Señal de audio

Existen distintos parámetros que caracterizan a la señal de audio, como son el rango dinámico, la relación señal-ruido, el ruido de fondo, nivel de saturación, los niveles de línea, etc. A continuación se definirá cada uno de estos.

Propiedades de la señal de audio

Se toma como norma que el ancho de banda de una señal de audio está entre los 20 Hz y los 20 KHz. Sin embargo,pocas son las personas que escuchan por encima de los 16 KHz. o por debajo de los 40 Hz. No obstante, la reproducción de frecuencias por encima y por debajo de los márgenes de audición, crean a su vez, frecuencias sumas y restas que entran dentro del espectro audible. Limitar, por tanto, el ancho de banda a frecuencias que aparentemente no escuchamos, limita la riqueza armónica del conjunto. Ese fue uno de los grandes problemas que se encontró la industria del audio digital al principio, pues crear filtros que limitaran el ancho de banda, para no tener que procesar una frecuencia de muestreo muy alta creaba distorsiones de fase que afectaban al programa audible.

En una señal de audio encontramos distintos parámetros fundamentales:

Frecuencia

Una señal de audio está compuesta normalmente por una frecuencia fundamental y sus armónicos. Recordemos que estos últimos son normalmente múltiplos y submúltiplos de una frecuencia fundamental. Es lo que se llama timbre, y es lo que diferencia a dos fuentes de audio con la misma frecuencia fundamental. Como podemos imaginar, al ir sumando frecuencias fundamentales más la suma y diferencia de sus armónicos, más, a su vez, la suma y diferencia de frecuencias que existen por la interacción entre los propios armónicos, crea una forma de onda totalmente compleja con respecto al tiempo y la amplitud.

Amplitud

Observemos que en el espacio de tiempo representado, existen múltiples variaciones de nivel. Desde el punto de vista auditivo, existe un promedio llamado RMS (Root Mean Square) que es el valor medio (eficaz) de una señal alterna. O dicho de otra manera, es la forma matemática que tenemos de expresar la energía que contiene una señal de audio. Si tomamos una onda sinusoidal, el valor RMS es 0,707 veces su valor de pico. Sin embargo, si tenemos una onda cuadrada, ambos valores, pico y RMS son iguales. Es decir, que podemos tener dos señales con el mismo valor de RMS, pero distinto valor de pico, o a la inversa.
Otro de los valores que encontramos en la amplitud de la señal es el valor de pico a pico. Esta es la desviación máxima absoluta de la señal.

Otros niveles importantes son:

Nivel de presión sonora (NPS)

donde  Pascales. Se mide en dB y determina la intensidad del sonido que genera una presión sonora instantánea.

Nivel de intensidad sonora (NIS)

donde  .

Nivel de potencia sonora (NWS)

donde  .

Fase

Con respecto a la fase la definiremos como la posición en la que se encuentra una onda desde que empezamos a contar el tiempo. El análisis de la fase en una señal estéreo es fundamental. Dos frecuencias con la misma amplitud, pero con distinta fase (180º entre ellas), se anularían, con el desastroso resultado que ello conlleva. Si las sumamos desaparecen, pero si la tratamos como una señal estéreo y cada una de ellas la reproducimos en altavoces separados, lo que observamos es que aquellas señales que deberían sonar en el centro lo hacen por separado en cada altavoz. Es un problema, porque si al mismo tiempo está siendo reproducida en un dispositivo mono, por ejemplo una televisión, ésta desaparecería, pero nosotros no nos daríamos cuenta. El fasímetro, o el vectorscopio nos ayudará a monitorizar dicha señal.

Niveles de señal

– Nivel de micro

Amplitud de 1mV. Es muy baja y por lo tanto muy susceptible a ruidos y señales externas.

– Nivel de línea

Es el nivel de una señal de audio utilizada para transmitir las señales analógicas entre los diversos equipos de audio. Tiene entre 0,316V y 1,23V de nivel medio.

– Nivel de potencia

Se trata del nivel de potencia que sale después del preamplificador.

Etapas de amplificación

– Preamplificador

Se utiliza para adaptar la señal de entrada (un micrófono por ejemplo) al nivel de línea. Se amplifica, se procesa la señal y se mezcla para poder entregarla a otra etapa.

– Potencia

Son amplificadores que elevan la señal de línea que les llega, al nivel de potencia.

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