La cadena de audio

Se entiende por cadena de audio el conexionado y distribución de un sistema de sonido, así como el seguimiento de una señal de principio a fin, incluyendo todo el procesamiento intermedio necesario para conseguir un resultado de la máxima calidad posible.

Un ejemplo de cadena de audio simple es, por ejemplo, un micrófono conectado a un sistema de amplificación y éste a un altavoz. A partir de este sencillo conexionado se puede ir añadiendo más elementos, pero sin perder de vista la dirección y sentido de la cadena de audio.

En primer lugar se encuentra un micrófono, que convierte el sonido (vibraciones del aire) en electricidad (señal eléctrica). La señal generada por el micrófono se envía mediante un cable desde su salida (Out) a la entrada (In) del sistema de amplificación. Por último, de la salida del amplificador se envía la señal al altavoz. Este planteamiento debe seguir presente en configuraciones más complejas en las que el sonido captado pasa por diversos procesadores. Una regla básica del conexionado se puede resumir en: una salida de audio (Out, Output) siempre se conecta a una entrada (In, Input).

Nuestra cadena de audio se irá ampliando, sumando elementos, según sean nuestras necesidades.

Para poder grabar los sonidos que aparecen en un disco o en una película se necesitan diferentes dispositivos electrónicos que permiten captarlos, modificarlos y mezclarlos. Este tipo de dispositivos se acostumbran a encontrar en un estudio de grabación.

Existen diferentes tipos de configuraciones de la cadena de audio, ya sea un estudio para la grabación de música, estudios para la post-producción de audiovisuales, estudios de doblaje de películas o configuraciones para el sonido en directo. En cada uno de ellos la configuración está adaptada a sus necesidades concretas y está determinada por el número de dispositivos y su distribución e interconexión para hacer llegar un sonido desde el lugar de captación hasta el de destino. No obstante, cualquiera que sea, el conocimiento de la configuración o cadena de audio se mantiene como un aspecto fundamental. Es necesario conocer qué elementos están conectados, o se pueden conectar, y de qué manera.

Configuración añadiendo una mesa de mezclas

Configuración básica de un estudio de grabación

Configuración básica de un estudio de grabación con salida a ordenador

Configuración para sonido en directo

Configuración para grabación de sonido para video, TV, cine.

ELEMENTOS DE LA CADENA DE AUDIO

Una sesión de sonorización, sea en estudio o en directo, es necesario planificarla. Hay que determinar la configuración de la sesión en función de la cantidad de fuentes sonoras que haya que grabar o sonorizar simultáneamente y de algunas otras consideraciones. En primera instancia hay que decidir cómo captar esos sonidos. Por ejemplo, si se opta por una toma multimicrofónica, cada sonido o instrumento musical será captado por un micrófono, exceptuando los instrumentos electrónicos (por ejemplo, un sintetizador) que no necesitan micrófonos. Esta configuración permite controlar cada sonido de manera independiente, sin afectar al resto. Una vez determinado el número de micrófonos, sonidos eléctricos y electrónicos utilizados, hay que escoger una mesa de mezclas que disponga, por lo menos, del mismo número de canales. También hay que planear la disposición de los procesadores para modificar algún sonido, así como el sistema de grabación o amplificación. El conexionado entre estos elementos, constituye la cadena de audio.

Elementos de la cadena de audio

1. Transductores de entrada

2. Preamplificadores

3. Mesa de mezclas

4. Procesadores de señal

5. Sistemas de grabación

6. Sistemas de amplificación

7. Transductores de salida

Elementos de la cadena de audio

1. Transductores de entrada:

Son aquellos elementos de un sistema de sonorización encargados de captar un sonido o vibración y convertirlos en una señal eléctrica, que posteriormente será transportada mediante cables al siguiente elemento de la cadena. Cada transductor generará un tipo de señal eléctrica de características diferentes.

Los tipos de transductores comúnmente usados en sistemas de sonido son los siguientes:

MicrófonosLas pastillas electro-magnéticasLas cápsulas fonocaptorasInstrumentos y reproductores

Elementos de la cadena de audio

Micrófonos:

Convierten las ondas sonoras transmitidas por el aire en señales eléctricas, capaces de viajar por cables. Las variaciones de la señal eléctrica de audio son análogas a las variaciones de la presión que se producen en la membrana del micrófono. En otras palabras, se producen unas diferencias en amplitud y frecuencia sobre la señal eléctrica proporcionales a la amplitud y frecuencia de las variaciones de presión producidas por el sonido en la membrana del micrófono.

