obtener un resultado acústico mucho más preciso. Esto es posible con la utilización del ecualizador gráfico, equipado con mandos de tipo deslizante, que permite la rápida visualización de su curva de trabajo (Fig. 18.14). El aparato tiene controles deslizantes, en vez de giratorios, que controlan la ganancia o la atenuación de las frecuencias seleccionadas.

Figura 18.14. El ecualizador grafico debe su nombre al empleo y particular disposición que ocupan los mandos de control. La linea imaginaria que une los diferentes cursores de los mandos de control representa (gráficamente) la respuesta en frecuencia (o corrección) aplicada al sistema y la inversa de la curva practicada.

Se le llama “gráfico" porque el posicionamiento de los controles muestra un gráfico de la curva de frecuencias. (Por supuesto que esta representación no indica el ancho de banda de cada frecuencia). Como cada frecuencia en el ecualizador gráfico tiene un control deslizante independiente, es posible usar todos las que quiera simultáneamente.

El ecualizador gráfico ofrece al usuario la posibilidad de visualizar la forma de corrección (atenuación o realce en dB) sobre el espectro de frecuencias tratado, simplemente con observar la posición que ocupan los diferentes mandos de actuación sobre las distintas bandas de frecuencia que aparecen en su panel de control.

Cada control permite el incremento (o la reducción) en la amplificación de un reducido margen de frecuencias. Para ello cada unidad contiene filtros pasa-banda que dividen el espectro sonoro en tantas partes como controles disponga el aparato; luego el manejo de cada control deslizante permite el ajuste preciso de la respuesta tonal que se desee.

Entre los controles de un ecualizador gráfico puede haber una distancia en frecuencias de una octava, media octava, o un tercio de octava, si bien algunos modelos trabajan con márgenes más amplios o más estrechos. La frecuencia central sobre la que opera cada filtro está siempre especificada al pie de cada control; y el incremento o reducción que se puede obtener sobre cada grupo de frecuencias es del orden de 12, 15 ó 18 decibelios, según los modelos.

La frecuencia central de un filtro, o frecuencia nominal, nos indica el punto donde este filtro actúa con mayor intensidad, aumentándola o atenuándola con preferencia sobre las frecuencias vecinas. (Figura 6).

Figura 6.

En esencia, un ecualizador gráfico es un conjunto de filtros paso-banda que, solapándose unos con otros, cubren todo el espectro de audiofrecuencia según una escala logarítmica, que normalmente se encuentra graduada en intervalos de una octava, aumentando o reduciendo el nivel de señal en cada banda de paso, modificando la respuesta en frecuencia hasta conseguir la respuesta total deseada.

En la Figura 18.1 se muestra la estructura básica de un ecualizador formado por varias etapas resonantes dispuestas en paralelo con etapas en entrada y salida en las cuales existe un control de ganancia en la etapa de entrada, en ella podemos observar que la señal de entrada se subdivide en tantas bandas de frecuencia como se desee y, a su vez, cada una de ellas atravesará un filtro paso-banda, atenuando o realzando el segmento del espectro de frecuencias de audio que tenga asignado según el criterio elegido por el usuario. La suma de todas las señales de salida de los diferentes filtros da como resultado la respuesta en frecuencia deseada.

Figura 18.1. Estructura básica del diagrama de bloques de un ecualizador con sus curvas de respuesta.

Estructura de banco de filtros actuando a diferentes frecuencias.

CARACTERÍSTICAS COMUNES A TODOS LOS ECUALIZADORES GRÁFICOS

Utilizan filtros paso banda con ganancia unidad, en la banda de paso y de 2º o 4º orden.
Que el refuerzo o amplificación y la atenuación máximas sean simétricos respecto a 0 dB (de ± 8 dB, ± 12 dB, ± 16 dB)
Que actúe de 20 a 20 Khz.
Pequeño rizado en respuesta plana (con todos los controles al máximo)
Que la tolerancia entre el valor especificado y el que esta en la práctica (valor real), sea ± 5 dB)
Pequeñas tolerancias en frecuencia y amplitud.
Que la Impedancia Z de entrada a cada uno de los filtros sea muy elevada y la Z de salida sea muy baja (Z entrada, cuanto mayor mejor. Z salida, cuanto menor mejor).
La distorsión provocada por cada uno de los filtros sea mínima. Y la relación Señal/Ruido máxima.
Los únicos parámetros variables a los que podemos acceder son las ganancias de cada filtro, ya que la frecuencia central fo y el factor de calidad Q (que determina la amplitud de la banda de trabajo) permanecen constantes.

