TARJETAS DE AUDIO - EFECTOS

Estos efectos se basan en aplicar un cierto retardo (delay en inglés) a una porción de la señal que después mezclará con la original de una manera determinada.

La mayoría de estos efetos también permiten hacer que parte de la salida vuelva a entrar parcialmente en el proceso produciendo lo que se denomina realimentación (feedback en inglés). Un alto grado de realimentación puede provocar que la salida llegue a saturarse, por lo que no conviene incrementarla mucho.

El eco es un efecto sonoro que se produce cuando un sonido rebota contra una superficie lejana y vuelve al receptor con un cierto retardo. Éste efecto se puede reproducir artificialmente, mezclando el sonido original consigo mismo pero retardado y levemente atenuado. Se modela fácilmente configurando para cada repetición el retardo y la atenuación.

Una reverberación no es más que un eco con un retardo tan pequeño que hace que las distintas repeticiones sean apenas perceptibles. Las reverberaciones se dan de forma natural en recintos cerrados merced a la reflexión en las paredes. Cada recinto tiene una reverberación característica dependiendo de su geometría y de la absorción de los materiales que lo forman.

En general, la reverberación funciona como un recurso muy valioso para dar entidad a un sonido. Por eso es utilizado por la mayoría de equipos en las fases finales de procesado. También es normal el uso de equipos reverberantes en los estudios de grabación pues generalmente son pequeños y no tienen la reverberación que se desearía para que el sonido sea como los que estamos acostumbrados a escuchar.

Los parámetros utilizados para el eco y la reverberación son similares, pero para que esta segunda fuera realista, habría que configurar muchos otros parámetros aparte del retardo y de las atenuaciones. En principio las superficies no absorben todas las frecuencias por igual y se debería realizar una atenuación en función de la frecuencia. De todas formas, al ser tantos los parámetros a manejar, frecuentemente los programas de edición tienen algunas configuraciones predefinidas que simulan la reverberación de los recintos más habituales donde escuchamos audio.

El flanging consiste en mezclar la señal con una copia retardada levemente pero tal que este retardo varíe en el tiempo. Los parámetros a configurar son, como mínimo, el porcentaje de señal retardada, el margen de variación del retardo (en general entre unidades y decenas de milisegundos), la frecuencia de variación de este retardo (normalmente entre décimas y unidades de Hz) y el porcentaje de realimentación.

Si el porcentaje de realimentación es muy bajo, el efecto conseguido es más discreto y se suele llamar phasing, el cual se utiliza a menudo en los pedales de guitarra.

El sonido obtenido con estos efectos trata de simular el que se produce caseramente con la reproducción simultánea de dos magnetófonos cuando introducimos un retardo variable entre ellos pulsándolos con el dedo (así fue como se descubrieron, de hecho).

El chorus es un efecto que pretende hacer que un solo instrumento suene como varios a la vez. Se consigue mezclando la onda con ella misma varias veces pero retardada y desafinada levemente. Se usa principalmente para dar presencia a las voces de los cantantes. En él se puede configurar el numero de instancias y el retardo, atenuación y afinación relativa de cada una, aunque generalmente los editores ya tienen prefijados estos parámetros en determinadas configuraciones que ofrecen un resultado interesante. Este efecto suena mas bien discreto por sí solo, por lo que se suele ampliar con realimentación y modulación en amplitud de las voces para dotar de más presencia.

Una amplificación, por ejemplo, implica un cambio en el dominio de la señal. Si amplificamos la señal anterior entre –20 y 20 con un factor de dos, pasaríamos a un dominio dinámico de 40 a -40. Lo que sucede en la amplificación es que para cada valor de la entrada tenemos un valor de salida que es siempre proporcional a la primera. Esto es una relación E/S lineal (figura.15).

Pero hablando más generalmente, cuando la relación entre el valor de entrada y el valor de salida no es constante para todos los niveles de la señal, diremos que se está produciendo una distorsión en su dominio dinámico. La mayoría de amplificadores (y conversores A/D) distorsionan cuando llegan a su saturación (ver figura 16). Aunque en principio esto se considera un elemento nocivo para el sonido, a veces se utiliza como elemento creativo, como en el conocido caso de la distorsión de los amplificadores para guitarra eléctrica.

Algunos programas (el CoolEdit y el GoldWave entre ellos) lo que permiten es practicar distorsiones mediante la especificación gráfica de su función de transferencia. A partir de aquí, explicaremos diversos tipos de distorsión en el dominio dinámico que se utilizan para algunos casos concretos. Debido a su uso frecuente, los programas de edición suelen permitir aplicarlas directamente, especificando los parámetros que las definen, mediante algoritmos ejecutados por software.