El tipo de señal eléctrica generada por el micrófono se llama señal de micrófono o señal de micro (MIC)

Shure SM58

*Los micrófonos los veremos en profundidad en la unidad didáctica 2

Elementos de la cadena de audio

Las pastillas electro-magnéticas:

Estos dispositivos tienen la función de convertir las vibraciones de una cuerda metálica en un campo magnético en variaciones de señal eléctrica. Esta transducción sigue siendo proporcional, salvo que en este caso se trata de variaciones de campo magnético, en vez de variaciones de presión.

Ejemplos de estos dispositivos son las pastillas de guitarra o bajo eléctrico.

El tipo de señal eléctrica generada por las pastillas magnéticas se llama señal de instrumento (INST).

Elementos de la cadena de audio

Las cápsulas fonocaptoras:

Se trata del dispositivo utilizado en los giradiscos para convertir las variaciones mecánicas que el vinilo tiene grabadas en su surco en una señal eléctrica proporcional.El tipo de señal eléctrica generada por las bandejas giradiscos se llama señal de phono (PHONO)

Elementos de la cadena de audio

Dispositivos que generan señal de línea:

Hay una serie de dispositivos que generan una señal diferente a las anteriores llamada señal de línea (LINE).Estos son los Instrumentos Musicales Electrónicos y los comúnmente llamados "reproductores" de audio.

Instrumentos Musicales Electrónicos:

Los sintetizadores, cajas de ritmo, módulos de sonido, etc. entregan señal de línea a diferencia de la guitarra o bajo eléctricos que entregan señal de instrumento.

Elementos de la cadena de audio

Reproductores de cinta:

Utilizan cabezales magnéticos que convierten las variaciones de campo magnético grabadas en una cinta magnética en señal eléctrica. Estos cabezales se encuentran en reproductores de cassette, y magnetofones y grabadores multipistas.

reproductor Studer de 2 pistas de bobina abierta

Elementos de la cadena de audio

Reproductores de CD,DVD, MP3, MiniDisc, de Disco Duro, etc.:

Los sistemas reproductores modernos almacenan audio en formato digital que es leído por medio de diferentes sistemas según sea el reproductor y convertido a señal eléctrica por medio de conversores D/A (CDA: conversores digital-analógico), En este apartado podemos considerar a un ordenador con salida de audio como un reproductor mas.

Reproductor de CD Mini Disc

Elementos de la cadena de audio

2. Preamplificación:

En la sección anterior hemos descrito una serie de transductores de entrada que entregan básicamente cuatro tipos de señal eléctrica (Mic, Inst, Phono y Line) Estas señales tienen niveles e impedancias (el concepto de impedancia se explicará mas adelante) que necesitan ser uniformizadas para poder ser procesadas.

El Preamplificador o Previo es el elemento que encargado de recibir las diferentes señales entregadas por los transductores de entrada y transformarlas en un solo tipo de señal también llamada señal de línea que será la que se utilice durante el procesamiento hasta llegar a la etapa de amplificación.

Un previo de micrófono Presonus ADL 600

Elementos de la cadena de audio

3. La mesa de mezclas:

Cuando estamos ante una toma multimicrofonica y/o necesitamos trabajar con varias señales de entrada, necesitamos un elemento vital en la cadena de audio: la mesa de mezclas.

Ésta constituye el centro neurálgico de una sonorización, y en ella se realiza la mezcla (suma) de las diferentes señales captadas con los transductores de entrada que luego se grabarán o preamplficarán. La mesa, por lo tanto, dispone de varios canales con el fin de poder tener cada una de las señales de forma independiente y tratarlas por separado. La salida de la mesa de mezclas es la suma de todas las señales en la proporción que determinan los volúmenes de cada canal, es decir, permite decidir cuánto va a sonar cada elemento captado por diferentes micrófonos, pastillas, platos giradiscos, etc.

Elementos de la cadena de audio

Cada canal de una mesa de mezclas tiene los elementos necesarios para conseguir tratar un sonido del modo más correcto posible. A grandes rasgos, dispone de un circuito preamplificador o previo para conseguir la señal entrante a un nivel óptimo de trabajo dentro de la mesa de mezclas. También cuenta con un sistema de ecualización con el cual modificar el timbre del sonido y en algunos casos también incluyen sus propios procesadores de dinámica. Asimismo, una mesa posibilita el envío de la señal de cada canal a procesadores externos, la mezcla principal o a otras mezclas adicionales que sea necesario efectuar, que se conocen por auxiliares. Por último, existe también la posibilidad de dirigir dicha señal independiente a la entrada de un multipistas en el que grabar los canales por separado.

Behringer mx9000

* las veremos más a fondo en la unidad didáctica 6

Elementos de la cadena de audio4. Procesadores de señal:

Los procesadores son los dispositivos electrónicos que permiten modificar la señal de audio. Una señal se puede modificar de muy diversas maneras y por diferentes motivos desde su captación hasta su reproducción, en función de las necesidades o estética sonora deseada..

