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Puertas de Ruido – Noise Gate

¿Qué es una puerta de ruido? (Noise Gate)

Una puerta de ruido es un tipo procesador de audio que se usa para atenuar la señal de audio cuando su nivel cae por debajo de un umbral (threshold) determinado por el usuario. Modifica la envolvente acústica.

En este enlace se explica que es la envolvente acústica y la importancia que tiene su conocimiento para usar bien las puertas de ruido y compresores.

Una puerta de ruido tiene dos estados básicos: Abierto y cerrado. Cuando la amplitud de señal se encuentra por debajo de la amplitud establecida por el umbral (threshold), la puerta se mantiene cerrada y no deja pasar la señal. Cuando la amplitud de la señal es mayor que la amplitud establecida por el umbral, la puerta se abre y deja que la señal de audio pase libremente a través de ella.

Abierto y cerrado son los modos básicos de funcionamiento pero utilizando los distintos controles de es recurso se puede dar forma a la señal. Por ilustrarlo, la puerta puede configurarse para que solo «deje pasar balones pero las pelotas de tenis y canicas no pasan, etc. Es decir, la puerta puede estar entreabierta y dejar pasar el sonido atenuado entre 20 Hz y 22 kHz, o podemos poner una rejilla (Filtro) y decidir que por ejemplo solo dejamos pasar los sonidos entre 200 Hz y 5,5 kHz. O mejor, que los sonidos en la frecuencia de 5,5 kHz solo puedan pasar si superan cierto SPL y si no llegan al umbral los atenuamos un poco o mucho, lo que nos convenga. Los controles básicos que se suelen encontrar en las puertas de ruido son los siguientes:

  • Threshold (medido en dB): Especifica el punto en el que se abre la puerta
  • Attack (medido en mS): Tiempo que la puerta tarda en abrirse completamente una vez se sobrepasa el umbral
  • Hold (medido en mS o S): La cantidad mínima de tiempo durante el cual la puerta se mantiene abierta después de que se haya superado el umbral.
  • Release (medido en mS): Tiempo que la puerta tarda en cerrarse completamente después de que la señal caiga por debajo del umbral.

Al igual que un compresor, una puerta de ruido tiene una señal en la «cadena lateral» (Sidechain – S/C) que se utiliza para controlar el comportamiento de la señal que se quiere procesar.
En una puerta, Sirve de disparador (trigger) En el uso normal con los filtros ajustados en sus posiciones finales – de modo que no tengan ningún efecto – la señal de disparo es idéntica a la señal de entrada.

Cómo configurar la puerta de ruido de la soundcraft SI expresion 1 como De-Esser

La puerta de ruido de la Soundcraft incluye una sección de Filtro Sidechain (S/C LPF S/C HPF) cuya fuente es interna. Esto permite controlar qué rango de frecuencia se compara con el nivel de umbral. Por ejemplo, se puede limitar el rango de la cadena lateral a sólo las frecuencias vocales ‘Ess’. Junto con un umbral cuidadosamente establecido, esto actuaría como un De-Esser de banda ancha efectivo.

Para configurar un DE-Esser en la Soundcraft expresion 1 usaremos los filtros LPF y HPF que tenemos en S/C (Sidechain) interna.

No es necesario asignar ninguna entrada a la S/C. La fuente (source) de la cadena lateral es interna. Si no activamos ninguno de los filtros, es decir, los dejams situados en 20Hz y 22kHz la señal del disparador (Key o trigger) será idéntica a la de la señal principal y la puerta operará sobre todo el ancho de banda de la señal atenuando el ruido de fondo la cantidad de dB que hayamos establecido en DEPTH.

Para funcionar como De-Esser habrá que experimentar para encontrar los valores adecuados:

ATTACK. Tiempo en ms que tarda en abrirse la puerta.

RELEASE. Tiempo en ms que tarda en cerrarse

DEPTH. Cantidad de atenuación en dB que se aplica a la señal que no se deja pasar por la puerta cuando está cerrada. Este es un control importante. Podemos cortar todo el ruido de fondo (-60dB) o atenuarlo un poco (-3dB) De este modo elegimos cuan cerrada queda la puerta. Podemos dejarla totalmente cerrada o solo un poco.

THRESHOLD. Umbral en dBfs ( decibelios en la escala completa) o punto en que la puerta se abre.

