Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 1 -
Índice de contenidos
  Procesado en el dominio de la frecuencia.
  Filtros.
  Filtros habituales en audio.
  Tecnologías de implementación.
  Ecualizadores.
  Controles de tono.
  Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos.
  Ecualizadores gráficos
  Ecualizadores paragráficos.
  Aplicaciones de filtros y ecualizadores.
  Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto.
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 2 -
Filtros habituales en audio
  El filtrado y la ecualización constituyen el procesado de audio más común
  Utilización de filtros en audio
  Como parte constituyente de los ecualizadores
  Como dispositivos independientes de filtrado (filtros paso alto, paso bajo, y
filtros ranura)
  Filtros habituales en audio
  Filtros paso alto y paso bajo
  Filtros tipo control de tonos (shelving filters)
  Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Filtros banda eliminada
  Filtros ranura (notch filters)
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 3 -
Filtros paso alto
  Frecuencia de corte 3 dB (20-40 Hz)
  Suelen ser de segundo o tercer orden, excepcionalmente de orden cuatro
  Pendientes de 6, 12, 18 o 24 dB/octava
  Utilización: atenuación de señales de baja frecuencia donde está presente ruido
y distorsión (filtros sub-sónicos)
  Zumbidos de muy baja frecuencia (rumble) por pasos y vibraciones en el
escenario (5-30 Hz)
  Ruido provocado por el viento y la respiración de vocalistas en los micrófonos
  Ruido por interferencias
  La frecuencia de corte y las pendientes de atenuación pueden ser seleccionables
por el usuario
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 4 -
Filtros paso alto
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 5 -
Filtros paso bajo
  Frecuencia de corte 3 dB (15-20 KHz)
  Suelen ser de orden ajustable, alcanzando en algunos casos orden 6
  6, 12, 18, 24, 48, 100 dB/octava
  Utilización: atenuación de señales de alta frecuencia donde está presente ruido
y distorsión
  Ruido de alta frecuencia (hiss)
  La frecuencia de corte y las pendientes de atenuación pueden ser seleccionables
por el usuario
  La combinación de un filtro paso alto y otro paso bajo da lugar a un paso
banda
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 6 -
Filtros de cruce
  Aplicación específica de filtros paso alto y paso bajo que se combinan para
dividir en frecuencia el programa sonoro entregado a los altavoces o a las
etapas amplificadoras correspondientes en un sistema de refuerzo sonoro
  Típicamente separación entre bajos, medios y agudos (LF, MF, HF)
  Además de separar frecuencias pueden usarse para ajustar impedancias y/o el
diagrama de radiación de la agrupación de altavoces
  Suelen utilizarse filtros de primer a cuarto orden
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 7 -
Filtros de cruce
  Compensación de la sensibilidad para un tweeter de alta frecuencia
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 8 -
Filtros tipo control de tonos (shelving filters)
  Realzan algunas frecuencias y atenúan otras (sin llegar a anularlas completamente)
  Comportamiento en forma de rampla
  Consta de dos bandas de paso con diferente ganancia/atenuación
  La atenuación no aumenta indefinidamente a partir de la frecuencia de corte
  Aplicación típica: control de tono (realce de graves/agudos)
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 9 -
fL fH
0
G
G-3
Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Son los más utilizados como bloque constituyente de los ecualizadores
  No son filtros paso banda, puesto que lejos de la banda de paso no afectan a la
señal (atenuación de 0 dB)
  Características
  Ganancia / atenuación (boost / cut)
  Frecuencia central fC (punto de máximo refuerzo)
  Frecuencias de corte superior e inferior (caída a 3 dB), fL, fH
  Ancho de banda: BW = fH - fL,
  Factor de calidad Q: relación entre la frecuencia central y el ancho de banda
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 10 -
Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Implementación de un filtro resonante
  La respuesta de refuerzo se obtiene sumando la salida de un filtro paso banda
con la señal original
Paso banda
PB
+
0
0
1
1
PB
k
1 BPk+
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 11 -
Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Implementación de un filtro resonante
  Típicamente la respuesta del filtro atenuador se obtiene como la recíproca del
filtro de refuerzo
Paso banda
PB
0
0
1
1
PB
k
−
1
1 BPk+
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 12 -
Clasificación según las características de ganancia / atenuación
(boost / cut)
  Filtros de ganancia/atenuación (Boost/Cut filters): filtros que permiten reforzar o
atenuar la banda de paso
  Filtros de sólo atenuación (Cut only filters): filtros que solamente permiten
atenuación (en su posición de máximo refuerzo presentan una atenuación de 0 dB
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 13 -
Clasificación según las características de ganancia / atenuación
(boost / cut)
  Existen dos modos de especificar el ancho de banda en un filtro atenuador,
dependiendo de los fabricantes
  Ancho de banda (factor de calidad Q) definido como el ancho de banda del
filtro de refuerzo recíproco. Esta suele ser la opción preferida
  Ancho de banda (Q) definido directamente sobre el filtro atenuador
Ancho de banda del
filtro recíproco
Ancho de banda del
filtro atenuador
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 14 -
Clasificación según las características de ganancia / atenuación
(boost / cut)
  Filtros simétricos (recíprocos) : filtros de tipo boost/cut en los que las curvas de
refuerzo y atenuación son recíprocas
  Filtros asimétricos (no recíprocos): filtros de tipo boost/cut en los que las curvas de
refuerzo y atenuación no son recíprocas
1
1 BPk+
1 BPk−
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 15 -
Ancho de banda de filtros resonantes en audio
  La respuesta en frecuencia del oído es de tipo logarítmico, por lo que en
aplicaciones de audio se trabaja en bandas de octava
  El ancho de banda crítico del oído coincide con intervalos de 1/3 de octava
  El ancho de banda del filtro depende de la aplicación y el coste
  Anchos de banda habituales: 1, 2/3 y 1/3 de octava son los valores típicos (más
estrechos no son necesarios)
El ancho de banda crítico es el margen de frecuencias en el cual
el oído no detecta variaciones de presión.
