Se desarrollan en esta sección aquellas técnicas que consiguen generar efectos sonoras actuando sobre la amplitud de la señal. En primer lugar se describirá el efecto de Trémolo, mostrando una configuración que lo recrea. También se analizarán los compresores normales y aquellos que variando su función de transferencia
consiguen resultados distintos: puertas de ruido o limitadores.
Efecto de Trémolo
El efecto de trémolo consiste en hacer que la señal de audio varíe su amplitud, es decir que la amplitud suba y baje al mismo ritmo que una señal periódica. No es necesario que la amplitud suba y baje al mismo ritmo que lo hace la señal periódica, pero suele ser el método más utilizado y el que aquí se desarolla.
Esto se consigue de forma muy sencilla: multiplicando la seáal de audio con la seáal periódica, normalmente un tono sinusoidal. Se puede ver como una modulación AM usada en telecomunicaciones.
El efecto que se consigue es que el sonido suba y baje rápidamente.
Figura 36. Señal implicadas en el efecto Trémolo. Imagen tomada de [3] |
Para conseguir una sincronización entre la señal de audio y la onda periódica hay que determinar la frecuencia de esta última, siguiendo las siguientes pautas.
:
Si la señal de audio tiene un tempo de 120bpm(beats per minute) y un ritmo 4x4, el número de compases en un minuto es 120/4 = 30 compases por minuto.
Por tanto cada compás debe durar 2s. Si se quiere que en 2s entren 4 periodos de la señal periódica, el periodo de esta debe ser 2s/4 = 0.5 s, y por tanto debe tener una frecuencia de 2HZ.
En general, para una señal de tempo tp, en el que se quiere que entren np periodos, la fórmula para obtener la frecuencia es:
Dos implementaciones diferentes para generar este efecto: en el primer caso usando una sola onda periódica ( generada con un LFO) y en el segundo utilizando dos, cada muestra es modulada por un LFO diferente, el elemento IF, reparte las muestras entre una línea y otra.
Figura 37. Implementación generando un Trémolo simple. Imagen tomada de [3] |
Figura 38. Implementación generando un Trémolo doble. Imagen tomada de [3] |
En el siguiente enlace se puede escuchar el efecto de Trémolo, aunque no sea un efecto que se note demasiado si se aprecia que la amplitud del sonido sube y baja rápidamente. Escuchar (Formato WAV - Sonido 6 Tomado de [11])
Compresores de Audio
El compresor de audio actúa sobre la señal amplificándola o dismuyéndola en función de los valores que esta tome. Más concretamente si la entrada tiene una amplitud comprendida en un determinado umbral, la salida es un factor constante multiplicado por la entrada, si se está en otro umbral el factor de multiplicación cambia.
La relación entre la salida y la entrada es una función que es lineal a trozos, con una pendiente determinada en cada umbral.
Las posibilidades del compresor son bastante amplias, normalmente se utilizan para proveer a la señal de la suficiente fuerza si esta es muy baja, y si es demasiado fuerte atenuarla. En este caso estamos ante un compresor normal:
Figura 39. Función de Transferencia de un Compresor. Imagen tomada de [3] |
Los compresores se pueden utilizar para "sostener notas en el tiempo", al tocar una nota llega un momento que esta decae, el compresor puede actuar en este momento para amplificarla y aumentar su efecto durante más tiempo. Otra de las posibilidades en una mezcla de sonido es la de amplificar el sonido de un instrumento que no tenga la presencia deseada en el resultado, haciéndolo más notorio junto con otros.
No se debe confundir el efecto de un compresor con un regulador de volumen, con un regulador de volumen se puede aumentar el sonido o disminuirlo pero no se puede distinguir un umbral para decir, hasta este límite se aumenta y por encima se atenúa o se deja como está.
Si al compresor se le determina un umbral bastante grande tal que si el sonido supera ese valor se le atenúa bastante hasta prácticamente anularlo, se tiene un limitador. Sirve para evitar que los sonidos que han sido amplificados para mejorar el resultado final no excedan un determinado límite y se escuchen con excesiva potencia.
Figura 40. Función de Transferencia de un Limitador. Imagen tomada de [3] |
Una de las aplicaciones más útiles de los compresores es filtrar el ruido de fondo en una señal, pero este filtrado no se realiza en función de la frecuencia, sino que se realiza en amplitud.
Normalmente el ruido de una señal se debe a efectos no lineales de los amplificadores o al ruido debido a la red eléctrica. El ruido tiene la peculiaridad de poseer una amplitud baja comparada con la de la señal de audio, normalmente despreciable, pero puede que dependiendo de la aplicación se necesite eliminar aún más en la mayor medida de los posible. Para eso se utilizan las puertas de ruido, noise gates, que responden a la siguiente función de transferencia:
Figura 41. Función de Transferencia de una Puerta de Ruido. Imagen tomada de [3] |
Como se ve los valores inferiores a 5, son multiplicados por una pendiente menor que 1, según la gráfica de 0.01. Esto hace que si el ruido que ya de por si posee valores de amplitud muy bajos, del orden de miliVoltios, , sea aún más despreciable.
Estos circuitos electrónicos que modifican la amplitud de la señal no responden instantáneamente cuando se supera el umbral determinado, sino que reaccionan unos milisegundos más tarde , cantidad de tiempo pequeña pero del orden de los efectos sonoros que se suelen aplicar:delays, chorus, flanger... Por lo que para analizar mejor estos sistemas es necesario realizar un modelo más realista, teniendo en cuenta estos tiempos de reacción. Una puerta de ruido atenuaba mucho los niveles de tensión inferiores a un umbral y el resto los dejaba pasar tal cual, otra gráfica para entender como funciona la puerta de ruido es la siguiente:
Figura 42. Función de Transferencia de una Puerta de Ruido. Imagen tomada de [11] |
Aquí vemos que si la señ es inferior a un umbral (threshold), la salida es prácticamente nula, en cuanto la entrada supera este umbral, la puerta reacciona dejando pasar por completo la señ pero para ello tardará un tiempo llamado Attack Time, igualmente cuando la entrada disminuye su amplitud hasta ser inferior al umbral, la puerta tardará en percatarse de este hecho un tiempo llamado Hold Time, donde la puerta todaví deja pasar la señ y posteriormente tardará en cerrarse un tiempo denominado Release Time. Uno de los problemas que tiene esta configuración es que el límite Threshold se fija conociendo aproximadamente el valor de ruido en el sistema, pero ¿que pasa si a este ruido se le superpone otro que desconociamos o que no se puede medir y que fluctúe con el tiempo? El resultado no es bueno, pero se puede usar una puerta de ruido con histéresis:
Figura 43. Función de Transferencia de una Puerta de Ruido. Imagen tomada de [11] |