Conversión A/D y PCM

1º año - Sistemas Operativos de Computación
UNIDAD 2 - Conversión analógico - digital

La Unidad 2 comprende aspectos esenciales de la conversión A/D y audio en PCM.

Click aquí parae descargar apunte sobre A/D y PCM 

Los siguientes videos ilustran y complementan el apunte.

El siguiente video ejemplificacon animaciones los procesos de muestreo, cuntización y codificación de la señal. 

El próximo video presenta una explicación resumida del proceso de conversión analógico-digital

Niveles de audio del material generado en una estación de radio

En líneas generales, en radio no acostumbran a trabajar con niveles estandarizados para sus ediciones de audio. No necesita saber mucho de niveles, pues al aire un procesador de audio “hace lo suyo” y “empareja” todo. Menos necesita el operador saber de rango dinámico, algo que al aire no tiene utilidad práctica y por lo tanto se aniquila en pos del “volumen”. Y así es como en muchas radios se trabaja con ajustes que “funcionan” al aire por prueba y error, y no siempre con los criterios más acertados.

Normalización de nivel

En radio, un editor no está obligado a respetar ninguna convención de nivel, por lo cual podría decirse que la normalización de nivel no es muy utilizada. Sin embargo, una buena práctica profesional seria que todo el material generado por una emisora “suene” al mismo nivel. No al aire, sino dentro de la emisora. Y para esto, hay dos caminos:

1. El material se procesa “a oído”, por comparación.
2. Se define un valor RMS y todos los editores normalizan sus mezclas a ese nivel promedio.

Respecto al primer punto, diferencias de hasta +/- 2 dB serán absolutamente aceptables. Pero un vicio muy usual es sobrecomprimir las ediciones, o a veces las voces, buscando escuchar en el monitoreo estudio el sonido compacto y agresivo de la FM. Ese sonido debe ser determinado al aire por el procesador de transmisión, no por el editor. Generalmente los editores abusan de procesos como Normalize RMS (Sound Forge) y los “maximizadores”; Wave Hammer (Sound Forge/Vegas) Ultramaximizer y L1 (Waves). Idealmente, cuánto “apretar” la dinámica del material editado debe ser función del tipo de procesador que posea la radio. En este punto cabe aclarar una confusión bastante común: La NORMALIZACION nada tiene que ver con hacer que un audio suene “fuerte” o “potente”. Utilizar la normalización con ese fin es un error de principiante. 

La segunda opción es la forma más precisa de trabajar -aunque dicha precisión no sea necesaria- normalizando todas las ediciones a un valor RMS dado. Esto no impacta en el sonido en el aire pero hace a la prolijidad interna de la emisora. RMS no es una medición precisa de sonoridad o “volumen”, pero para lo que se necesita en radio es suficiente. 

El procesador de audio de transmisión nada sabe acerca del nivel del archivo de audio. El procesador recibe un nivel de audio desde la consola y trabaja en función de ello. Lo que afecta el comportamiento del procesador es la dinámica del material, si tiene dinámica o está súper-comprimido/limitado. 

Valores normales de trabajo

El nivel al cual los operadores-editores generan el material tiene dos extremos bien definidos que deben evitarse: niveles muy altos de compresión/cliping y material excesivamente bajo (menos de 24 dB RMS medido en SoundForge). Cuando hablamos de nivel, debemos tener en claro las diferencias entre nivel pico y nivel promedio. 

Nivel PICO 

Respecto al nivel de pico, el límite máximo por lógica es el cliping o recorte digital. Demás está decir que es inaceptable una mezcla que presente cliping. 
Conviene que el nivel de pico máximo que no sea 0 dBfs, pues eso generará cliping por overshoot en los conversores D/A y sobre todo si se exporta el material comprimido (MP3).
Un valor apropiado para el material en una radio es pico máximo - 1dBfs (la recomendación si se usa compresión mp3 es -3 dBfs). Pero esto no quiere decir que deba ser -1 dB. Si ningún pico alcanza el máximo establecido no es problema mientras el material cumpla con el nivel de trabajo adecuado. El nivel pico no interesa, pero por lo general la señal alcanzará siempre el nivel de pico máximo. 

Nivel de escucha (RMS)

 El “nivel de escucha” o nivel de mezcla está determinado por el valor RMS o “promedio” del material. Esto es así incluso aunque el editor jamás haya medido el valor RMS de sus audios. En general el editor de radio “comprime”, “maximiza“ o -error de concepto mediante- “normaliza” sus ediciones “para que suenen”. Y en ese “para que suenen”, está llevando los cortes a un valor determinado. 