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 16 -
fL fH
0
G
G-3
Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Frecuencias de corte, ancho de banda y factor de calidad Q
  Filtros de 1 octava K=2 (Q ≈ 1.41)
  Filtros de 1/2 de octava K=21/2 (Q ≈ 2.86)
  Filtros de 1/3 de octava K=21/3 (Q ≈ 4.31)
  Ejemplo: filtro de 1/3 de octava centrado a 1 KHz
  fC = 1000Hz
  fL = 890.89Hz ≈ 891Hz
  fH = 1122.59Hz ≈ 1123Hz
2
L H Cf f f=
H Lf K f=
C
H L
f
Q
f f
=
−
BW = 1123 – 891 = 232Hz
Q = 4.31
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 17 -
Clasificación según el factor de calidad Q
  Filtros de Q no-constante (proportional Q, variable Q)
  Son los primeros que se desarrollaron para aplicaciones de audio, basados en
redes pasivas RLC
  El ancho de banda (factor de calidad) varía de forma inversamente proporcional
al valor del refuerzo o atenuación aplicado por el filtro (controles de ganancia y
ancho de banda acoplados)
  Solamente en la posición de máximo refuerzo/atenuación se obtiene el ancho
de banda especificado. En cualquier otra posición el factor de calidad se
degrada
  Este comportamiento no se considera admisible en aplicaciones profesionales
de audio debido a la elevada alteración fuera de banda
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 18 -
Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Filtros de Q constante (constant Q)
  En la década de 1980 se desarrollaron los primeros filtros activos de Q constante,
en los que el ancho de banda es independiente del valor de refuerzo o atenuación
  Se reduce la interacción entre bandas adyacentes
  Menor dependencia de la respuesta en frecuencia con el ajuste
  Mayor correlación entre la disposición externa de potenciómetros y la
respuesta en frecuencia
  Supusieron un enorme avance en las prestaciones de los ecualizadores, mejorando
en gran medida la precisión, especialmente con ajustes moderados
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 19 -
Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Filtros de Q perfecto (perfect-Q)
  Los filtros de Q-constante solucionan el inconveniente de la degradación del
ancho de banda con la actuación sobre su ganancia/atenuación. Sin embargo
producen un rizado mayor entre filtros adyacentes
  El nivel del filtro fuera de la frecuencia central varía de forma no lineal con el
ajuste de refuerzo/atenuación
El rizado depende del refuerzo/atenuación de los filtros adyacentes
Respuesta no lineal
del filtro de Q
constante
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 20 -
Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Filtros de Q perfecto (perfect-Q)
  Los filtros basados en DSP ajustan su respuesta (coeficientes filtro FIR o IIR)
en función de la posición de los potenciómetros del ecualizador
Comportamiento lineal con el ajuste del refuerzo/atenuación
  Esto permite ajustar las características de los filtros para obtener una elevada
correlación entre la respuesta en frecuencia y la posición de los controles
  No son filtros de Q constante pero tampoco proporcional. Las variaciones del
ancho de banda son las necesarias para garantizar la respuesta deseada
( perfecta )
Q constante Q perfecto
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 21 -
Filtros resonantes (peak filters, bell filters)
  Filtros de Q perfecto (perfect-Q)
Q no constante
Q constante
Q perfecto
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 22 -
Filtros banda eliminada
  Filtros que atenúan una banda de frecuencia, afectando lo menos posible las bandas
adyacentes
  Si la banda es menor de 1/3 de octava se denominan filtros ranura (notch filters)
  Aplicación fundamental: eliminación de frecuencias conflictivas en el sistema de
sonido (no con fines creativos)
  Eliminación de la frecuencia de red (50 - 60 Hz)
  Eliminación de frecuencias de resonancia en la ecualización de salas para evitar
oscilaciones
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 23 -
Tecnologías de implementación
  Filtros pasivos
  Redes pasivas LC
  Funciones de transferencia típicas: Butterworth, Chebyshev, Bessel, Elíptica
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 24 -
Tecnologías de implementación
  Filtros pasivos
  Típicamente de orden 1 a orden 3
Paso alto
Paso bajo
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 25 -
Tecnologías de implementación
  Principales inconvenientes
  Necesidad de fuente y carga adaptadas en impedancia (actualmente los equipos
de audio trabajan con acoplo en tensión)
  Pérdidas de inserción por disipación y desadaptación que dependen de la
posición de refuerzo/atenuación
  Equipos pesados y voluminosos (bobinas)
  Interferencia electromagnética (EMI)
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 26 -
Tecnologías de implementación
  Filtros activos (amplificadores operacionales)
  Durante la década de 1970 se implementaron los primeros filtros de audio
utilizando amplificadores operacionales y redes LC
  Los diseños iniciales se basaban en obtener las mismas funciones de
transferencia de los pasivos, sustituyendo las bobinas por elementos activos
  En la década de 1980 se desarrollaron los filtros activos RC, en los que se evita
la utilización de bobinas, reduciendo el tamaño y los costes de fabricación
Diseño más habitual
de Q no constante
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 27 -
Tecnologías de implementación
  Filtros activos
  Los filtros activos RC de Q constante suponen una revolución no sólo de las
técnicas de implementación, sino también de las técnicas de diseño
  Clave para Q constante: independizar la función que implementa el ajuste de
amplitud (refuerzo/atenuación) del filtro paso banda
Diseño más habitual
de Q constante
simétrico
Cualquier filtro paso
banda
BOOST: 1 BPk+
1
CUT:
1 BPk+
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 28 -
Tecnologías de implementación
  Filtros activos
  Filtros activos RC de Q constante asimétricos
Diseño más habitual
de Q constante
asimétrico
Cualquier filtro paso
banda
BOOST: 1 BPk+
CUT: 1 BPk−
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 29 -
Tecnologías de implementación
  Filtros digitales
  Gran flexibilidad de diseño, normalmente basados en funciones de
transferencia de segundo orden
  Dos tipos: IIR, FIR
  La configuración del filtro (función de transferencia) puede ser reconfigurable
para adaptar su respuesta a los ajustes que realice el operador sobre los
potenciómetros de control (filtros de Q perfecto )
  Más fácil en filtros IIR, dada su sencillez
  El cambio de configuración constituye una de las principales ventajas de los
filtros digitales frente a los analógicos. Estos últimos sólo se pueden diseñar
una vez!
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 30 -
Desarrollo del tema
  Procesado en el dominio de la frecuencia.
  Filtros.
  Filtros habituales en audio.
  Tecnologías de implementación.
  Ecualizadores.
  Controles de tono.
  Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos.
  Ecualizadores gráficos
  Ecualizadores paragráficos.
  Aplicaciones de filtros y ecualizadores.
  Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto.
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 31 -
Ecualizadores
  Equipos diseñados para compensar las características amplitud-frecuencia en
sistemas de almacenamiento o transmisión
  Ecualizadores fijos, no ajustables (aunque sí se pueden calibrar)
  Ecualizador phono RIAA, tape NAB, redes de pre-énfasis y de-énfasis
  Ecualizadores variables, ajustables por el usuario
  Constituidos por bancos de filtros en los que una o más características pueden
ser alteradas por el usuario
  Aplicaciones típicas
  Corrección de deficiencias en la respuesta en frecuencia de micrófonos,
combinaciones de altavoces, e instrumentos
  Separación en frecuencia de diferentes instrumentos, para lograr una
mezcla más contrastada
  Evitar la interacción de frecuencias disonantes de diferentes instrumentos
(pistas)
  Alteración de las características frecuenciales por motivos puramente
creativos
  Ecualización del sistema de sonido y la sala en sistemas de refuerzo
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 32 -
Ecualizadores
  Tipos de ecualizadores ajustables en función de sus prestaciones
  Controles de tono
  Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos
  Ecualizadores gráficos
  Ecualizadores paragráficos
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 33 -
Controles de tono
  Ecualizador típico en los sistemas para automóviles y en los sistemas
domésticos de bajas prestaciones
  Constan de 2 o 3 bandas de frecuencia fijas
  Bajos y agudos (bass, treble); bajos, medios y agudos (low, mid, high)
  Para los bajos y agudos se utilizan filtros tipo control de tono (shelving filters)
con frecuencias de corte preestablecidas, amplitud ajustable y pendientes
suaves
Frecuencias de corte típicas 100 HZ y 10 KHz
  Para las frecuencias medias se utiliza un filtro resonante centrado alrededor de
2 KHz y con algunas octavas de ancho de banda
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 34 -
Controles de tono
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 35 -
Ecualizador semiparamétrico (sweepable equalizer)
  Ecualizador similar al control de tonos, pero que incluye la posibilidad de
variar la frecuencia central
  Ganancia ajustable
  Frecuencia central sintonizable (a menudo sobre un amplio margen)
  Ancho de banda fijo
  Esto permite un control del sonido mucho más preciso que en el anterior
  Es el ecualizador típico en los canales de entrada de las consolas de bajo y
medio coste
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 36 -
Ecualizador paramétrico
  Incluye la posibilidad de variar el ancho de banda, además de la frecuencia