S/C LPF. Aquí decidimos que frecuencias tienen que tener mas SPL para que puedan pasar por la puerta. Si por ejemplo establecemos el filtro en 5,5 kHz estamos pidiendo a la puerta que junto con THRESHOLD qué dejamos pasar y con DEPTH qué hacemos (cuanto atenuamos) con señal de 5,5 kHz que que no dejamos pasar.

El compresor de audio

Guía de compresores de audio

¿Qué es un compresor de audio?

Es un control automático de volumen o nivel.

El compresor se encarga de bajar automáticamente el volumen cuando sobrepasa ciertos parámetros que han sido establecidos de antemano para evitar que  el rango dinámico de dicho elemento controlado  se salga del plano.

Esencialmente, la compresión es la manipulación dinámica de la señal de audio. Es un procesador automatizado que cambia la señal de salida. A medida que entra más señal, el compresor baja la señal que sale. Con menos señal de entrada,  se atenúa menos o no se atenúa en absoluto.

La arquitectura del compresor

Para entender lo que hace un compresor necesitamos conocer como funciona internamente. Consta de dos circuitos básicos:

  1. Un procesador, que modifica la señal de audio. VCA
  2. Un circuito de detección  que le dice al procesador cómo debe actuar. Este circuito se denomina también sidechain o cadena lateral

Esquema de compresor

Cuando enviamos una señal de audio a un compresor la señal se divide y viaja por dos caminos al mismo tiempo. Por uno de los caminos viaja hasta el procesador y por el otro hasta el circuito de detección también conocido como “sidechain” o cadena lateral. Esta cadena lateral es una serie de circuitos que están al «lado» de la señal principal, y determinarán lo que compresor tiene que hacer con la señal principal.

Básicamente el procesador es un atenuador que reduce la señal cuando el circuito de detección se lo dice. Además consta de una serie de controles externos que le dicen como tiene que hacer dicha atenuación.

Umbral (Threshold)

El umbral se refiere al nivel por encima del cual actúa el compresor.  Es importante entender  que la acción de compresión está dictada por el lugar donde se establece el control de umbral. Si, por ejemplo, establecemos el umbral por encima del pico más alto de nuestra señal, ningún otro parámetro importará porque el compresor simplemente no hará nada. Por el contrario, si el umbral se establece muy bajo, los parámetros de atenuación tendrán un efecto inmenso en el resultado ya que el compresor actuará constantemente en toda la señal.

Ratio

Esta función le dice al procesador cuanto tiene que atenuar la señal. El ratio funciona en relación con el umbral. Si, por ejemplo, nuestra seña alcanza un máximo por encima del umbral, el ratio indicaría cuánta atenuación se aplicaría a la señal en términos de cuan cerca del nivel de umbral quedará la señal resultante. En otras palabras, un ratio de 2: 1 reduciría el nivel de señal hasta la mitad del nivel de umbral, mientras que un ratio 3: 1 reduciría la señal dos tercios  hacia el nivel de umbral, y un ratio infinito traería la señal hasta el nivel del umbral.

Ataque (Attack)

Este es el primer control de tiempo. Este control dicta al procesador  la velocidad a la que tiene que aplicar la atenuación sobre la señal. El ataque se refiere a la velocidad de la aplicación de reducción de ganancia, no al tiempo que le toma al compresor actuar.

Liberación (Release)

Segundo control de tiempo, Este control dicta a el atenuador  cuan rápido libera  la señal y le permite volver a un estado no procesado. Esta es una parte muy importante de cómo se formará la señal resultante. Por ejemplo, digamos que nuestro compresor se libera muy lentamente. Eso significa que después de que el compresor se dispare, habrá una incremento audible de la señal a medida que se reduzca la atenuación. Si la liberacion es rápida es posible que escuchemos un artefacto que se conoce como «bombeo».

En las voces, en particular, una liberación rápida hará que surjan todos los ruidos de la boca y respiracion y esta es la razón por la que el bombeo a veces se denomina indistintamente «respiración». los tiempos rápidos de liberación provocarán ruidos ambientales que pueden sentirse como si  el sonido estuviese “respirando» dentro y fuera. De cualquier manera, es un efecto indeseado. Si la liberación es extremadamente rápida es posible obtener cambios de amplitud dentro de la forma de onda de una señal. Esto se denomina intermodulación y tiende a ser más pronunciado en los sonidos de baja frecuencia (ya que estos sonidos tienen las formas de onda más largas).