Procesadores de frecuencia:

Se conocen como filtros y ecualizadores. Son aquellos procesadores que permiten alterar el contenido en frecuencia de una señal, es decir, que permiten variar sus niveles de graves, medios o agudos

Procesadores de dinámica:

Modifican el margen dinámico de una señal. El margen dinámico es la gama de intensidades sonoras (amplitudes) que puede tener una señal, desde el nivel más bajo hasta el más alto. En otras palabras, varían las diferencias de nivel que existen entre los niveles fuertes y los flojos. Compresores, limitadores, puertas de ruido, De esser

Procesadores de tiempo:Alteran la evolución temporal, añadiendo retardos (delay), ecos, reverberación (reverb), efectos de modulación( chorus, flanger, phaser, distorsión, pitch, wah-wah...)

Elementos de la cadena de audio

Procesador de Reverb

Compresor

Ecualizador

Elementos de la cadena de audio

5. Sistemas de grabación:

- Sistemas de Grabación de 2 Pistas o Estéreo:

El resultado final de todo el procesamiento con la mesa de mezclas y procesadores, llamado mezcla, se graba en un sistema de dos pistas o estereofónico para obtener el master final. Hoy día los sistemas mas utilizados son digitales de hardware (de disco duro o de cinta DAT) o software (Logic, ProTools, Cubase, Wavelab, SoundForge, etc, corriendo en un ordenador con interfase de audio) aunque en algunos casos se siguen utilizando los sistemas de cinta de muy alta gama.

Elementos de la cadena de audio

- Sistemas de Grabación Multipistas:

Un multipistas es un sistema de grabación que permite grabar por separado las señales de audio presentes en los diferentes canales de la mesa de mezclas. De este modo se dispone siempre de todos los sonidos de una grabación de forma independiente, para poder procesarlos por separado. Para entendernos, en las pistas del multipistas se graban diferentes instrumentos (micrófonos), como guitarra, bajo, voz y batería, que luego pueden ser tratados independientemente, es decir, que permite retocar la guitarra sin afectar al bajo o a la voz.

Los primeros multipistas fueron sistemas de cinta magnética y aún se utilizan los de muy alta gama (Studer, Otari, etc.) porque proveen un sonido analógico de alta calidad preferido por muchos músicos.

Mas adelante se introdujeron los sistemas digitales de cinta como el Alesis ADAT y el Tascam DA88 pero ya han caído en desuso en favor de los sistemas de disco duro

En la actualidad los sistemas multipistas son digitales, y almacenan el sonido grabado en discos duros. Los hay de hardware (Otari, Mackie, Alesis) y de software (ProTools, Nuendo, Logic, Cubase, Digital Performer, Sonar, etc) que corren sobre un ordenador PC o Mac con un hardware de audio dedicado.

Elementos de la cadena de audio

Grabador de 24 pistas de bobina abierta de 2 pulgadas, Otari MTR90-II

Digidesign Pro Tools

Elementos de la cadena de audio

6. Sistemas de amplificación:

Son sistemas electrónicos capaces de amplificar la señal de audio y darle una energía suficiente para poder mover los altavoces. Existen dos grandes clases: los amplificadores HI-FI domésticos, diseñados para disipar poca potencia, y las etapas de potencia, sistemas más profesionales que pueden entregar mayores potencias y acostumbran a ser de más calidad.Las etapas de potencia reciben la señal de línea ya procesada y la amplifican para convertirla en señal de potencia con la que iremos hacia los transductores de salida (altavoces).

Elementos de la cadena de audio

7. Transductores de salida:

Convierten la señal de potencia de la salida del amplificador nuevamente en sonido. Obviamente, el nivel del sonido es mucho mayor que el captado por los micrófonos, ya que ha sido amplificado por la etapa. Los transductores de salida son los altavoces. Los auriculares se consideran también transductores de salida.

Como se mide el sonido

Las perturbaciones creadas por las vibraciones sobre el estado de reposo inicial de las partículas de aire, se traducen en variaciones muy pequeñas de presión. Las partículas de aire se acercan y alejan con las vibraciones, se comprimen y descomprimen. Esta variación de presión es lo que se mide. La unidad de medida de la presión es el Pascal (PA). Sin embargo esto obligaría a tratar con unidades muy pequeñas y además como el oído humano responde logarítmicamente para aumentar la intensidad del sonido usamos otra unidad relativa y logarítmica que es el decibelio (dB)En sonido nos encontramos con diversas unidades basadas en el decibelio, como el decibelio es adimensional y relativo, para medir valores absolutos se necesita especificar a qué unidades está referida la medida.

dB NPL (SPL en inglés): Hace referencia al nivel de presión sonora. Es la medida, por ejemplo, usada para referirse a ganancia o atenuación de volumen. Para sonido en el aire, toma como unidad de referencia 20 micropascal (20 μPa).

dBW: La W indica que el decibelio hace referencia a vatios. Es decir, se toma como referencia 1 W (vatio). Así, a un vatio le corresponden 0 dBW.

dBu: El dBu expresa el nivel de señal en decibelios y referido a 0,7746 voltios,es la tensión que aplicada a una impedancia de 600 Ω, desarrolla una potencia de 1 mW.