La compresión es un control de nivel automatizado que lo que hace es reducir el nivel de sonido cuando este es muy alto y amplificarlo cuando es muy bajo. Mediante la compresión se consigue un nivel de grabación uniforme, además de evitar las distorsiones debidas a saturación. Manejado correctamente, proporciona a la grabación un aire de profesionalidad. Resulta muy aconsejable para trabajar con voz, pues proporciona una cadencia muy atractiva. Por eso, se utiliza mucho en radiodifusión y en estudios de grabación para voz humana.

Una compresión tiene una relación entrada salida como la de la figura 17.

 Para entender el funcionamiento de un compresor, veremos primero los controles que suelen implementarse en los compresores analógicos y después los aplicaremos al caso digital:

• Threshold: Se trata del nivel de sonido donde comienza la compresión. Por debajo de este nivel el sonido no se modifica.
• Ratio: Es la relación entre los dB's que sobrepasan el threshold en la señal a tratar y los que lo sobrepasarán a la salida. Una relacion de 4:1 significa que para cada 4 dB que se sobrepase el threshold, a la salida sólo se subirá 1 dB. Una relacion de 1:1 elimina la compresión y una relación infinita convierte el compresor en un limitador (recorta la señal a partir de el nivel dado, como en la figura 16).
• Output: Debido a la compresión, se reduce el dominio dinámico de la señal. Este control permite amplificar la salida del compresor para aprovechar el dominio completo que se puede adoptar. Esto último lo veremos más claro si tenemos en cuenta el caso del audio digital. Supongamos que la señal se codifica con 8 bits por lo que obtenemos niveles de -126 a 127. Supongamos también simetría en el proceso, por lo que en lo que sigue tendremos en cuenta sólo la parte positiva (de 0 a 127). Imaginemos también que ponemos el threshold a 107 y en una relación 1:2 (no en dB sino en niveles de cuantificación). El nivel máximo que adoptaría la salida del compresor sería 117, lo que nos dejaría 10 niveles positivos (y casi otros tantos negativos) sin utilizar. La amplificación eficiente debería ser la que maximizase el nivel 117 a 127 para aprovechar mejor el dominio dinámico.

 También existen otros controles que permiten hacer ajustes mas sutiles sobre la forma en que se aplica la compresión:

Un expansor (figura 18) realiza la función inversa a un compresor. Amplifica los niveles altos y atenúa los bajos. Se suele utilizar para hacer sonar una guitarra, bajo o batería de forma mas seca y contundente. Por su similitud, la mayoría de parámetros que se configuraban en la compresión se le pueden aplicar a la expansión, solo que, en lugar de reducir el nivel de los valores por encima del threshold, como hacía el compresor, reduce el nivel de los valores por debajo y por tanto el ratio se refiere a esta zona.

Las puertas de ruido (figura 19) son expansores en los que la disminución de nivel por debajo del threshold es total. Sirven para reducir el ruido que se produce en los intervalos de silencio (donde nunca se va a superar ese threshold y donde la relación señal ruido es menor).

El principal inconveniente de esta función de transferencia proviene del hecho de que si hacemos pasar por una puerta de sonido una nota que se vaya desvaneciendo gradualmente, ésta se silenciaría bruscamente cuando superase el nivel de threshold en su progresivo decrecimiento. Esto se puede arreglar ajustando diversos parámetros:

• Release: Controla el retardo que se debe producir antes de activar la puerta cuando se llega a valores por debajo del threshold.
• Histéresis: Es un nivel de tolerancia por encima y por debajo del threshold dentro del cual se retarda la activación o la desactivación de la puerta.

Si las puertas de ruido se utilizan para reducir el ruido, se configurarán con niveles de threshold más bien bajos, mientras que si lo que se busca es un efecto acusado, se indicarán niveles más altos.

Aparte de los efectos comentados, están todos aquellos referidos a un filtrado frecuencial de la señal. La cantidad de posibilidades que se nos ofrecen con una manipulación en frecuencia de la señal es prácticamente ilimitada.

A la hora de procesar una señal de audio tenemos que tener en cuenta ciertas técnicas previas que nos pueden otorgar una mayor comodidad de cara al procesado, así como un ahorro considerable de espacio de almacenamiento. En efecto una de las principales limitaciones de la técnica del sampling es el espacio que ocupan los samples en la memoria, en el disco duro o donde sea que se almacenen. A continuación se muestran una serie de técnicas de preprocesado de muestras. Las primeras se relacionan con el ahorro de espacio y las siguientes van más bien encaminadas a la integración de nuestra muestra dentro de una composición musical.