Rótula  (Knee)

Es fácil pensar en un compresor como un dispositivo lineal: la reducción de ganancia se aplica igualmente en relación con la amplitud de la señal entrante. Sin embargo, cuando trabajamos con dispositivos físicos y analógicos, estamos sujetos a las leyes de la física. El umbral es en realidad un punto de equilibrio y no un punto definitivo en el que el compresor actúa o no.

Así que a medida que los niveles de voltaje comienzan a acercarse al umbral que hayamos establecido, el compresor comenzará a reaccionar, lo que significa que en la mayoría de los sistemas analógicos se aplicará un grado de reducción de ganancia antes de que el nivel de señal efectivamente supere el umbral. De manera similar, la función de reducción de ganancia no funcionará linealmente, sino que responderá asintóticamente al nivel de señal por encima del umbral. Esto significa que cuanto más se exceda el umbral del nivel de la señal, más difícil será que el compresor comience a frenar. En la mayoría de los sistemas, la relación realmente define la pendiente de esta curvatura, y el umbral en realidad se refiere al punto de inflexión de la curva.

Vamos a describir cómo funciona en un sistema digital porque eso es un poco mas fácil de entender. En el mundo digital, no estamos sujetos a las leyes de la física ya que podemos programar nuestras propias reglas. Aquí, podemos programar una cantidad perfectamente lineal de reducción de ganancia que comienza exactamente en el punto de umbral y funciona de acuerdo con la relación en todo momento.

Podemos imaginar esto como un nivel de señal que aumenta con el tiempo, alcanza el umbral y luego forma ángulos agudos para producir una línea menos empinada. Entonces, si estamos a cuatro decibelios por encima de nuestro umbral, o treinta, la cantidad de reducción será exactamente de acuerdo con la relación. La compresión 4: 1 funcionará como compresión 4: 1 sin importar lo alta que sea la señal. Esto se llama compresión «Hard Knee». A veces no queremos esto. A veces podemos obtener resultados mejores musicalmente si suavizamos la rótula. Esto significa que nuestra compresión entrará en acción a medida que se acerque gradualmente al umbral, y una vez que sobrepase el umbral, responderá al aumentar la fuerza en relación con el nivel de la señal. En este ejemplo, una relación de 4: 1 puede actuar como un compresor 2: 1 cuando solo estamos a unos pocos dB por encima del umbral, pero puede funcionar como un compresor 10: 1 cuando estamos sobrepasando el umbral.

El beneficio de la compresión de rotula dura es que actúa de manera uniforme sobre la señal. Y el problema es que el compresor está encendido o apagado, por lo que puede crear un cambio notable entre los estados de neutralidad y atenuación. El beneficio de la compresión de rótula suave o soft knee  es que entra y sale del estado de reducción de ganancia sin estridencias, haciendo que la acción de compresión sea menos obvia. El problema se presenta en este caso con los sobreimpulsos rápidos que harán que la compresión sea menor de lo deseado cuando se ha programado una relación de compresión alta  y produciendo un efecto de compresión mucho más notable.

Cuando la rótula  es ajustable, podemos controlar lo gradual queremos que sea esta transición. Como regla general, cuanto más percusivo sea un elemento (como los baterias, bombos, etx), más sentido tendrá la compresión hard knee , y cuanto más «conectado» sea un elemento (como las voces), más sentido tendrá la compresión soft knee.

Cadena lateral (Sidechain)

Algunos compresores tienen rutas externas de cadenas laterales. El propósito de la cadena lateral es poder enviar una copia de la señal original y procesarla fuera del compresor ( por ejemplo con un ecualizador) para después de modificada retornar al circuito de detección del compresor. Está señal modificada o señal de control será la que  active el compresor produciendo los cambios en la señal original que se han establecido de antemano.

Compresor de audio con cadena lateral
Ejemplos de uso

Control de popeo y sibilancía por cadena lateral.
Ciertos personas tienden  a marcar en exceso las eses, provocando el efecto que se conoce como sibilancia (seseo). Se puede utilizar la cadena lateral para introducir en el circuito de detección una copia de la señal y acentuar frecuencias de sibilancia,  de forma que el compresor  sea más sensible a éstas. Para conseguir este efecto en la copia de la señal insertamos un ecualizador  y aplicamos una  ganancia a la región de 3.5-8 kHz de unos 10 dB. De esta manera la compresión se producirá 10 dB antes en los sonidos que normalmente son sibilantes. En el compresor hay que establecer unos 5 dB de compresión, usando tiempos de ataque más bien rápidos.

