Procesadores de Dinámica

En el proceso de mezcla muchas veces es necesario modificar la amplitud de las señales grabadas a lo largo del tiempo. Por ejemplo, un percusionista no golpea siempre su instrumento con la misma fuerza, y para algunos estilos musicales es bueno obtener una señal con un nivel más o menos constante. Otro ejemplo es para la voz, donde un cantante va perdiendo fuerza en los finales de frase y, aumentando la ganancia en esos finales, obtenemos una señal más lineal, y por tanto, una inteligibilidad mayor de palabra. Otro ejemplo es en aquellos instrumentos que se han grabado utilizando micrófonos y hay momentos donde dejan de sonar. Es interesante que en esos momentos la señal se atenúe evitando posibles ruidos en la grabación.

Estas variaciones de amplitud podrían hacerse de modo manual, pero supondría un trabajo complejo y lento. En otros tiempos, los ingenieros de sonido tenían gran pericia para realizar esta labor manualmente, pero en la actualidad son los procesadores de dinámica los que realizan este trabajo automáticamente, ajustando previamente ciertos parámetros que controlan el proceso.

Se denomina margen dinámico de una señal al valor medido en dB que hay entre el nivel más pequeño y el más alto que produce dicha señal. Estará definido por lo general entre el sonido útil más débil y el valor de pico de la señal. Un procesador de dinámica trabaja directamente sobre este valor modificándolo a nuestro antojo según nuestras necesidades. El margen dinámico de una señal también puede dividirse en rangos frecuenciales. Es por ello que existen procesadores de dinámica multibanda, donde se ajustan los parámetros en función de los rangos de frecuencia.

Esquema general de un procesador de dinámica

Este es el esquema general de un procesador de dinámica. Consta de dos elementos importantes, el amplificador y el detector. En función de la señal que recibe el detector genera variaciones en el amplificador. Normalmente la señal de entrada en el detector y en el amplificador es la misma (si la entrada al detector es externa se le denomina sidechain). Ajustando ciertos parámetros del detector se puede tener control del amplificador. Estos parámetros son:

• Nivel de entrada y de salida (dB): al tratarse de procesadores que controlan la amplitud de la señal y su dinámica, resulta muy útil poder controlar en nivel de entrada de la señal al  procesador,  y el nivel  de salida de la señal una vez procesada. 

• Nivel de umbral o threshold (dB): este parámetro controla el nivel de señal a partir del cual el procesador funciona o deja de funcionar. Guardará relación con el nivel de entrada al detector y su ajuste es básico a la hora de obtener buenos resultados. 

• Tiempo de ataque y relajación (ms): Debido a las continuas variaciones de ganancia en los procesadores de dinámica se producen transitorios como consecuencia de los retardos existentes entre la variación de nivel de la señal, la detección en el circuito detector y la modificación de ganancia en el amplificador. Para tener control sobre estos transitorios y retardos se utilizan unos tiempos de ataque y relajación que controlan el tiempo que transcurre desde que el procesador de dinámica está sin actuar hasta que genera una modificación de ganancia en respuesta a una detección en el circuito,  y viceversa. 

• Tiempo de mantenimiento o hold (ms): es el tiempo mínimo que actuará el procesador de dinámica una vez detectado mediante el nivel de umbral.

Tipos de procesadores de dinámica

Compresor

Este procesador de dinámica es el más utilizado en las producciones musicales. Se utiliza para reducir el margen dinámico de las señales. Con ello se consigue mejorar la señal en algunas características esenciales:

• Mayor inteligibilidad de los instrumentos.

• Mayor control dinámico de la señal, generando consistencia al conjunto.

• Mayor potencia sonora general, ya que reduciendo el margen dinámico se puede aumentar posteriormente la ganancia de toda la señal obteniendo mayor nivel RMS para igual valor de pico.

• Corrección de niveles en instrumentos percusivos.

• Control del ataque de los instrumentos, es decir, controlar los primeros milisegundos de ciertos instrumentos, donde existe mucha información de la ejecución del instrumento.

• Control del sonido de sala al amplificar los niveles bajos de señal, que suelen ser los propios de la reverberación de la sala.

• Reducción de picos de señal transitorios y aumento de señal de bajo nivel. 

El ruido de fondo que acompaña a la señal también sufre una compresión y puede ser percibido, ya que SNR salida del compresor < SNR entrada del compresor.

Existen diversos tipos de compresores, pero los más utilizados son los siguientes:

• Compresor de ganancia constante.

• Compresor limitador.

Compresor de Ganancia Constante

Este compresor se caracteriza por disponer de una ganancia constante en todo el régimen dinámico de la señal. Por tanto, para señales inferiores a un valor, simplemente actuará como un amplificador.  El diagrama que responde a la entrada-salida del compresor es el siguiente:

Diagrama entrada-salida compresor de ganancia constante

Las magnitudes que aparecen en la figura son las siguientes: 

Ve / Vs: Tensión de entrada y de salida del compresor (dB).

PR: punto de rotación (dB).

RC: relación de compresión (N:1).

TC: umbral de compresión (dB).

G: factor de compresión o ganancia (dB).

Este compresor, al igual que el resto de procesadores de dinámica, actuará de distinto modo dependiendo de si el nivel de señal (Le) es inferior al TC o superior.

Compresor Limitador

Este compresor viene a ser como el de ganancia constante pero sin aplicar la ganancia. Su funcionamiento responde al siguiente diagrama:

Diagrama entrada-salida compresor limitador

Este compresor actuará de acuerdo a si el nivel de señal (Le) es inferior al TC o superior.

Como se puede apreciar, para valores de entrada inferiores al umbral de compresión el procesador no actúa y es transparente a la señal.