central
  Ganancia ajustable (si sólo permite atenuación se denomina notch equalizer)
  Frecuencia central sintonizable (a menudo sobre un amplio margen)
  Ancho de banda (Q) ajustable
  Se suelen utilizar filtros de Q-constante con la ganancia
  Mejor control sobre el ancho de banda, independientemente de la amplitud
  Mayor flexibilidad y precisión
  Es el ecualizador típico en los canales de entrada de las consolas de altas
prestaciones (típicamente 3 o 4 bandas)
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 37 -
Ecualizador paramétrico
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 38 -
Ecualizador paramétrico
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 39 -
Ecualizador gráfico
  Banco de filtros de sintonía y ancho de banda fijos y ganancia variable
  Utilizan potenciómetros de ajuste lineal para controlar la ganancia de cada
banda
  La posición de los potenciómetros individuales de cada banda indica de forma
aproximada la corrección realizada en frecuencia (de ahí su nombre de
ecualizador gráfico)
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 40 -
Ecualizador gráfico
  El número de bandas depende del coste y la aplicación
  10 bandas de 1 octava
  15 bandas de 2/3 de octava
  30 o 31 bandas de 1/3 de octava
  El ancho de banda (Q) es el mismo para todos los filtros
  El recubrimiento debe de ser lo más plano posible (poco rizado)
  Ganancias/atenuaciones típicas: ±6 dB, ±12 dB, ±18 dB
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 41 -
Ecualizador gráfico
  La mayoría utiliza las frecuencias centrales del estándar ISO
  Ecualizador de 1 octava (10 bandas)
32, 64, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000 Hz
  Ecualizador de 2/3 de octava (15 bandas)
25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 635, 1000, 1600, 2500, 4000, 6400, 10000,
16000 Hz
  Ecualizador de 1/3 octava (31 bandas)
20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630,
800, 1K, 1.25K, 1.6K, 2K, 2.5K, 3.15K, 4k, 5k, 6.3K, 8K, 10K, 12.5K,
16K, 20KHz
  El ancho de banda de estos filtros suele elegirse igual al espaciado entre
frecuencias centrales para reducir el rizado de la respuesta en frecuencia
Los filtros se cortan en la caída a 3dB
2
Li Hi Cif f f=
Hi Lif K f=
Ci
Hi Li
f
Q
f f
=
−
Hi Lif K f=
2 1C Cf K f=
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 42 -
Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros
  Filtros de Q no-constante (proportional Q, variable Q)
  Son los primeros que se desarrollaron, basados en redes pasivas RLC
  El ancho de banda varía de forma inversamente proporcional al valor del
refuerzo o atenuación del filtro
  Solamente en la posición de máximo refuerzo/atenuación se obtiene el ancho de
banda especificado. En cualquier otra posición el factor de calidad se degrada
mayor interacción entre bandas adyacentes
  Mala correspondencia entre los ajustes realizados por el operador sobre los
potenciómetros y la respuesta en frecuencia real
Se desvirtúa el concepto de ecualizador gráfico
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 43 -
Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros
  Efecto del ancho de banda en el recubrimiento
Filtros de Q
variable
Aumentando el ancho de
banda disminuye el
rizado pero aumenta el
error de refuerzo/
atenuación y la
interacción entre bandas
Error refuerzo/
atenuación
Interacción
interbanda
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 44 -
Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros
  Filtros de Q constante (constant Q)
  Supusieron un enorme avance en las prestaciones de los ecualizadores, mejorando
en gran medida la precisión, especialmente con ajustes moderados
  El factor de calidad y el ancho de banda son independientes del ajuste de ganancia
de los filtros
  Menor interacción entre bandas adyacentes, lo que implica mayor correlación
entre la disposición externa de potenciómetros y la respuesta en frecuencia
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 45 -
Tipos de ecualizador en función del recubrimiento
  Las prestaciones de un ecualizador no sólo dependen de las cualidades de sus
filtros, sino del modo en que éstos se combinan (recubrimiento)
  La respuesta con todos los potenciómetros al mismo nivel debería de ser plana
(sin rizado)
  Filtros en cascada (cascade Q)
  Implementación sencilla, so hay necesidad de sumadores
  La respuesta en frecuencia es el producto de las respuestas individuales de cada
filtro. Se acumulan los errores de magnitud y fase
  Filtros en paralelo (parallel Q)
  Necesidad de sumadores
  La respuesta en frecuencia es la suma de las respuestas en frecuencia, lo que
tiende a cancelar en buena medida los efectos de la interferencia interbanda
  Mayor rizado de la respuesta en frecuencia, especialmente con filtros de Q no
constante non-combining (non-interpolated) filters
  Combinación de topología cascada/paralelo
  Combinación en paralelo de bandas adyacentes y combinación en cascada de
los grupos resultantes
  Reduce el rizado ajustando los filtros adyacentes para que su pico de respuesta
no coincida con su frecuencia central combining (interpolated) filters
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 46 -
Tipos de ecualizador en función del recubrimiento
  Efectos de la topología de combinación de bandas en el recubrimiento
Filtros de Q
constante
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 47 -
Tipos de ecualizador en función del recubrimiento
Filtros de Q variable,
combinación en
paralelo
Filtros de Q constante,
combinación en
paralelo
El máximo rizado con
estos filtros se tiene para el
máximo refuerzo/
atenuación, que raramente
se aplica
El rizado no depende de la
posición de ganancia. Para
ajustes medios el rizado es
mayor que con los de Q no
constante
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 48 -
Tipos de ecualizador en función del recubrimiento
Filtros de Q constante,
combinación en serie/
paralelo
En filtros de Q constante
esta combinación reduce el
rizado, pero a costa de
aumentar el error de
refuerzo/atenuación
Combining (interpolating)
equalizer
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 49 -
Ecualizadores digitales de Q perfecto
  Los filtros digitales de Q perfecto (perfect-Q) permiten resolver el problema
del error de ganancia/atenuación sin degradar el recubrimiento
  Los filtros basados en DSP ajustan su respuesta (coeficientes filtro FIR o IIR)
en función de la posición de los potenciómetros del ecualizador
Comportamiento lineal con el ajuste del refuerzo/atenuación
  Las características de los filtros se ajustan en cada momento para minimizar
simultáneamente el error de ganancia/atenuación y el rizado por interacción
entre bandas
Respuesta no lineal
del filtro de Q
constante
Filtro digital de Q perfectoFiltro de Q constante
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 50 -
Ecualizadores digitales de Q perfecto
Q no constante
Q constante
Q perfecto
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 51 -
Ecualizadores digitales de Q perfecto
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 52 -
Ecualizador gráfico
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 53 -
Ecualizador paragráfico
  Combinación del ecualizador gráfico y el paramétrico
  Ecualizador gráfico que además permite la sintonización de las frecuencias
centrales de cada banda dentro de un margen determinado
  Puede ofrecer la posibilidad de alterar el ancho de banda de los filtros
  Añade flexibilidad en aquellas aplicaciones en las que es necesario actuar sobre
frecuencias o márgenes de frecuencia muy concretos (caso de realimentación)
  Existen modelos analógicos, aunque ha sido la tecnología digital la que ha
popularizado su utilización
  Presentación gráfica mediante displays LCD, TFT, etc.
  Son los sistemas más potentes, debido a su gran flexibilidad y manejo a través
de una interfaz gráfica intuitiva
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 54 -
Desarrollo del tema
  Procesado en el dominio de la frecuencia.
  Filtros.
  Filtros habituales en audio.
  Tecnologías de implementación.
  Ecualizadores.
  Controles de tono.
  Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos.
  Ecualizadores gráficos
  Ecualizadores paragráficos.
  Aplicaciones de filtros y ecualizadores.
  Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto.
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 55 -
Aplicaciones de filtros y ecualizadores
  Compensación de problemas y deficiencias en la respuesta en frecuencia de en
equipos de grabación, micrófonos e instrumentos
  Separación en frecuencia de diferentes instrumentos, para lograr una mezcla más
contrastada. Evitar la interacción de frecuencias disonantes de diferentes
instrumentos (pistas)
  Adición de efectos sobre los distintos instrumentos por motivos creativos
  Corrección de discos o grabaciones magnéticas antiguas, realizadas con un ancho de
banda muy pequeño y gran cantidad de ruido en altas frecuencias
  Ecualización de recintos para compensar la respuesta en frecuencia del sistema
(sistemas de refuerzo sonoro)
  NO debe utilizarse la ecualización para corregir deficiencias del sistema de
sonido causadas por el empleo de equipamiento o técnicas deficientes. Mediante
la ecualización se deben corregir problemas menores. Es un ajuste fino del
sistema.
ascorbic-original.mp3.WAV ascorbic-bandpass_sweep.mp3.WAV
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 56 -
Aplicaciones de filtros y ecualizadores
  Sensación sonora en función de la frecuencia
  Frecuencias muy bajas (16 a 60 Hz): dan sensación de potencia si se produce un
refuerzo súbito, pero enmascaran el programa si se mantienen mucho tiempo.