La compresión espacial es la solución más adecuada para solucionar los problemas de espacio de almacenamiento, pero necesita ser soportada por el software o el hardware con el que trabajamos. La compresión sin pérdidas es la ideal para obtener mayor calidad, pero si nos sigue apremiando el espacio a veces vale la pena utilizar compresión con perdida. Vamos a clasificar los métodos de compresión en cuatro grandes grupos desde el punto de vista del audio.

• Compresión sin perdidas de uso general: frecuentes en entornos informáticos pero no muy adecuadas en nuestro contexto, debido a que no aprovecha las cualidades del audio (pej. Zip, Arj, Rar, etc.)
• Compresión sin perdidas orientada a audio: se basan en las características de las señales de audio; por ejemplo la codificación diferencial aprovecha la propiedad de que una señal de audio es, hasta cierto punto, continua.
• Compresión perceptual: Es la que utilizan MPEG y el Yamaha VQ System. Eliminan aquellas partes del sonido que el oido realmente no percibe.
• Compresión de voz: Se basa en propiedades de los sonidos vocales. Puede obtener relaciones de compresión impresionantes pero sólo obtiene calidad aceptable trabajando con voz.

Frecuentemente, cuando recogemos un sample, grabamos gran cantidad de silencio antes y después de la muestra que realmente buscamos. Es conveniente recortar este silencio por dos razones: para ahorrar espacio de almacenamiento y para saber exactamente dónde empieza y donde acaba la muestra que buscamos, de cara a su utilización dentro de una composición musical, donde el ritmo y la duración son fundamentales. A veces, ya sea por recorte o por que estaba grabado así, queda un corte brusco indeseado al inicio o al final del sample. Para eliminarlo lo mejor es hacer un fade out al final o un fade in al inicio que, aunque sean muy cortos, eliminan el click.

Los samplers (máquinas hardware –y recientemente también aplicaciones software- para el procesado y reproducción de samples) tienen la capacidad de variar el tono (pitch) de las muestras para obtener diversas notas a partir de una sola nota grabada. Esto lo hacen reproduciendo la muestra mas rápidamente para tonos agudos o mas lentamente para tonos graves, con lo cual variamos también la duración temporal de las muestras. Hay algoritmos más o menos sofisticados para hacer time streeching que consiguen variar el tono de la muestra sin variar su duración (fundamental para ajustarse al ritmo, como hemos dicho). Sea cual sea la técnica, el sampler necesita tener una referencia que ligue una nota y una frecuencia de reproducción para la muestra, para calcular el resto de notas. Afinar un sample es controlar esta referencia. Podemos tener varias razones para variar la afinacion de un sample:

• Afinado funcional (asociacion a nota, o igualar frecuencia de grabacion y reproduccion)
• Afinado creativo (desnaturalizar el sonido)
• Afinado para sincronizar: ajustar el tiempo que dura una secuencia a los beats por minuto (unidad de ritmo más utilizada) de una composición concreta. Esto será interesante sobre todo en los samples de batería, ya que el ajuste al metrónomo debe ser perfecto, con la ventaja de que en este tipo de instrumentos "no armónicos" la pequeña variación de frecuencia o pitch necesaria para dicho ajuste no produce una disonancia con el conjunto.

 Esto enlaza directamente con el siguiente apartado, dedicado a los loops, que no son más que la sucesiva repetición de un mismo sample.

Cuando uno no se puede permitir grabar un sample indeterminadamente largo se recurre a los loops. Un loop es la reproducción repetitiva de una región de la muestra que permite hacerla durar el tiempo que se desee. De esta forma obtenemos más plasticidad en la duración de la nota (o una secuencia) ahorrando espacio. Muchas de las canciones modernas, sobre todo las de estilos más o menos cercanos al techno, se basan en un loop de batería y bajo al que se añaden el resto de los instrumentos.

Para establecer un loop, hay que determinar los puntos de inicio y final de éste. Ello ha de hacerse de forma muy cuidada para evitar los clicks y mantener una sensación de continuidad. Para evitar los clicks hay que hacer que los samples en los puntos de loop sean contínuos y tengan la misma pendiente. En la figura 20 se muestra uno de los programas más populares para la edición y reproducción de loops: el Sonic Foundry ACID.