Señales de audio.

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1 Señales de audio

2 Una señal de audio es una señal analógica eléctricamente exacta a una señal sonora; normalmente está acotada al rango de frecuencias audibles por los seres humanos que está entre los 20 y los Hz, aproximadamente (el equivalente, casi exacto a 10 octavas).

3 Una señal de audio se puede caracterizar, meramente, por su dinámica (valor de pico, rango dinámico, potencia, relación señal-ruido) o por su composición espectral (ancho de banda, frecuencia fundamental, armónicos, distorsión armónica, etc.)

4 Así, por ejemplo, una señal que represente voz humana (señal vocal) no suele tener información relevante más allá de los 10 kHz, y de hecho en telefonía fija se toman sólo los primeros 3.8 kHz. Con 2 kHz basta para que la voz sea comprensible, pero no para reconocer al hablante.

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6 Señal de Nivel de Micrófono:
En cuanto a potencia esta es la señal mas débil típicamente 2 mili volts para que la señal pueda ser manejable debe pasar por un pre amplificador que elevara la señal a lo que se como nivel de línea ( y 1.23 volts).

7 Este tipo de señales se conocen también como de bajaimpedancia y se identifican con las letras Low-Z. El número exacto de ohmns que se consideran baja impedancia puede variar, pero lo importante es recordar que las señales de baja impedancia pueden ser transportadas por cables mas largos sin sufrir pérdida de señal o nivel. La gran mayoría de veces este tipo de señal es balanceada, lo que también la hace menos suceptible a interferencia de radio.

8 Señal de Instrumento: Es el tipo de señal generado por las pastillas de un instrumento eléctrico o electro-acústico. La salida de bajos y guitarras eléctricas o electro-acústicas es a nivel de instrumento. No hay un nivel estándar para señales de nivel de instrumento. Se asume que su nivel está entre el nivel de micrófono y el nivel de línea, y puede variar grandemente desde unos milivolts para una pastilla pasiva, hastas vario voltos para una pastilla con electrónica activa.

9 Señal de Nivel de Línea:
Esta señal es de mucho mayor potencia que una señal a nivel de micrófono. También tiene una impedancia mas alta, aunque no llega a ser lo que se conoce como una señal de alta impedancia. Las señales a nivel de línea son el tipo de señal con el que las consolas, ecualizadores, compresores y demás procesadores de audio pueden trabajar.

10 El nivel "profesional" a +4 dBu
El nivel "profesional" a +4 dBu. Este tipo de señal es generalmente balanceada y equivale a unos 1.23 volts. Dispositivos profesionales de audio usan este tipo de señal en sus entradas y salidas.

11 -El nivel "consumidor a -10 dBV
-El nivel "consumidor a -10 dBV. Este tipo de señal es siempre desbalanceada y equivale a unos volts. Como vemos es mas débil que una señal a +4 dBu y además desbalanceada, lo que la hace mas suceptible a interferencia y pérdida de señal. Lo importante al trabajar con este tipo de señales es usar cables tan cortos como sea posible, y que nunca sobrepasen los 6 mts . Este tipo de señal la usan aparatos de consumidor tales como reproductores mp3, reproductores de CD y equipo de audio factible.

12 Es importante no conectar señales de línea a +4 dBu directamente a entradas a -10 dBV, ni visceversa, de lo contrario se puede lograr una señal con mucho ruido o distorsionada. Nunca debe conectase una salida con una entrada que no están diseñadas para recibir el mismo tipo de señal.

13 Una caja directa acepta señales a nivel de línea o instrumento y las convierte a señales a nivel de micrófono, de baja impedancia y balanceadas. Hay una gran variedad de circunstancias en las que dicha conversión se hará necesaria o deseable, todo depende de tus necesidades particulares.

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15 Rango dinámico El margen que hay entre el nivel de referencia y el ruido de fondo de un determinado sistema, medido en decibelios. En este caso rango dinámico y relación señal/ruido son términos intercambiables. El margen que hay desde el nivel de pico y el nivel de ruido de fondo. También indicado en dB. En este caso, rango dinámico y relación señal/ruido no son comparables .

16 Las dos maneras son válidas, por ello, es común que para indicar que margen dinámico están utilizando, los fabricantes incluyen frases como: 60 dB (ref. salida máxima). 60 dB (ref. nivel de pico).