A modo de repaso:

Bw = 1 / Q (aunque no se utiliza mucho)
Q = Fo / Bw
El factor de Q, es inversamente proporcional al ancho de banda.
Por tanto, a mayor Q menor Ancho de Banda (Bw)
Todos tienen un control de nivel general y un interruptor de anulación del efecto producido por la ecualización llamado bypass.
Muchos de ellos disponen también de filtros paso-bajo de pendientes pronunciadas. Así como filtro subsónico de 30 Hz para cada canal.
Al igual que cuentan con un control de nivel de entrada o bien con un indicador luminoso desaturación, bastante útil (normalmente un diodo led), que se ilumina justo antes de que la señal de salida se sature e indica que existe una sobrecarga en cualquier punto del circuito dentro del equipo. En algunas ocasiones esto puede ser provocado por elevados grados de realce.
Algunos modelos poseen un selector de escala que permite la elección entre una elevación o atenuación de 12 dBs o de 6 dBs en alta resolución para cada canal.

PUNTOS DE CORTE (fc)

La fo o frecuencia central, es donde están sintonizados los ecualizadores. Cada banda tiene 2 frecuencias de corte, en función de la ganancia o atenuación que realicemos. Si aplicamos a todas las bandas el mismo nivel de amplificación, por ejemplo 12 dB, las frecuencias de corte fc, estarán a 9 dB (3 dB menos del punto desde donde amplificamos).

Si no hubiéramos amplificado al mismo nivel cada una de las bandas, tendríamos lo que aparece en la gráfica de la derecha. Tanto el factor de Q como la frecuencia central fo son fijos, independientemente de la ganancia.

ECUALIZADORES GRÁFICOS SEGÚN EL NÚMERO DE BANDAS

Si tuviéramos un factor de Q de 0 el ancho de banda sería infinito. Así tendríamos un Q que cogería toda la banda de audio de 20 Hz a 20 KHz, y aún más.

FRECUENCIAS PREFIJADAS ISO

Las frecuencias a las que tienen que estar sintonizados los ecualizadores gráficos, son fijas. Todo ecualizador deberá disponer, al menos, de 10 bandas de actuación en frecuencia para cubrir todo el espectro de audio, separadas unas de otras a intervalos de una octava o 27 bandas separadas a un intervalo de tercio de octava. Esta última división es más útil y eficaz que la anterior.

No recogemos más de 30, ya que nuestro oído da igual sonoridad a 1/3 de octava. Las frecuencias centrales ISO (International Standards Organization, Organización Internacional de Normalización) para las bandas de octava son: 31 Hz, 63 Hz, 125 Hz, 250Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz, 8 kHz, 16 kHz. Cada uno de estos controles puede atenuar o realzar su correspondiente banda de frecuencia en unos + 12 dB aproximadamente, dependiendo su acción del Q de cada filtro.

La razón por la que se utilizan las frecuencias centrales estándar en los ecualizadores es porque el equipamiento complementario de medida utilizado en ecualización (como son los analizadores de espectros, que a menudo se utilizarán junto con los ecualizadores gráficos para ecualizar un sistema) disponen sus escalas centradas con las mismas frecuencias.

EL LUGAR DEL ECUALIZADOR

Al margen de los filtros ecualizadores presentes en las mesas de mezcla, el ecualizador debe situarse siempre entre un amplificador de voltaje y una etapa de potencia. Un ecualizador está preparado para trabajar con señales audio de bajo nivel, y no es posible enviarle la señal una vez ésta ya ha sido amplificada en potencia.

Habitualmente los ecualizadores precisan disponer, en su entrada, de la señal audio con un voltaje y una impedancia determinadas, para operar correctamente; estos valores vienen siempre especificados en las instrucciones de cada unidad. En lo referente a las señales que provienen de un micrófono o de la cápsula de un giradiscos, como suelen ser demasiado débiles para ser tratadas por el ecualizador será siempre necesario pre-amplificarlas, ya sea mediante un previo o bien por el propio canal de entrada de la mesa de mezclas. (Figura 11).

Figura 11.

En los equipos domésticos de reproducción musical el ecualizador se sitúa en puente sobre el amplificador integrado.

En los sistemas de potencia para directos (Public Adress) el ecualizador, actúa sobre todo el programa se sitúa a la salida de los controles master de la mesa, antes de que señal llegue a las etapas de potencia correspondientes.

DOS CONFIGURACIONES TÍPICAS PARA UN SISTEMA DE P.A.