La tabla siguiente compara los valores aproximados de distintos sonidos medidos en decibelios y vatios

Tipos de Señales de Audio Analógico

Como hemos visto, no todas las señales de audio son iguales. Entender la diferencia de nivel e impedancia entre ellas nos ayudará a realizar las conexiones entre equipos de una manera adecuada, usando los cables adecuados, y uniendo salidas y entradas que acepten el mismo tipo de señal.

Las personas tienden a pensar que el tipo de señal está definido por el tipo de conector usado. Por ejemplo, toda señal que use conectores y cable XLR (canon) es una señal de micrófono. Esto es erróneo, ya que casi se podría decir que cualquier tipo de conector puede ser usado para cualquier tipo de señal. El tipo de señal está determinada por la salida de dispositivo de audio, y esta salida debería ser conectada solo a una entrada que acepte el mismo tipo de señal, aún si no usan el mismo tipo de conector.

Las señales de audio analógico por su nivel e impedancia las podemos clasificar como:

En cuanto a potencia esta es la señal mas débil. Es la señal generada por un micrófono que viaja por el cable hacia el pre-amplificador. Típicamente unos 2 milivoltios. Está señal es muy baja como para que algún dispositivo de audio trabaje con ella (mezclándola, ecualizándola, etc), y es por eso que se necesita de un pre-amplificador para que "la levante" a un nivel manejable que se conoce cómo nivel de línea.

Este tipo de señales se conocen también como de baja impedancia y se identifican con las letras Low-Z,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.

Señal de Nivel de Micrófono:

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 mucho desde unos milivotios para una pastilla pasiva, hasta varios voltios para un pastilla con electrónica activa.

Este tipo de señal son las llamadas "de alta impedancia", 20,000 ohms o mas, y se identifican con las letras "Hi-Z". Una vez mas es importante no conectar una señal de este tipo directamente a las entradas de línea o de micrófono de una mixer o interface. Algunas mixers e interfaces tienen entradas dedicadas para este tipo de señal. En caso contrario, la forma correcta de hacerlo es a través de una caja inyección directa o a través de un micrófono posicionado delante del amplificador del instrumento.

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 mixers, ecualizadores, compresores y demás procesadores de audio pueden trabajar.

Aunque técnicamente cualquier señal arriba de los 25 milivoltios RMS es considerado como nivel de línea, hoy en día hay dos grandes tipos de señal de nivel de línea según el nivel de referencia que usan:

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

-El nivel "consumidor a -10 dBV. Este tipo de señal es siempre desbalanceada y equivale a unos 0.316 voltios. 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 20 pies. Este tipo de señal la usan aparatos de consumidor tales como reproductores mp3, reproductores de CD y equipo de audio asequible.

El término "nivel de línea" se usa indistintamente para señales +4 dBu o -10 dBV. Por otro lado, y aunque hay raras excepciones, siempre que hablamos de "nivel de línea balanceado" nos referimos a señales a +4 dBu, y con el término "señales de línea desbalanceadas" nos referimos a señales -10 dBV.

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. Hay varios dispositivos en el mercado dedicados a hacer este tipo de conversiones.

MICROS: niveles de señal de 60 dBu‐

PHONO: niveles de señal entre 60 dBu / – 25dBu‐

LINEA: Caja de inyección: 40 dBu‐ Reproductor CD‐MD‐Cassette doméstico (consumo): 10 dBV‐ Magnetófono bobina abierta, reproductores profesionales CD, MD…: +4 dBu Amplificador (etapa potencia): + 20 dBu

Rango dinámico y relación señal ruido

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.

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".

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.

Headroom: Es la diferencia entre el Nivel Pico y el Nivel Nominal.

Ejemplo:

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. ¿Cual es el rango dinámico, la relación S/N y el Headroom de dicha consola?.

Respuesta:

Rango Dinámico: Va desde el nivel pico(30 dB) hasta el ruido de fondo (-100dB), en este caso: Rango Dinámico= (30dB - (-100dB)) = 130 dB

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.