  Frecuencias bajas (60 a 250 Hz): contiene la mayoría de fundamentales de la sección de
ritmo y es importante para la inteligibilidad de la palabra. El refuerzo da sensación de
redondez a los instrumentos, aunque si es muy elevado resulta atronador.
  Frecuencias medias - bajas (250 a 2000 Hz): contiene los primeros armónicos de
bastantes instrumentos. Un refuerzo excesivo produce fatiga y un sonido nasal y/o
telefónico. El refuerzo entre 500 y 1000 Hz produce un sonido creado en un tubo y entre
1 y 2 kHz de un tubo metálico.
  Frecuencias medias (2 a 4 kHz): muy importante para el reconocimiento de la voz. El
realce excesivo produce ceceo y confusión en los fonemas labiales (m, b, v).
  Frecuencias medias - altas (4 a 6 kHz): es responsable de la claridad y transparencia de
la voz y los instrumentos. Produce una sensación de presencia. El realce sobre 5 kHz
asemeja un refuerzo de todo el programa. La atenuación de esta banda produce un sonido
distante.
  Frecuencias altas (6 a 20 kHz): controlan el brillo y la claridad de los sonidos. El
refuerzo excesivo produce sonidos cristalinos y siseos en los fonemas sibilantes (s, ch) y
vocales.
Track06.cda.WAV
Track07.cda.WAV
Track09.cda.WAV
Track10.cda.WAV
Track11.cda.WAV
Track12.cda.WAV
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 57 -
Aplicaciones de filtros y ecualizadores
  Técnicas básicas de ecualización (en directo y mezclas multipistas)
  Varios instrumentos que contengan gran cantidad de frecuencias pueden sonar
muy bien por separado, pero dar lugar a problemas al ser mezclados debido a
los solapamientos de frecuencias
  Procedimiento ideal
  Distinguir las frecuencias de interés de cada instrumento de las frecuencias
innecesarias
  Realzar las frecuencias de interés y atenuar las innecesarias
  Al mezclar los instrumentos, los huecos de unos serán rellenados con
otros, dando lugar a una mezcla equilibrada en frecuencia en la que todos
encajan sin taparse entre sí
  Las bajas frecuencias son las más críticas durante la ecualización
–  Su exceso por acumulación entre instrumentos da lugar a una mezcla atronadora
(muddy, boomy)
–  Su defecto da lugar a una mezcla excesivamente suave (poco potente)
–  El programa debe sonar bien en equipos con características muy dispares
(equipos domésticos, automóviles, etc.)
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 58 -
Aplicaciones de filtros y ecualizadores
  Percusión
  Las percusiones marcan el ritmo de la canción, y deben sonar con potencia y
claridad
  Se debe evitar la acumulación de frecuencias en los bajos y bajos-medios
  Atenuar frecuencias entre 250 y 500 Hz
  Realzar agudos entre 8-12 KHz para dar claridad
  Bajo
  A continuación se añade el bajo, que se ecualiza para encajarlo en la batería
  Si es necesario realzar los bajos, no se deben realzar las mismas frecuencias
que en la batería
  Se puede dar claridad cortando las frecuencias en torno a los 250Hz y
realzando algunas frecuencias altas, en torno a 2500Hz. Éstas no deben
coincidir con las frecuencias predominantes de ninguna percusión
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 59 -
Aplicaciones de filtros y ecualizadores
  Guitarra
  Se deben atenuar las frecuencias inferiores a 80 Hz, para evitar la interferencia
con el bajo
  Se puede realzar la frecuencia de250 Hz para dar potencia (punch)
  Para dar presencia y brillo a la guitarra se puede realzar alguna banda entre 2 y
4 KHz
  Si se ha realzado el bajo en 2.5 KHz, podríamos elegir 3.5 o 4 KHz
para la guitarra
  Vocalista
  Si las técnicas de grabación son correctas y se selecciona el micrófono
adecuado, la ecualización de la voz debe ser sutil, para mantener una sonoridad
correcta en todos los sistemas de sonido
  Se pueden atenuar las frecuencias por debajo de 100-150 Hz (ocupadas por la
sección rítmica)
  Se puede añadir claridad reforzando ligeramente la banda de 4 y 5 KHz
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 60 -
Aplicaciones de filtros y ecualizadores
Track14.cda.WAV
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 61 -
Ecualización de recintos
  El recinto de trabajo afecta a la respuesta en frecuencia del sistema completo
  Mediante los ecualizadores se puede compensar la respuesta de la sala, a la vez que
se evita la oscilación por realimentación, incrementando así la ganancia acústica
potencial (típicamente 6-10dB de mejora)
  Para ecualizar la sala se utiliza una fuente de ruido rosa situada frente al micrófono,
en el escenario, y se analiza la señal captada en la zona de audiencia
  El ecualizador se ajusta hasta que se obtiene una respuesta plana en el analizador
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 62 -
Ecualización de recintos
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 63 -
Ecualización de recintos
  Los ecualizadores gráficos poseen la limitación de que no pueden actuar con
elevados refuerzos o atenuaciones más que en la banda de paso de cada filtro
  Si la frecuencia a tratar no coincide en una de las bandas es preciso actuar
sobre dos filtros adyacentes, alterando así un margen de frecuencias excesivo
  Caso de algunas frecuencias discretas de realimentación
  Se debe utilizar entonces un filtro paramétrico, ajustando la frecuencia central
a la frecuencia a eliminar y seleccionando un ancho de banda pequeño
  No obstante, para la ecualización del sistema sigue siendo preferible un
ecualizador gráfico, menos selectivo en frecuencia
  Sistema más estable frente a cambios de la posición de los micrófonos o
cambios en las condiciones de la sala, etc.
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 64 -
Desarrollo del tema
  Procesado en el dominio de la frecuencia.
  Filtros.
  Filtros habituales en audio.
  Tecnologías de implementación.
  Ecualizadores.
  Controles de tono.
  Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos.
  Ecualizadores gráficos
  Ecualizadores paragráficos.
  Aplicaciones de filtros y ecualizadores.
  Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto.
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 65 -
Introducción a los procesadores DSP
  En la actualidad se han popularizado equipos multiefectos que integran la mayor
parte de los procesados de señal que se han estudiado en este tema
  Procesadores de dinámica
  Procesadores temporales
  Ecualizadores
  Estos procesadores se basan el procesado digital de la señal (DSP)
  Los equipos multiefecto para estudio suelen ser controlables a través de PC
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 66 -
Introducción a los procesadores DSP
  Equipo multiefecto comercial
  Reverberación con control de reflexiones tempranas
  Líneas de retardo, ecos
  Efectos con líneas de retardo (vibrato, flanger, chorus)
  Filtrado paramétrico
  Procesado de dinámica (compresor, puerta de ruido)
  Ajuste de tempo y tono
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 67 -
Bibliografía
  Manuel Recuero López, Manuel Vaquero Fernández, Antonio J. Rodríguez
Rodríguez, Constantino Gil González, Francisco Tabernero Gil, Técnicas de
grabación sonora, Instituto Oficial de RadioTelevisión Española, Madrid,
1993. Capítulo 6.
  Gary Davis, Ralph Jones, Sound reinforcement handbook, Hal Leonard
Corporation, 1990. Capítulo 14.
  John M. Eargle, Handbook of recording engineering, International
Thomson Publishing, 1996. Capítulos 21 a 24.
  Francis Rumsey, Tim Mc Cormick, Introducción al sonido y a la grabación,
Instituto Oficial de RadioTelevisión Española, Madrid, 1994. Capítulo 14.