17 Rango dinámico Básicamente el rango dinámico en el sonido y más precisamente en la música es la diferencia de energía (decibeles) entre el sonido de nivel más bajo y el sonido de nivel más alto, es decir entre mayor sea esta diferencia más grande será el rango dinámico, objetivamente nos deberíamos referir a los niveles audibles para el humano, tanto para el nivel inferior que sería de unos 10 dB y para el nivel superior 140 dB, pero aquí ya hablamos del umbral del dolor, que representa daños irreversibles para el oído humano.

18 Cuando hablamos de música y sobre todo, cuando hablamos de la mezcla en equipos de edición digital (Pro Tool, Cubase,nuendo, etc.), es un poco diferente cuando hablamos de decibeles, ya que ahí nos referimos a decibeles como medida eléctrica y en general estos programas hacen referencia a esta medida desde -64 dB hasta los 0 dB, ya que después de los 0 dB, se concidera que el equipo entra en saturación.

19 cuando hablamos que un concierto de rock comunmente llega a los 120 dB, hablamos de la representación energía de la presión acústica generada por los parlantes, es decir la energía real que llega a nuestros oídos. Cuando hablamos de decibeles en equipos electrónicos o sofwares, nos referimos en realidad a la energía eléctrica procesada por el sistema. Por ello cuando se superan lo 0 dB en la mezcla se dice que entra en saturacion.

20 Causando esto una distorsión en la onda, generalmente volviéndola cuadrada y produciendo consecuentemente una perdida de información, sobre todo cuando hablamos que estas señales siempre serán analógicas, aun cuando provengan de un medio digital.

21 Para una mezcla con alto rango dinámico el nivel más bajo debería rondar -10 dB y el nivel más alto (esto hablando de mezclas actuales) debería estar alrededor de los -.1 dB, Esto no es lo mas recomnedable como medida de seguridad para evitar la saturación en equipos de telecomunicación y de audio sería no sobrepasar los -3 dB, desafortunadamente las mezclas modernas son de un nivel muy alto y de muy poco rango dinámico, sobretodo en generos “populares” como el pop, hip-hop, rock y géneros electrónicos,

22 solo algunos estilos músicales como la música clásica, donde las mezclas y el estilo de música, por su naturaleza comprende un mayor rango dinámico. Grafica de musica clasica

23 Grafica de genero salsa

24 Grafica de genero rock

25 Grafica de genero hip hop

26 Es importante mencionar, que el rango dinámico también se ve afectado tanto por el medio de grabación, por el soporte de reproducción así como el equipo usado para la reproducción, es decir por los micrófonos usados en la grabación y la manera en que se grabó, si se grabo en cinta o en equipos digitales o si se reproduce en bocinas de una laptop o por un equipo de alta fidelidad.

27 Por ejemplo el LP tiene mayor rango dinámico que los cassettes (ya saben los típicos de la grabadoras y walkmans), pero el LP tiene menor rango dinámico que los CD’s. si el estilo de música es de mucho rango dinámico, hay que conservarlo y no forzarlo que este más parejo, ya que eso atenta a la naturaleza de la música, así mismo para los estilos de música de poco rango dinámico.

28 Nivel Pico (Peak): Es el nivel máximo soportado por el Dispositivo
Nivel Pico (Peak): Es el nivel máximo soportado por el Dispositivo. Al sobrepasarlo se produce una "saturación". Rango Dinámico: Este especificación técnica define la variación en dB entre el nivel de ruido y nivel de distorsión que un equipo de audio puede manejar. En términos generales, mientras mayor es el rango dinámico, de más calidad es el equipo.

29 Nivel Nominal: Es el nivel optimo para grabar tu señal de manera que haya una mínima distorsión y que el nivel de ruido de fondo sea superado. En general suele ser marcado como el "0 dB".

30 Relación Señal Ruido (Singnal Noise Rate): Suele identificarse como S/N o SNR, y es la diferencia entre la señal y el ruido de fondo. Cuando el dispositivo está trabajando con el Nivel Nominal, es la diferencia entre dicho nivel y el ruido de fondo.

31 Headroom: es el nivel de diferéncia entre el nivel nominal y el punto de saturación (o zona de seguridad) que se tiene que tener en cuenta al nivel máximo para la mezcla, ya que sin este espacio de unos pocos db, puede alcanzar picos nuestra señal de salida y que distorsione nuestro canal master.