Inserción entre la Salida/Entrada de Inserción de canal (Principal)

Inserción en la Línea Principal del Sistema de Salida

USOS DEL ECUALIZADOR GRÁFICO

Para modificar la respuesta en frecuencia de las fuentes sonoras a ecualizar

Conectado a la salida de la mesa de mezclas, el ecualizador gráfico nos facilita la obtención de un sonido claro y equilibrado. Habitualmente las frecuencias medias se les aplica una ecualización suave (+/-2 dBs.), mientras que las frecuencias graves suelen ser incrementadas para dar una sensación de potencia musical, a no ser que existan problemas serios de reverberación en el recinto, en cuyo caso los tonos graves que provoquen este efecto deben ser reducidos. A las altas frecuencias se les suele aplicar, también, una cierta ganancia desde el ecualizador, con lo que la música gana en brillantez. Cuando exista algún problema con el reconocimiento de las voces, los controles de las frecuencia medias pueden situarse hasta +6 dBs., con ello se mejora la reproducción de la voz humana, que gana en claridad.

Para corregir la respuesta en frecuencia de nuestros altavoces

El buen uso de un ecualizador gráfico nos permite reducir los picos y los valles en la respuesta de los altavoces, optimizando su función.

Para corregir la respuesta acústica de un recinto

Al poder observarlo gráficamente, la línea imaginaria que une los cursores de estos controles puede tomarse como la curva de respuesta inversa en frecuencia aplicada al sistema. En la Figura 18.15.a se muestra la respuesta en frecuencia de un recinto arquitectónico cuando los controles del ecualizador se encuentran en su posición media (0 dB). Utilizando los diferentes controles del ecualizador se intenta corregir las fuertes irregularidades que aparecen en la curva de respuesta del recinto. El ajuste que hemos introducido a los diferentes filtros se muestra en la Figura 18.15.b y la curva de respuesta obtenido después de realizar la corrección acústica se ilustra en la Figura 18.15.c.

Figura 18.15. Corrección integral de la respuesta de frecuencia de una instalación de megafonía practicada en un recinto con ayuda de un ecualizador.

En definitiva, amplificaremos las zonas de frecuencia donde exista atenuación debida a la forma arquitectónica del local o al sistema de reproducción, y atenuaremos aquellas en las que hay excesiva ganancia. Esto nos conducirá a la igualación acústica del sistema o a modificarla respuesta recinto, hasta conseguir ciertas tonalidades específicas acentuando o moderando los nodos acústicos del recinto al gusto particular del oyente, o por medio de sistemas técnicos mediante su comprobación objetiva (analizador de espectro).

Para realizar un Control Acústico

Los sistemas de altavoces que demuestran respuestas planas en cámaras sordas pueden tener respuestas irregulares en una sala de conciertos debido a las condiciones acústicas. El ecualizador puede usarse para minimizar estas irregularidades.

Para uniformar la respuesta de un sistema de reproducción, se requieren un generador de ruido rosa y un analizador de espectro. Conecte el generador de ruido rosa a la consola de mezcla para que se emita ruido rosa por el altavoz. Mientras se mide el ruido rosa en posiciones de audición estratégicas de la sala empleando el analizador de espectro, ajuste el ecualizador hasta obtener la respuesta preferida.

Para asegurar unos márgenes adecuados de realimentación en sistemas de monitores de escenario

Cuando se trabaje en directo (Figura 7). Dependiendo de las características de la sala, la realimentación puede ocasionar generación de aullido o timbre a frecuencias específicas. En tales casos, el ecualizador puede usarse para reducir los niveles en las frecuencias afectadas y, de este modo, controlar la realimentación, pero aquí también se requieren un generador de ruido rosa y un analizador de espectro.

Figura 7.

Ajuste el equipo para el rendimiento actual, y conecte el generador de ruido rosa a un conector de entrada de reserva de la consola de mezcla y el analizador de espectro a un conector de salida de reserva. Después de asegurarse que el ruido rosa se propaga de forma radiada desde todos los altavoces de discursos (PA) y altavoces monitores, aumente gradualmente el nivel de salida hasta que sea evidente en las frecuencias en las que ocurre la realimentación. Emplee el ecualizador para reducir los niveles de estas frecuencias específicas. El ajuste adecuado proporcionan un margen de seguridad contra la realimentación al aumentar el nivel de salida.

Nota:

Los instrumentos de medición sólo pueden proporcionar un realismo de sonido básico. Después de haber completado la propagación interior y los ajustes de compensación de la realimentación, realice los ajustes finales usando el último criterio, su propio oído.

Un generador de ruido rosa:

Genera un nivel uniforme de ruido aleatorio en todo el espectro de audio, (energía igual por octava).

Un analizador de espectro:

Divide el espectro de audio en márgenes e indica la presión sonora para cada margen.

SISTEMA DE ECUALIZACIÓN DE UN RECINTO

La finalidad primordial de la ecualización es corregir las deficiencias acústicas del recinto de escucha, igualando las irregularidades que se presentan en él y tratando de conseguir que la respuesta total del sistema sea la que nos interesa (idealmente plana). En sistemas grandes, una ecualización cuidadosa puede dar la diferencia entre una calidad sonora buena o excelente.