  Glen Ballou, Handbook for sound engineers. The new audio cyclopedia,
Focal Press, 1998. Capítulo 20.
  Clemente Tribaldos, Sonido Profesional. Estudios de registro profesional,
Editorial Paraninfo SA, Madrid 1996. Capítulo 11.
Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 68 -
Bibliografía
  Recursos en internet
  http://www.rane.com
  http://www.prorec.com/prorec/articles.nfs
  http://www.prorec.com/prorec/articles.nfs
  http://www.harmony-central.com/Effects
  http://www.behringer.com
  http://www.yamaha.com
  http://transaudiogroup.com

Filtros de audio

  • 1.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 1 - Índice de contenidos   Procesado en el dominio de la frecuencia.   Filtros.   Filtros habituales en audio.   Tecnologías de implementación.   Ecualizadores.   Controles de tono.   Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos.   Ecualizadores gráficos   Ecualizadores paragráficos.   Aplicaciones de filtros y ecualizadores.   Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 2 - Filtros habituales en audio   El filtrado y la ecualización constituyen el procesado de audio más común   Utilización de filtros en audio   Como parte constituyente de los ecualizadores   Como dispositivos independientes de filtrado (filtros paso alto, paso bajo, y filtros ranura)   Filtros habituales en audio   Filtros paso alto y paso bajo   Filtros tipo control de tonos (shelving filters)   Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Filtros banda eliminada   Filtros ranura (notch filters)
  • 2.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 3 - Filtros paso alto   Frecuencia de corte 3 dB (20-40 Hz)   Suelen ser de segundo o tercer orden, excepcionalmente de orden cuatro   Pendientes de 6, 12, 18 o 24 dB/octava   Utilización: atenuación de señales de baja frecuencia donde está presente ruido y distorsión (filtros sub-sónicos)   Zumbidos de muy baja frecuencia (rumble) por pasos y vibraciones en el escenario (5-30 Hz)   Ruido provocado por el viento y la respiración de vocalistas en los micrófonos   Ruido por interferencias   La frecuencia de corte y las pendientes de atenuación pueden ser seleccionables por el usuario Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 4 - Filtros paso alto
  • 3.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 5 - Filtros paso bajo   Frecuencia de corte 3 dB (15-20 KHz)   Suelen ser de orden ajustable, alcanzando en algunos casos orden 6   6, 12, 18, 24, 48, 100 dB/octava   Utilización: atenuación de señales de alta frecuencia donde está presente ruido y distorsión   Ruido de alta frecuencia (hiss)   La frecuencia de corte y las pendientes de atenuación pueden ser seleccionables por el usuario   La combinación de un filtro paso alto y otro paso bajo da lugar a un paso banda Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 6 - Filtros de cruce   Aplicación específica de filtros paso alto y paso bajo que se combinan para dividir en frecuencia el programa sonoro entregado a los altavoces o a las etapas amplificadoras correspondientes en un sistema de refuerzo sonoro   Típicamente separación entre bajos, medios y agudos (LF, MF, HF)   Además de separar frecuencias pueden usarse para ajustar impedancias y/o el diagrama de radiación de la agrupación de altavoces   Suelen utilizarse filtros de primer a cuarto orden
  • 4.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 7 - Filtros de cruce   Compensación de la sensibilidad para un tweeter de alta frecuencia Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 8 - Filtros tipo control de tonos (shelving filters)   Realzan algunas frecuencias y atenúan otras (sin llegar a anularlas completamente)   Comportamiento en forma de rampla   Consta de dos bandas de paso con diferente ganancia/atenuación   La atenuación no aumenta indefinidamente a partir de la frecuencia de corte   Aplicación típica: control de tono (realce de graves/agudos)
  • 5.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 9 - fL fH 0 G G-3 Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Son los más utilizados como bloque constituyente de los ecualizadores   No son filtros paso banda, puesto que lejos de la banda de paso no afectan a la señal (atenuación de 0 dB)   Características   Ganancia / atenuación (boost / cut)   Frecuencia central fC (punto de máximo refuerzo)   Frecuencias de corte superior e inferior (caída a 3 dB), fL, fH   Ancho de banda: BW = fH - fL,   Factor de calidad Q: relación entre la frecuencia central y el ancho de banda Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 10 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Implementación de un filtro resonante   La respuesta de refuerzo se obtiene sumando la salida de un filtro paso banda con la señal original Paso banda PB + 0 0 1 1 PB k 1 BPk+
  • 6.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 11 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Implementación de un filtro resonante   Típicamente la respuesta del filtro atenuador se obtiene como la recíproca del filtro de refuerzo Paso banda PB 0 0 1 1 PB k − 1 1 BPk+ Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 12 - Clasificación según las características de ganancia / atenuación (boost / cut)   Filtros de ganancia/atenuación (Boost/Cut filters): filtros que permiten reforzar o atenuar la banda de paso   Filtros de sólo atenuación (Cut only filters): filtros que solamente permiten atenuación (en su posición de máximo refuerzo presentan una atenuación de 0 dB
  • 7.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 13 - Clasificación según las características de ganancia / atenuación (boost / cut)   Existen dos modos de especificar el ancho de banda en un filtro atenuador, dependiendo de los fabricantes   Ancho de banda (factor de calidad Q) definido como el ancho de banda del filtro de refuerzo recíproco. Esta suele ser la opción preferida   Ancho de banda (Q) definido directamente sobre el filtro atenuador Ancho de banda del filtro recíproco Ancho de banda del filtro atenuador Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 14 - Clasificación según las características de ganancia / atenuación (boost / cut)   Filtros simétricos (recíprocos) : filtros de tipo boost/cut en los que las curvas de refuerzo y atenuación son recíprocas   Filtros asimétricos (no recíprocos): filtros de tipo boost/cut en los que las curvas de refuerzo y atenuación no son recíprocas 1 1 BPk+ 1 BPk−
  • 8.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 15 - Ancho de banda de filtros resonantes en audio   La respuesta en frecuencia del oído es de tipo logarítmico, por lo que en aplicaciones de audio se trabaja en bandas de octava   El ancho de banda crítico del oído coincide con intervalos de 1/3 de octava   El ancho de banda del filtro depende de la aplicación y el coste   Anchos de banda habituales: 1, 2/3 y 1/3 de octava son los valores típicos (más estrechos no son necesarios) El ancho de banda crítico es el margen de frecuencias en el cual el oído no detecta variaciones de presión. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 16 - fL fH 0 G G-3 Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Frecuencias de corte, ancho de banda y factor de calidad Q   Filtros de 1 octava K=2 (Q ≈ 1.41)   Filtros de 1/2 de octava K=21/2 (Q ≈ 2.86)   Filtros de 1/3 de octava K=21/3 (Q ≈ 4.31)   Ejemplo: filtro de 1/3 de octava centrado a 1 KHz   fC = 1000Hz   fL = 890.89Hz ≈ 891Hz   fH = 1122.59Hz ≈ 1123Hz 2 L H Cf f f= H Lf K f= C H L f Q f f = − BW = 1123 – 891 = 232Hz Q = 4.31
  • 9.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 17 - Clasificación según el factor de calidad Q   Filtros de Q no-constante (proportional Q, variable Q)   Son los primeros que se desarrollaron para aplicaciones de audio, basados en redes pasivas RLC   El ancho de banda (factor de calidad) varía de forma inversamente proporcional al valor del refuerzo o atenuación aplicado por el filtro (controles de ganancia y ancho de banda acoplados)   Solamente en la posición de máximo refuerzo/atenuación se obtiene el ancho de banda especificado. En cualquier otra posición el factor de calidad se degrada   Este comportamiento no se considera admisible en aplicaciones profesionales de audio debido a la elevada alteración fuera de banda Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 18 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Filtros de Q constante (constant Q)   En la década de 1980 se desarrollaron los primeros filtros activos de Q constante, en los que el ancho de banda es independiente del valor de refuerzo o atenuación   Se reduce la interacción entre bandas adyacentes   Menor dependencia de la respuesta en frecuencia con el ajuste   Mayor correlación entre la disposición externa de potenciómetros y la respuesta en frecuencia   Supusieron un enorme avance en las prestaciones de los ecualizadores, mejorando en gran medida la precisión, especialmente con ajustes moderados