32 Rango dinamico disponible
Nivel de pico Nivel referencia 0db Rango dinamico disponible Relación señal ruido Ruido de fondo

33 Una consola está recibiendo señal al Nivel nominal (0 dB)
Una consola está recibiendo señal al Nivel nominal (0 dB). El Nivel Pico está marcado en 30dB y el ruido de fondo está a -100dB. Rango Dinámico: Va desde el nivel pico(30 dB) hasta el ruido de fondo (-100dB), en este caso: Rango Dinámico= (30dB - (-100dB)) = 130 dB

34 Headroom: Va desde el nivel pico(30dB) hasta el nivel nominal(0dB)
Headroom= (30 dB - 0 dB) = 30 dB S/N: Va desde el nivel nominal (0 dB) hasta el ruido de fondo (-100 dB) S/N= (0 dB - (-100dB)) = 100 dB.

35 Que en las especificaciones técnicas de un equipo aparezca el margen dinámico indicado en dB, no significa nada, si no va acompañado por los puntos de referencia utilizado y las ponderaciones. Para indicar correctamente el margen dinámico, la medida en dB debe ir acompañada por: la curva de ponderación. el nivel de referencia. Por ejemplo una bocina 90 db ( 1 khz 1 w @ 1mt)

36 Potencia acústica La potencia acústica es la cantidad de energía por unidad de tiempo (potencia) emitida por una fuente determinada en forma de ondas sonoras. La potencia acústica viene determinada por la propia amplitud de la onda, pues cuanto mayor sea la amplitud de la onda, mayor es la cantidad de energía (potencia acústica) que genera.

37 La potencia acústica es un valor característico de la fuente y no depende del local donde se halle, el valor no varia por estar en un local reverberante o en uno seco. La medición de la potencia puede hacerse a cierta distancia de la fuente, midiendo la presión que las ondas inducen en el medio de propagación. Se utilizará la unidad de presión; (que en el SI es el pascal, Pa). La percepción que tiene el hombre de esa potencia acústica es lo que conocemos como volumen, que viene dado por el llamado nivel de potencia acústica que viene dado en decibelios (dB)

38 Relación señal/ruido La relación señal/ruido (en inglés Signal to noise ratio SNR o S/N) se define como el margen que hay entre la potencia de la señal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe. Este margen es medido en decibelios.

39 La relación señal ruido (S/N) es la diferencia entre el nivel de la señal y el nivel de ruido. Se entiende como ruido cualquier señal no deseada, en este caso señal eléctrica no deseada que circula por el interior de un equipo electrónico. El ruido se mide sin ninguna señal a la entrada del equipo.

40 Se habla de relación señal ruido (S/N) porque el nivel de ruido es más o menos perjudicial en función de cual sea el nivel de la señal. La S/N se calcula como la diferencia entre el nivel de la señal cuando el aparato funciona a nivel nominal de trabajo y el nivel de ruido cuando, a ese mismo nivel de trabajo, cuando no se introduce señal. En un amplificador, cuanto más se gire el mando de potencia, más se amplificará la señal y en la misma medida se amplificará el ruido.

41 A la salida de un equipo de audio, el nivel de la señal se mide en voltios (V). Midiendo en voltios la señal (S, signal), midiendo también en voltios el ruido (N, noise) y calculando el 20log(S/N) se obtiene el valor de la relación señal ruido en dB, que es como normalmente se da. La calidad de un equipo se mide también por la relación señal ruido, cuanto mayor sea el valor de S/N mayor calidad tendrá el mismo.

42 La relación señal ruido se suele dar para una frecuencia de 1KHz
La relación señal ruido se suele dar para una frecuencia de 1KHz. Aunque también se puede dar un valor para toda la banda de frecuencia de trabajo del aparato; en este caso se entiende que el valor de S/N es el menor para toda la banda, es decir, el más desfavorable. En el mejor de los casos se puede presentar la S/N como una gráfica del tipo respuesta en frecuencia, en donde se especifica el valor de la relación para cada una de las frecuencias.