Comúnmente se le atribuyen dos modos de uso. Como compresor para relaciones de compresión bajas y como limitador para relaciones de compresión altas. Se le denomina limitador porque cuando la relación de compresión es alta, se produce un efecto límite en el nivel de señal que produce  a la salida, funcionando como limitador puro cuando RC → ∞ .

En el proceso de mastering es común usar un limitador acompañado de un procesador conocido como maximizador. Con esto forzamos la señal a aumentar de ganancia a costa de una compresión agresiva, pero siempre limitando lo más próximo a 0 dBFS (decibels full scale), nivel máximo que puede tomar una señal en el dominio digital.

Los tiempos de ataque y relajación han de configurarse dependiendo de la señal de entrada. Si el tiempo de ataque es largo se producirá un sobreimpulso, mientras que si es corto puede haber una pérdida de sonoridad. Tiempos cortos producirán un efecto de apagado en los picos de señal, nada deseado en instrumentos percusivos o de sonoridad explosiva como puede ser el slap o staccato. Un tiempo largo puede llegar a hacer que el compresor no afecte apenas la señal o que lo haga de manera errónea. Por otra parte, el tiempo de relajación es un parámetro difícil de calcular, pues depende mucho del tipo de sonido que se esté procesando y es necesario tener un control de los cambios que produce en la sonoridad la variación de este valor. Valores entre los 50 ms y  1 segundo son normales. Tiempos muy largos pueden producir estrangulamiento afectando a señales posteriores que no se desea comprimir, y si es corto puede producir un bombeo de señal generando un efecto indeseado. 

Puerta de Ruido 

La puerta de ruido o Noise Gate se utiliza, por lo general, para atenuar o eliminar la señal con poco nivel que se recoge en un micrófono. Por lo general, la señal con poco nivel será la que no se desea ya que de otra manera habría que amplificar la señal de entrada para que fuera óptima. De este modo se evitan los ruidos o sonidos no deseados que se captan por el micrófono.

Un ejemplo de uso sería para eliminar el ruido de fondo que se recoge cuando no está emitiendo sonido una fuente que se esté grabando. Otro uso puede ser el de aislar la señal en tomas grabadas con varios micrófonos, como en una batería, de modo que la señal recogida por el micrófono que se utiliza para un elemento se enmudezca cuando no es tocado ese elemento. De esta manera se evita que se introduzcan otros elementos en micrófonos no destinados a recoger su sonido. Conviene configurar correctamente los parámetros de una puerta de ruido para que funcione adecuadamente.  

La  puerta de ruido responde al siguiente gráfico:

Diagrama entrada-salida puerta de ruido

Cuando la señal cae por debajo del nivel de expansión o threshold (Te), la puerta de ruido comienza a actuar cerrándose. Es decir, se produce una atenuación que estará definida por la relación de atenuación (1:N). Este control se ajustará lo más bajo posible sin que ocurran aperturas en falso y sin perder nada de la señal deseada.

El tiempo de ataque es el tiempo que tarda la puerta en abrirse una vez que la señal supera el nivel de Te. Normalmente se ajusta lo más rápido posible sin que haya distorsión (puede ser desde microsegundos hasta pocos milisegundos). La distorsión puede aparecer debido a que se abra la puerta mientras que suena una onda grave, que es más lenta, y se escuche la variación del sonido. Por su parte, el tiempo de relajación deberá ser más lento para evitar perder sonido útil, como puede ser los finales de palabra. El tiempo de relajación oscilará entre los milisegundos y pocos segundos.

Diagrama de tiempos que afectan a un procesador de dinámica

Expansor 

El expansor es un dispositivo encargado de amplificar señales de nivel superior a un umbral y atenuarlas cuando el nivel es inferior al mismo umbral. Viene a comportarse como una puerta de ruido para niveles bajos (sin llegar a atenuar del todo, aunque se podría) y como un maximizador para niveles altos. También puede entenderse como un compresor inverso, ya que lo que se está consiguiendo con este procesador es aumentar el rango dinámico de la señal.

El expansor más utilizado es el de ganancia constante y las magnitudes con las que trabaja se asemejan a las del compresor:

• PR: punto de rotación (dB).
• FE: factor de expansión (dB).
• TE: umbral de expansión (dB).
• RE: relación de expansión (N:1).

Responde al siguiente diagrama:

Diagrama entrada-salida expansor de ganancia constante

Y al igual que el compresor, actuará de acuerdo a si el nivel de señal (Le) es inferior o superior al nivel TE.

Si este tiempo de ataque es largo implicará un aumento lento de la amplificación, mientras que si es corto los cambios guardarán más relación con la señal original pero con más dinámica. El tiempo de relajación será el tiempo necesario para  reducir, en la misma proporción, la ganancia tras una disminución brusca del nivel de entrada. Si el tiempo de relajación es largo, se producirá un alargamiento de la caída, mientras que si es corto se obtendrá de nuevo un mejor seguimiento de la señal original. 

De-esser 

Este procesador es capaz de reducir el nivel de sibilancia (presencia del fonema /s/) en una señal gracias a una compresión de las altas frecuencias presentes en dicho fonema. 

El de-esser es un compresor o limitador de frecuencias específicas, diseñado para comprimir una determinada banda de frecuencias dentro de una señal de audio compleja y con ello eliminar el siseo de la señal. Es mejor utilizar el de-esser que el ecualizador para solucionar este problema porque la compresión del de-esser sólo actúa cuando hay presencia de sibilancias, mientras que el ecualizador estaría modificando constantemente la señal eliminando dichas frecuencias cuando existe sibilancia y cuando no.

Alejandro Turrión Pérez