  • 10.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 19 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Filtros de Q perfecto (perfect-Q)   Los filtros de Q-constante solucionan el inconveniente de la degradación del ancho de banda con la actuación sobre su ganancia/atenuación. Sin embargo producen un rizado mayor entre filtros adyacentes   El nivel del filtro fuera de la frecuencia central varía de forma no lineal con el ajuste de refuerzo/atenuación El rizado depende del refuerzo/atenuación de los filtros adyacentes Respuesta no lineal del filtro de Q constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 20 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Filtros de Q perfecto (perfect-Q)   Los filtros basados en DSP ajustan su respuesta (coeficientes filtro FIR o IIR) en función de la posición de los potenciómetros del ecualizador Comportamiento lineal con el ajuste del refuerzo/atenuación   Esto permite ajustar las características de los filtros para obtener una elevada correlación entre la respuesta en frecuencia y la posición de los controles   No son filtros de Q constante pero tampoco proporcional. Las variaciones del ancho de banda son las necesarias para garantizar la respuesta deseada ( perfecta ) Q constante Q perfecto
  • 11.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 21 - Filtros resonantes (peak filters, bell filters)   Filtros de Q perfecto (perfect-Q) Q no constante Q constante Q perfecto Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 22 - Filtros banda eliminada   Filtros que atenúan una banda de frecuencia, afectando lo menos posible las bandas adyacentes   Si la banda es menor de 1/3 de octava se denominan filtros ranura (notch filters)   Aplicación fundamental: eliminación de frecuencias conflictivas en el sistema de sonido (no con fines creativos)   Eliminación de la frecuencia de red (50 - 60 Hz)   Eliminación de frecuencias de resonancia en la ecualización de salas para evitar oscilaciones
  • 12.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 23 - Tecnologías de implementación   Filtros pasivos   Redes pasivas LC   Funciones de transferencia típicas: Butterworth, Chebyshev, Bessel, Elíptica Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 24 - Tecnologías de implementación   Filtros pasivos   Típicamente de orden 1 a orden 3 Paso alto Paso bajo
  • 13.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 25 - Tecnologías de implementación   Principales inconvenientes   Necesidad de fuente y carga adaptadas en impedancia (actualmente los equipos de audio trabajan con acoplo en tensión)   Pérdidas de inserción por disipación y desadaptación que dependen de la posición de refuerzo/atenuación   Equipos pesados y voluminosos (bobinas)   Interferencia electromagnética (EMI) Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 26 - Tecnologías de implementación   Filtros activos (amplificadores operacionales)   Durante la década de 1970 se implementaron los primeros filtros de audio utilizando amplificadores operacionales y redes LC   Los diseños iniciales se basaban en obtener las mismas funciones de transferencia de los pasivos, sustituyendo las bobinas por elementos activos   En la década de 1980 se desarrollaron los filtros activos RC, en los que se evita la utilización de bobinas, reduciendo el tamaño y los costes de fabricación Diseño más habitual de Q no constante
  • 14.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 27 - Tecnologías de implementación   Filtros activos   Los filtros activos RC de Q constante suponen una revolución no sólo de las técnicas de implementación, sino también de las técnicas de diseño   Clave para Q constante: independizar la función que implementa el ajuste de amplitud (refuerzo/atenuación) del filtro paso banda Diseño más habitual de Q constante simétrico Cualquier filtro paso banda BOOST: 1 BPk+ 1 CUT: 1 BPk+ Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 28 - Tecnologías de implementación   Filtros activos   Filtros activos RC de Q constante asimétricos Diseño más habitual de Q constante asimétrico Cualquier filtro paso banda BOOST: 1 BPk+ CUT: 1 BPk−
  • 15.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 29 - Tecnologías de implementación   Filtros digitales   Gran flexibilidad de diseño, normalmente basados en funciones de transferencia de segundo orden   Dos tipos: IIR, FIR   La configuración del filtro (función de transferencia) puede ser reconfigurable para adaptar su respuesta a los ajustes que realice el operador sobre los potenciómetros de control (filtros de Q perfecto )   Más fácil en filtros IIR, dada su sencillez   El cambio de configuración constituye una de las principales ventajas de los filtros digitales frente a los analógicos. Estos últimos sólo se pueden diseñar una vez! Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 30 - Desarrollo del tema   Procesado en el dominio de la frecuencia.   Filtros.   Filtros habituales en audio.   Tecnologías de implementación.   Ecualizadores.   Controles de tono.   Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos.   Ecualizadores gráficos   Ecualizadores paragráficos.   Aplicaciones de filtros y ecualizadores.   Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto.
  • 16.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 31 - Ecualizadores   Equipos diseñados para compensar las características amplitud-frecuencia en sistemas de almacenamiento o transmisión   Ecualizadores fijos, no ajustables (aunque sí se pueden calibrar)   Ecualizador phono RIAA, tape NAB, redes de pre-énfasis y de-énfasis   Ecualizadores variables, ajustables por el usuario   Constituidos por bancos de filtros en los que una o más características pueden ser alteradas por el usuario   Aplicaciones típicas   Corrección de deficiencias en la respuesta en frecuencia de micrófonos, combinaciones de altavoces, e instrumentos   Separación en frecuencia de diferentes instrumentos, para lograr una mezcla más contrastada   Evitar la interacción de frecuencias disonantes de diferentes instrumentos (pistas)   Alteración de las características frecuenciales por motivos puramente creativos   Ecualización del sistema de sonido y la sala en sistemas de refuerzo Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 32 - Ecualizadores   Tipos de ecualizadores ajustables en función de sus prestaciones   Controles de tono   Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos   Ecualizadores gráficos   Ecualizadores paragráficos
  • 17.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 33 - Controles de tono   Ecualizador típico en los sistemas para automóviles y en los sistemas domésticos de bajas prestaciones   Constan de 2 o 3 bandas de frecuencia fijas   Bajos y agudos (bass, treble); bajos, medios y agudos (low, mid, high)   Para los bajos y agudos se utilizan filtros tipo control de tono (shelving filters) con frecuencias de corte preestablecidas, amplitud ajustable y pendientes suaves Frecuencias de corte típicas 100 HZ y 10 KHz   Para las frecuencias medias se utiliza un filtro resonante centrado alrededor de 2 KHz y con algunas octavas de ancho de banda Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 34 - Controles de tono
  • 18.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 35 - Ecualizador semiparamétrico (sweepable equalizer)   Ecualizador similar al control de tonos, pero que incluye la posibilidad de variar la frecuencia central   Ganancia ajustable   Frecuencia central sintonizable (a menudo sobre un amplio margen)   Ancho de banda fijo   Esto permite un control del sonido mucho más preciso que en el anterior   Es el ecualizador típico en los canales de entrada de las consolas de bajo y medio coste Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 36 - Ecualizador paramétrico   Incluye la posibilidad de variar el ancho de banda, además de la frecuencia central   Ganancia ajustable (si sólo permite atenuación se denomina notch equalizer)   Frecuencia central sintonizable (a menudo sobre un amplio margen)   Ancho de banda (Q) ajustable   Se suelen utilizar filtros de Q-constante con la ganancia   Mejor control sobre el ancho de banda, independientemente de la amplitud   Mayor flexibilidad y precisión   Es el ecualizador típico en los canales de entrada de las consolas de altas prestaciones (típicamente 3 o 4 bandas)