43 La existencia ruido es inevitable en cualquier equipo electrónico
La existencia ruido es inevitable en cualquier equipo electrónico. Una electrónica refinada disminuye el nivel de ruido, puede disminuirlo tanto que no sea medible por ser comparable al ruido del equipo de medida, pero siempre existe ruido. Algo parecido pasa con el sonido en el ambiente, es decir, por muchas condiciones de silencio que se den, siempre habrá ruido que será audible directamente o mediante métodos de amplificación. La fuente principal de ruido suele ser la fuente de alimentación del propio equipo.

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45 MEDIDORES Cuando hablamos de “herramientas complementarias” nos referimos precisamente a instrumentos de medición, que nos mostrarán en forma objetiva un análisis detallado de diversos aspectos, tales como el espectro, precedencia del sonido en la imagen estéreo, posibles cancelaciones en la suma L+R, etc

46 VU METER El vúmetro fue desarrollado originalmente en 1939 por Bell Labs para la medición y la normalización de los niveles en las líneas telefónicas.
Actualmente suelen incluirse  en equipos de audio para mostrar un nivel de señal en unidades de volúmen podemos encontrarlos analógicos,  otros a base de leds normalmente verdes, amarillos y rojos,  e incluso representando las unidades de volúmen en forma de barra en una pantalla LCD.

47 Su funcionamiento se basa en una bobina móvil alimentada por medio de un rectificador de onda completa que a su vez se alimenta de la línea mediante una un componente resistivo en serie. No necesita más fuente de energía para su funcionamiento que la señal de entrada.

48 El indicador de volumen marca 0 VU cuando se conecta a la salida una resistencia de 600 Ohms, para una señal sinusoidal de 1000 Hz. La idea para desarrollar el vúmetro surgió a partir de la necesidad de proporcionar el nivel de audio suficiente sin llegar a percibir una distorsión en la señal ofrecida en la audiencia

49 Su medición es lenta a propósito para reflejar de una manera clara al usuario los máximos y mínimos en la señal entregada. Como norma general esa señal no debe superar la franja marcada con 0VU. Por otro lado si la señal es demasiado baja la relación entre el ruido y la señal es mas notable en la grabación lo cual también dificulta su trabajo posterior.

50 Medidores de Pico Peak meter
Un medidor de pico es un tipo de instrumento de medida que indica visualmente el nivel instantáneo de una señal de audio que está pasando a través de ella (un medidor de nivel de sonido). En la reproducción del sonido, el medidor, ya sea pico o no, que normalmente se entiende que corresponden a la percepción del sonido de una señal en particular.

51 En equipos de audio moderno, los medidores de los picos se compone generalmente de una serie de LED que se colocan en una barra vertical u horizontal y se ilumina secuencialmente a medida que aumenta la señal. Hay muchas variaciones en cómo se implementa. Por lo general tienen un alcance de verde, amarillo y rojo, para indicar cuando una señal de partida a una sobrecarga.

52 El término "pico" se utiliza para denotar la capacidad del medidor, independientemente del tipo de presentación visual, para indicar el nivel más alto de salida en cualquier instante. La mayoría de los PMP tiene una escala aproximadamente logarítmica, es decir, más o menos lineal en decibelios, para proporcionar indicaciones útiles en un amplio rango dinámico

53 Es común ver en muchos procesadores la leyenda 0dBFS (FS: Full Scale, escala completa), la cual significa que efectivamente 0dB es el nivel máximo. Si excedemos ese nivel, tanto sea en la entrada de un conversor A/D (Analógico/Digital) o en un proceso digital propiamente dicho, la señal se truncará perdiendo la información que esté por encima del nivel máximo permitido de 0dB, produciendo sobremodulaciones

54 El famoso nivel de RMS, también llamado Loudness (en varias plataformas), que se
aproxima mucho al nivel sonoro percibido por el oído (aunque cada persona distingue la intensidad sonora de manera distinta). Siempre obtendremos valores RMS mucho menores que los de pico, y estos valores pueden variar según el medidor utilizado, ya que el tiempo de integración de los dispositivos no está estandarizado.

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64 Distorsión En el sentido más general existe distorsión cuando la señal que sale de un equipo no es la misma que entró. La distorsión es... otra medida de calidad de uso generalizado y suele ser dada por el fabricante.  Hay diferentes tipos de distorsión: distorsión lineal (de amplitud y de fase) y distorsión no lineal (THD y IMD).