Normalmente el fabricante nos proporciona una salida de cadena lateral, que es una copia de la señal de entrada y que nos facilita llevarla al ecualizador  u otro equipo. A veces la entrada y salida de la cadena lateral están en un mismo conector estéreo de 1/4″. El gráfico ilustra la configuración requerida.

La sibilancia también es posible controlarla con una puerta de ruido. En este enlace puedes las posibilidades de control de sibilancia de la soundcraft SI expresion 1

Compresión de «popeo»
Es básicamente lo mismo que la compresión de sibilancia, solo que referido a los «pops» de manejo de micrófono. Para conseguirlo haremos de la misma forma que con el control de sibilancia pero en este caso acentuaremos las frecuencias alrededor de 50 – 200 Hz.

High Pass Filter y Low Pass Filter (HPF – LPF)

Guía de filtros de paso

¿Qué es un filtro?

Un filtro de  es un dispositivo electrónico utilizado en los equipos de audio y que  sirve para atenuar la señal desde una frecuencia determinada hacia adelante o atrás. También sirve para crear una banda de frecuencias usando dos filtros a la vez.

Conceptos clave de los filtros de paso:

Punto de corte
El punto de corte es el punto en el que la señal cae 3 dB sobre la banda de paso. Por debajo del punto de corte el filtro incrementa la atenuación.

Pendiente de Atenuación
Por ejemplo si se aplica una pendiente de 6 dB/oct, el filtro atenuara 6 decibeles cada duplicación de la frecuencia, ya sea como pasa bajos o altos.
Es decir si tenemos un filtro pasa altos, con frecuencia de corte en 80 Hz, a 40 Hz habrá 6 decibeles menos, a 20 Hz 12 decibeles menos y así sucesivamente.

High Pass Filter (Low Cut Filter) Filtro paso alto o filtro de corte de bajos

Filtro paso alto

Por que usar un HPF.

En las escenarios se pueden producir ruidos de baja frecuencia, ruidos de pisadas, murmullos de fondo y vibraciones que pueden llegar a los micros a través de los pies de micro, de ahí a la mesa de mezclas y a los amplificadores y finalmente a los altavoces. Ese sonido de fondo, de entre 5 y 30 Hz no puede ser reproducido por la mayoría de los sistemas de sonido pero consume recursos del amplificador reduciendo el headroom y aumentando la tendencia del amplificador a distorsionar con los picos de señal del programa.

Los sonidos de baja frecuencia fuera del rango de trabajo del altavoz provocan que tenga que moverse excesivamente (excursión) destruyendo la membrana  del altavoz e incrementando drásticamente la distorsión.

Incluso si el micro es sostenido en la mano y tiene una buena protección anti golpes el viento provocado por la respiración del hablante puede inducir un ruido de baja frecuencia de entre 40 Hz y 70 Hz.

Estos son los motivos por los que es muy recomendable usar un filtro de paso alto o de corte de bajos (HPF – Low Cut Filter)

Ejemplo: usando unos altavoces Electrovoice Sx300 vemos en las características técnicas que el punto donde decae  3 dB la respuesta en graves es 80 Hz. Así que podemos fijar ese punto como óptimo para no provocar distorsiones (Especialmente en los altavoces destinados al cluster de graves en los que se ha eliminado el filtro propio del altavoz).  Toda señal que se procese y se envíe a los altavoces por debajo de 80 Hz puede añadir distorsión y provocar daños al mismo.

Por otro lado al carecer de tweeter toda señal que se envíe por encima de los 2,5 kHz excede la capacidad de woofer.

El altavoz electrovoice sx300 monta un woofer modelo DL12-BFH cuya respuesta de frecuencias es de 60 Hz a 2,5 kHz.

El box-tunning es 83 Hz

Rango de trabajos de otros modelos de altavoces:

ATEIS MESSENGER XL: 100 Hz 18000 Hz

JBL VRX928LA: 75 Hz 20000 Hz