  • 19.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 37 - Ecualizador paramétrico Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 38 - Ecualizador paramétrico
  • 20.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 39 - Ecualizador gráfico   Banco de filtros de sintonía y ancho de banda fijos y ganancia variable   Utilizan potenciómetros de ajuste lineal para controlar la ganancia de cada banda   La posición de los potenciómetros individuales de cada banda indica de forma aproximada la corrección realizada en frecuencia (de ahí su nombre de ecualizador gráfico) Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 40 - Ecualizador gráfico   El número de bandas depende del coste y la aplicación   10 bandas de 1 octava   15 bandas de 2/3 de octava   30 o 31 bandas de 1/3 de octava   El ancho de banda (Q) es el mismo para todos los filtros   El recubrimiento debe de ser lo más plano posible (poco rizado)   Ganancias/atenuaciones típicas: ±6 dB, ±12 dB, ±18 dB
  • 21.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 41 - Ecualizador gráfico   La mayoría utiliza las frecuencias centrales del estándar ISO   Ecualizador de 1 octava (10 bandas) 32, 64, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000, 16000 Hz   Ecualizador de 2/3 de octava (15 bandas) 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 635, 1000, 1600, 2500, 4000, 6400, 10000, 16000 Hz   Ecualizador de 1/3 octava (31 bandas) 20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1K, 1.25K, 1.6K, 2K, 2.5K, 3.15K, 4k, 5k, 6.3K, 8K, 10K, 12.5K, 16K, 20KHz   El ancho de banda de estos filtros suele elegirse igual al espaciado entre frecuencias centrales para reducir el rizado de la respuesta en frecuencia Los filtros se cortan en la caída a 3dB 2 Li Hi Cif f f= Hi Lif K f= Ci Hi Li f Q f f = − Hi Lif K f= 2 1C Cf K f= Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 42 - Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros   Filtros de Q no-constante (proportional Q, variable Q)   Son los primeros que se desarrollaron, basados en redes pasivas RLC   El ancho de banda varía de forma inversamente proporcional al valor del refuerzo o atenuación del filtro   Solamente en la posición de máximo refuerzo/atenuación se obtiene el ancho de banda especificado. En cualquier otra posición el factor de calidad se degrada mayor interacción entre bandas adyacentes   Mala correspondencia entre los ajustes realizados por el operador sobre los potenciómetros y la respuesta en frecuencia real Se desvirtúa el concepto de ecualizador gráfico
  • 22.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 43 - Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros   Efecto del ancho de banda en el recubrimiento Filtros de Q variable Aumentando el ancho de banda disminuye el rizado pero aumenta el error de refuerzo/ atenuación y la interacción entre bandas Error refuerzo/ atenuación Interacción interbanda Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 44 - Tipos de ecualizador en función del factor de calidad Q de sus filtros   Filtros de Q constante (constant Q)   Supusieron un enorme avance en las prestaciones de los ecualizadores, mejorando en gran medida la precisión, especialmente con ajustes moderados   El factor de calidad y el ancho de banda son independientes del ajuste de ganancia de los filtros   Menor interacción entre bandas adyacentes, lo que implica mayor correlación entre la disposición externa de potenciómetros y la respuesta en frecuencia
  • 23.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 45 - Tipos de ecualizador en función del recubrimiento   Las prestaciones de un ecualizador no sólo dependen de las cualidades de sus filtros, sino del modo en que éstos se combinan (recubrimiento)   La respuesta con todos los potenciómetros al mismo nivel debería de ser plana (sin rizado)   Filtros en cascada (cascade Q)   Implementación sencilla, so hay necesidad de sumadores   La respuesta en frecuencia es el producto de las respuestas individuales de cada filtro. Se acumulan los errores de magnitud y fase   Filtros en paralelo (parallel Q)   Necesidad de sumadores   La respuesta en frecuencia es la suma de las respuestas en frecuencia, lo que tiende a cancelar en buena medida los efectos de la interferencia interbanda   Mayor rizado de la respuesta en frecuencia, especialmente con filtros de Q no constante non-combining (non-interpolated) filters   Combinación de topología cascada/paralelo   Combinación en paralelo de bandas adyacentes y combinación en cascada de los grupos resultantes   Reduce el rizado ajustando los filtros adyacentes para que su pico de respuesta no coincida con su frecuencia central combining (interpolated) filters Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 46 - Tipos de ecualizador en función del recubrimiento   Efectos de la topología de combinación de bandas en el recubrimiento Filtros de Q constante
  • 24.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 47 - Tipos de ecualizador en función del recubrimiento Filtros de Q variable, combinación en paralelo Filtros de Q constante, combinación en paralelo El máximo rizado con estos filtros se tiene para el máximo refuerzo/ atenuación, que raramente se aplica El rizado no depende de la posición de ganancia. Para ajustes medios el rizado es mayor que con los de Q no constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 48 - Tipos de ecualizador en función del recubrimiento Filtros de Q constante, combinación en serie/ paralelo En filtros de Q constante esta combinación reduce el rizado, pero a costa de aumentar el error de refuerzo/atenuación Combining (interpolating) equalizer
  • 25.
    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 49 - Ecualizadores digitales de Q perfecto   Los filtros digitales de Q perfecto (perfect-Q) permiten resolver el problema del error de ganancia/atenuación sin degradar el recubrimiento   Los filtros basados en DSP ajustan su respuesta (coeficientes filtro FIR o IIR) en función de la posición de los potenciómetros del ecualizador Comportamiento lineal con el ajuste del refuerzo/atenuación   Las características de los filtros se ajustan en cada momento para minimizar simultáneamente el error de ganancia/atenuación y el rizado por interacción entre bandas Respuesta no lineal del filtro de Q constante Filtro digital de Q perfectoFiltro de Q constante Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 50 - Ecualizadores digitales de Q perfecto Q no constante Q constante Q perfecto
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 51 - Ecualizadores digitales de Q perfecto Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 52 - Ecualizador gráfico
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 53 - Ecualizador paragráfico   Combinación del ecualizador gráfico y el paramétrico   Ecualizador gráfico que además permite la sintonización de las frecuencias centrales de cada banda dentro de un margen determinado   Puede ofrecer la posibilidad de alterar el ancho de banda de los filtros   Añade flexibilidad en aquellas aplicaciones en las que es necesario actuar sobre frecuencias o márgenes de frecuencia muy concretos (caso de realimentación)   Existen modelos analógicos, aunque ha sido la tecnología digital la que ha popularizado su utilización   Presentación gráfica mediante displays LCD, TFT, etc.   Son los sistemas más potentes, debido a su gran flexibilidad y manejo a través de una interfaz gráfica intuitiva Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 54 - Desarrollo del tema   Procesado en el dominio de la frecuencia.   Filtros.   Filtros habituales en audio.   Tecnologías de implementación.   Ecualizadores.   Controles de tono.   Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos.   Ecualizadores gráficos   Ecualizadores paragráficos.   Aplicaciones de filtros y ecualizadores.   Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto.