65 Distorsión lineal de amplitud o distorsión de amplitud
Distorsión lineal de amplitud o distorsión de amplitud. Se da cuando la señal a la salida del equipo no guarda la misma relación de amplitud entre las distintas frecuencias que la señal de entrada.

66 Por ejemplo, a la entrada la señal tiene 10 dB de diferencia entre la banda de octava de 1000 Hz. y la de 2000 Hz, pero a la salida la diferencia es de 20 dB. Se ha producido distorsión de amplitud. La respuesta en frecuencia es una representación de la distorsión de amplitud. Un amplificador, por el hecho de elevar el nivel de la señal, no produce distorsión de amplitud, ya que eleva el nivel de todas las bandas de frecuencia en un número de decibelios para todas igual.

67 Existe un tipo concreto de distorsión, relacionada con la amplitud, que se llama distorsión por recorte. Se da en los equipos que amplifican la señal cuando trabajan por encima de sus posibilidades y consiste en un "recorte" de la forma de onda. Se produce porque al amplificador se le exige que amplifique la señal tanto, que los valores de tensión de pico de la señal, son superiores a los valores de tensión que da la fuente de alimentación.

68 Por un principio básico, la máxima tensión posible que puede dar a la salida un equipo, es la que entrega la fuente de alimentación. Para seguir cumpliendo este principio la señal a la salida se recorta para valores superiores a los de la tensión de alimentación. Antes de que la distorsión por recorte sea audible, los valores de otras distorsiones se han disparado, ya que se está trabajando muy por encima de las capacidades del aparato.

69 Distorsión lineal de fase o distorsión de fase
Distorsión lineal de fase o distorsión de fase. Se da cuando a la salida no se conserva la relación de fase entre las diferentes frecuencias de entrada. Este tipo de distorsión se da en todos los aparatos electrónicos y es muy difícil eliminarla. Los aparatos HI-FI de alta gama tratan de minimizar al máximo esta distorsión o compensarla, de esto su alto coste y la ausencia de funciones optativas que añaden electrónica y distorsión de fase.

70 Por suerte el oído tiene dificultad para detectar la fase y por eso (y por la dificultad de su tratamiento) la mayoría de equipos no abordan el problema.Los dos tipos de distorsión anteriores no se suelen ser facilitados por el fabricante. El primero porque se supone que no existe o porque ya se da la "respuesta en frecuencia". El segundo porque no se suele tratar este problema y el usuario común no lo va detectar.

71 Distorsión no lineal THD o total harmonic distorsion
Distorsión no lineal THD o total harmonic distorsion. Esta distorsión se produce por la aparición de armónicos de la señal original. Un armónico es una señal de frecuencia múltiplo de otra original. Si a la entrada tenemos un tono puro de frecuencia 1 KHz, sus armónicos aparecerán como tonos puros de frecuencia 2 KHz, 3 KHz, 4KHz...

72 Cuando hay distorsión armónica, los armónicos simplemente aparecen pese a no ser deseados.La distorsión armónica o THD se mide en porcentaje (%) y los valores suelen ser siempre bastante inferiores al 1%. El porcentaje representa la parte del total de la energía a la salida, que pertenece a los armónicos, es decir, qué porcentaje es distorsión. 

73 Distorsión no lineal IMD o distorsión de intermodulación
Distorsión no lineal IMD o distorsión de intermodulación. Esta distorsión debida a que varias frecuencias pertenecientes de una señal interactúan dentro del aparato generando unas terceras no deseadas. Uno de los métodos de medida es el siguiente: se introducen dos tonos puros (uno de 250 Hz y otro de 8 KHz y voltaje 1/4 del primero) y se mide el voltaje de las frecuencias de intermodulación a la salida.

74 Las frecuencias resultantes de la intermodulación siempre aparecen en torno a la frecuencia más alta y separada de ella por múltiplos de la frecuencia más baja. En este caso las frecuencias de intermodulación aparecen en torno a la frecuencia de 8 KHz. y con distancias en frecuencia de 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz... es decir a frecuencias 8K +/- n250. Donde n toma valores de 1, 2, 3... La distorsión de intermodulación se mide en porcentaje (%)

75 La distorsión armónica o THD se mide en porcentaje (%) y los valores suelen ser siempre bastante inferiores al 1%. El porcentaje representa la parte del total de la energía a la salida, que pertenece a los armónicos, es decir, qué porcentaje es distorsión. 

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