En los recintos en los que la acústica de la sala es buena, es posible que no sea necesaria la ecualización. Ésta se dirige principalmente a las situaciones en las que la ecualización es necesaria, como en el caso de una sala reverberante o un ambiente de escucha crítico.

Con la ecualización se consiguen estos fines:

Un equilibrio espectral general
Eliminación de picos molestos en la respuesta
Una buena inteligibilidad de palabra

La ecualización de un recinto se puede realizar por varios métodos. Nosotros vamos a hacerlo de una manera en la que utilizamos el material que relacionamos:

Un analizador del espectro de audio en tiempo real que cubra toda la banda de audio y que se encuentre dividido en varias bandas normalizadas de acuerdo a la norma ISO con un paso de banda de una octava o de 1/3 de octava. Esta última división es más precisa y detecta más fielmente las posibles deficiencias acústicas del local. El analizador tiene por misión mostrar el nivel de la señal de los diferentes cortes de frecuencia de la banda de audio dividida en octavas o tercios de octava.27
Un generador de ruido rosa (instrumento que genera la misma energía de audio por octava).
Un amplificador de medida con respuesta lineal en todo el espectro de audio.
Un altavoz de referencia que reproduzca con linealidad de respuesta todo el espectro de audio y disponga de un rendimiento uniforme a diversos niveles eléctricos, con un buen factor de directividad (ideal omnidireccional).
Un micrófono del tipo omnidireccional para que integre el sonido directo con el reflejado desde las distintas superficies del recinto y posea una gran fidelidad.
Un ecualizador de, al menos, una octava o 1/3 de octava; si es posible, este último es mejor.
Un CD con discos de música variados.

Con estos elementos montaremos un circuito de análisis idéntico al representado por la Figura 18.16 para realizar una ecualización del recinto en tiempo real.

Antes de realizar la ecualización se comprueban todos los equipos y el aparejo. Después se realiza un barrido de ondas senoidales que descubra cualquier zumbido, crujido o vibración causados por los altavoces, los instrumentos u otros objetos presentes en el recinto. Hay más problemas de vibraciones audibles en los rangos de frecuencias bajas y medias. Con los dispositivos montados adecuadamente actuaremos de la forma indicada. La señal del generador de ruido rosa se aplica íntegra al amplificador, sin que sufra modificación por parte del ecualizador (para ello el conmutador selector se situará en la posición 1). De esta forma podremos observar en el analizador de espectros la respuesta del recinto, que presentará todas su deficiencias mediante crestas y valles a lo largo de todo el espectro de audio.

Una vez observadas las deficiencias producidas en distintas zonas del recinto, las promediaremos y pasaremos el conmutador a la posición 2. Así quedará integrado el ecualizador en el sistema para su actuación y empezaremos a mover cada mando del ecualizador, anotando el efecto que produce cada uno de ellos en la respuesta total del sistema. Al combinar la acción de los diferentes mandos que componen el ecualizador obtendremos la respuesta acústica deseada (normalmente plana). Una vez obtenido la curva de respuesta deseada, podemos observar la línea imaginaria que describen los diferentes mandos del ecualizador gráfico, que representan la curva inversa de respuesta del local.

Es preciso advertir de las limitaciones que presenta este tipo de ecualización:

Los dispositivos utilizados para realizar la ecualización tienen sus limitaciones de respuesta, qué modifican sustancialmente la ecualización realizada.
La respuesta acústica obtenida es válida sólo para las condiciones en que se realiza la prueba es decir, para el local con las personas, los muebles, etc. existentes en el momento de realizar la prueba.
La respuesta es válida para el lugar en el que se ha colocado el micrófono. Las distintas zonas de local donde se ponga el micrófono darán distinta respuestas. Será necesario realizar varias prueba en diferentes puntos del local para obtener la ecualización media a utilizar.

La ecualización se ha realizado con el altavoz de referencia. Al colocar los altavoces definitivos tendremos que realizar unas pequeñas correcciones para compensar las desviaciones que éstos introducen.

RESULTADO SATISFACTORIO AL USAR UN ECUALIZADOR GRÁFICO

Es preciso conocer puntualmente las frecuencias que se vayan a modificar, ya que de lo contrario pueden aparecer distorsiones de fase, debido a la proximidad con que operan los filtros entre si. Es recomendable, pues, actuar con cierta prudencia y procurar, en todos los casos que no haya demasiada diferencia entre la ganancia de un filtro y la de los filtros anexos.

Ejemplo: Si trabajamos con un ecualizador gráfico de 1/3 de octava, y disponemos un incremento de 3 decibelios para el filtro correspondiente a 400 Hz.; los filtros situados a ambos lados -315 y 500 Hz. pueden situarse con una ganancia entre 0 y 6 dBs. como máximo, siendo preferible diferencias menores.