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 55 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores   Compensación de problemas y deficiencias en la respuesta en frecuencia de en equipos de grabación, micrófonos e instrumentos   Separación en frecuencia de diferentes instrumentos, para lograr una mezcla más contrastada. Evitar la interacción de frecuencias disonantes de diferentes instrumentos (pistas)   Adición de efectos sobre los distintos instrumentos por motivos creativos   Corrección de discos o grabaciones magnéticas antiguas, realizadas con un ancho de banda muy pequeño y gran cantidad de ruido en altas frecuencias   Ecualización de recintos para compensar la respuesta en frecuencia del sistema (sistemas de refuerzo sonoro)   NO debe utilizarse la ecualización para corregir deficiencias del sistema de sonido causadas por el empleo de equipamiento o técnicas deficientes. Mediante la ecualización se deben corregir problemas menores. Es un ajuste fino del sistema. ascorbic-original.mp3.WAV ascorbic-bandpass_sweep.mp3.WAV Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 56 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores   Sensación sonora en función de la frecuencia   Frecuencias muy bajas (16 a 60 Hz): dan sensación de potencia si se produce un refuerzo súbito, pero enmascaran el programa si se mantienen mucho tiempo.   Frecuencias bajas (60 a 250 Hz): contiene la mayoría de fundamentales de la sección de ritmo y es importante para la inteligibilidad de la palabra. El refuerzo da sensación de redondez a los instrumentos, aunque si es muy elevado resulta atronador.   Frecuencias medias - bajas (250 a 2000 Hz): contiene los primeros armónicos de bastantes instrumentos. Un refuerzo excesivo produce fatiga y un sonido nasal y/o telefónico. El refuerzo entre 500 y 1000 Hz produce un sonido creado en un tubo y entre 1 y 2 kHz de un tubo metálico.   Frecuencias medias (2 a 4 kHz): muy importante para el reconocimiento de la voz. El realce excesivo produce ceceo y confusión en los fonemas labiales (m, b, v).   Frecuencias medias - altas (4 a 6 kHz): es responsable de la claridad y transparencia de la voz y los instrumentos. Produce una sensación de presencia. El realce sobre 5 kHz asemeja un refuerzo de todo el programa. La atenuación de esta banda produce un sonido distante.   Frecuencias altas (6 a 20 kHz): controlan el brillo y la claridad de los sonidos. El refuerzo excesivo produce sonidos cristalinos y siseos en los fonemas sibilantes (s, ch) y vocales. Track06.cda.WAV Track07.cda.WAV Track09.cda.WAV Track10.cda.WAV Track11.cda.WAV Track12.cda.WAV
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 57 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores   Técnicas básicas de ecualización (en directo y mezclas multipistas)   Varios instrumentos que contengan gran cantidad de frecuencias pueden sonar muy bien por separado, pero dar lugar a problemas al ser mezclados debido a los solapamientos de frecuencias   Procedimiento ideal   Distinguir las frecuencias de interés de cada instrumento de las frecuencias innecesarias   Realzar las frecuencias de interés y atenuar las innecesarias   Al mezclar los instrumentos, los huecos de unos serán rellenados con otros, dando lugar a una mezcla equilibrada en frecuencia en la que todos encajan sin taparse entre sí   Las bajas frecuencias son las más críticas durante la ecualización –  Su exceso por acumulación entre instrumentos da lugar a una mezcla atronadora (muddy, boomy) –  Su defecto da lugar a una mezcla excesivamente suave (poco potente) –  El programa debe sonar bien en equipos con características muy dispares (equipos domésticos, automóviles, etc.) Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 58 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores   Percusión   Las percusiones marcan el ritmo de la canción, y deben sonar con potencia y claridad   Se debe evitar la acumulación de frecuencias en los bajos y bajos-medios   Atenuar frecuencias entre 250 y 500 Hz   Realzar agudos entre 8-12 KHz para dar claridad   Bajo   A continuación se añade el bajo, que se ecualiza para encajarlo en la batería   Si es necesario realzar los bajos, no se deben realzar las mismas frecuencias que en la batería   Se puede dar claridad cortando las frecuencias en torno a los 250Hz y realzando algunas frecuencias altas, en torno a 2500Hz. Éstas no deben coincidir con las frecuencias predominantes de ninguna percusión
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 59 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores   Guitarra   Se deben atenuar las frecuencias inferiores a 80 Hz, para evitar la interferencia con el bajo   Se puede realzar la frecuencia de250 Hz para dar potencia (punch)   Para dar presencia y brillo a la guitarra se puede realzar alguna banda entre 2 y 4 KHz   Si se ha realzado el bajo en 2.5 KHz, podríamos elegir 3.5 o 4 KHz para la guitarra   Vocalista   Si las técnicas de grabación son correctas y se selecciona el micrófono adecuado, la ecualización de la voz debe ser sutil, para mantener una sonoridad correcta en todos los sistemas de sonido   Se pueden atenuar las frecuencias por debajo de 100-150 Hz (ocupadas por la sección rítmica)   Se puede añadir claridad reforzando ligeramente la banda de 4 y 5 KHz Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 60 - Aplicaciones de filtros y ecualizadores Track14.cda.WAV
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 61 - Ecualización de recintos   El recinto de trabajo afecta a la respuesta en frecuencia del sistema completo   Mediante los ecualizadores se puede compensar la respuesta de la sala, a la vez que se evita la oscilación por realimentación, incrementando así la ganancia acústica potencial (típicamente 6-10dB de mejora)   Para ecualizar la sala se utiliza una fuente de ruido rosa situada frente al micrófono, en el escenario, y se analiza la señal captada en la zona de audiencia   El ecualizador se ajusta hasta que se obtiene una respuesta plana en el analizador Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 62 - Ecualización de recintos
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 63 - Ecualización de recintos   Los ecualizadores gráficos poseen la limitación de que no pueden actuar con elevados refuerzos o atenuaciones más que en la banda de paso de cada filtro   Si la frecuencia a tratar no coincide en una de las bandas es preciso actuar sobre dos filtros adyacentes, alterando así un margen de frecuencias excesivo   Caso de algunas frecuencias discretas de realimentación   Se debe utilizar entonces un filtro paramétrico, ajustando la frecuencia central a la frecuencia a eliminar y seleccionando un ancho de banda pequeño   No obstante, para la ecualización del sistema sigue siendo preferible un ecualizador gráfico, menos selectivo en frecuencia   Sistema más estable frente a cambios de la posición de los micrófonos o cambios en las condiciones de la sala, etc. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 64 - Desarrollo del tema   Procesado en el dominio de la frecuencia.   Filtros.   Filtros habituales en audio.   Tecnologías de implementación.   Ecualizadores.   Controles de tono.   Ecualizadores semiparamétricos y paramétricos.   Ecualizadores gráficos   Ecualizadores paragráficos.   Aplicaciones de filtros y ecualizadores.   Introducción a los procesadores DSP. Procesadores multiefecto.
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 65 - Introducción a los procesadores DSP   En la actualidad se han popularizado equipos multiefectos que integran la mayor parte de los procesados de señal que se han estudiado en este tema   Procesadores de dinámica   Procesadores temporales   Ecualizadores   Estos procesadores se basan el procesado digital de la señal (DSP)   Los equipos multiefecto para estudio suelen ser controlables a través de PC Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 66 - Introducción a los procesadores DSP   Equipo multiefecto comercial   Reverberación con control de reflexiones tempranas   Líneas de retardo, ecos   Efectos con líneas de retardo (vibrato, flanger, chorus)   Filtrado paramétrico   Procesado de dinámica (compresor, puerta de ruido)   Ajuste de tempo y tono
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    Unidad 3: Equiposde procesado de señal - 67 - Bibliografía   Manuel Recuero López, Manuel Vaquero Fernández, Antonio J. Rodríguez Rodríguez, Constantino Gil González, Francisco Tabernero Gil, Técnicas de grabación sonora, Instituto Oficial de RadioTelevisión Española, Madrid, 1993. Capítulo 6.   Gary Davis, Ralph Jones, Sound reinforcement handbook, Hal Leonard Corporation, 1990. Capítulo 14.   John M. Eargle, Handbook of recording engineering, International Thomson Publishing, 1996. Capítulos 21 a 24.   Francis Rumsey, Tim Mc Cormick, Introducción al sonido y a la grabación, Instituto Oficial de RadioTelevisión Española, Madrid, 1994. Capítulo 14.   Glen Ballou, Handbook for sound engineers. The new audio cyclopedia, Focal Press, 1998. Capítulo 20.   Clemente Tribaldos, Sonido Profesional. Estudios de registro profesional, Editorial Paraninfo SA, Madrid 1996. Capítulo 11. Unidad 3: Equipos de procesado de señal - 68 - Bibliografía   Recursos en internet   http://www.rane.com   http://www.prorec.com/prorec/articles.nfs   http://www.prorec.com/prorec/articles.nfs   http://www.harmony-central.com/Effects   http://www.behringer.com   http://www.yamaha.com   http://transaudiogroup.com