La duda que se plantea es ¿cuál debe ser ese valor? ¿Cuanto debe “apretarse” la mezlca final? El valor final no debe ser un valor que genere una compresión excesiva, pues eso es tarea del procesador de transmisión. Cuanto comprimir es un tema de discusión para otro artículo, pues es hilar fino y las radios en general no tienen en cuenta estos aspectos. En lineas generales diremos:

 Si la radio tiene un procesador analógico sencillo, tipo M31 o Solidyne 362, rendirán mejor con material que de origen tenga un sonido más compacto (más compresión). 
Si la emisora tiene un procesador digital de alta gama, y sobre todo si trabaja con un sonido muy procesado al aire, no es recomendable ni necesario maximizar en exceso el material generado por la emisora, porque estos equipos responden mejor cuando el material de origen no está comprimido en exceso.

Pero ¿Qué pasa si el nivel del archivo es muy bajo? Depende. Según sea la conexión PC-Consola, típicamente el operador tiene al menos 15 dB de rango de ganancia para corrección del nivel proveniente de la PC. A su vez, si con el fader a tope el nivel resulta bajo, el AGC del procesador tiene entre 10 y 20 dB más de corrección para compensar el nivel al aire. Pero si archivo estuviera generado muy bajo, podría quedar por fuera del rango de corrección operador/procesador y salir bajo al aire. 


CONCLUSIONES GENERALES Y ELEMENTALES:

• Distintos materiales generados en la radio deben sonar al mismo nivel, sea a oído o medido RMS.- 
• No debe estar sobrecomprimido ni mucho menos llegar a cliping.
• No conviene que el nivel de pico sobrepase -1 dB.
• No debe estar muy bajo pues puede quedar por fuera de los rangos de corrección del operador/AGC del procesador. 

Puesto en valores:

• Valores RMS de entre -16 a -13 dB RMS son aceptables. 
• Valores entre -13 y -10 dB RMS en general indican una fuerte compresión.
• Valores menores a -10 dB RMS indican una compresión excesiva, desaconsejada pues genera un sonido muy fuerte pero "ahogado" que no podrá ser "mejorado" por el procesador de aire. 

• (valores RMS medidos en SoundForge)

En el siguiente enlace se explican con más detalle aspectos de la normalización RMS.

A continuación dos ejemplos reales de radios de distinta índole. Una AM que cuenta con procesador avanzado en su cadena de audio, y una FM que cuenta con un compresor analógico convencional de bajo costo.

Captura de un corte artístico AM LA RED - Nivel pico -4 dB / RMS -16 dB

Clic para escuchar/descargar (corte original de la radio)

Captura de un promo FM En Transito - Nivel pico -0.2dB / RMS -11 dB

Clic para escuchar/descargar (corte original de la radio)

A continuación, los cortes anteriores se procesaron con un mismo software de procesado de audio STEREO TOOL para emisoras de radio.

corte artístico AM LA RED (audio procesado, tal como llega al transmisor)

promo FM En Transito (audio procesado, tal como llega al transmisor)

Lecturas complementarias:

Loudness means nothing on the radio

A new way to monitor signal level

Editores y plug-ins de uso libre para edición de audio

Por Pablo Spinelli

Para reemplazar software comercial de edición de audio por aplicaciones gratuitas de uso libre, debemos concentrarnos en los editores propiamente dichos, y en los plug-ins de efectos y procesos.

En el siguiente documento se detallan las deiferencias entre 4 editores de  forma de onda: Audacity; PowerSound; Acoustica Basic; Wavosaur. Estos dos últimos pueden reemplazar a Sony SoundForge en todas sus funcionalidades básicas y en muchas de las avanzadas.

Tabla comparativa editores de uso libre

En general estas aplicaciones tienen pocas o muy básicas herramientas para efectos y procesado, por eso es fundamental el soporte para plug-ins. Convengamos que las herramientas disponibles en SoundForge tampoco son avanzadas, siendo necesarios unos cuantos plug-ins para trabajar con comodidad. (Pitch y Time-Stretch son dos funciones avanzadas difíciles de reemplazar).

Existen muchas y muy buenas herramientas VST. Las siguiente es una selección que realicé de un relevameinto de unas 100 alternativas. Compiladas en dos archivos RAR y en descarga directa... ¡bon apetit!

Plug-ins VST de uso libre: Dinámica, Ecualizadores y Filtros

Plug-ins VST de uso libre:  Eco, coro, reverberación y efectos

En cuanto al software multipista, REAPER es una muy completa DAW (Digital Audio Workstation) que con excelente soporte VST, envíos y una sólida interfaz reemplaza cómodamente a Sony Vegas para montaje de sonido.

Cockos Reaper: editor multipista

En el siguiente sitio se pueden encontrar otras herramientas de licencia GNU.

http://www.audiopluginsforfree.com/

Nota sobre los plug-ins VST

Las aplicaciones VST son librerías (archivos .dll) que se instalan en una carpeta del sistema. Algunas tienen un archivo instalador (.exe) que copia las librerías VST a las carpetas correspondientes; pero muchos plug-in se distribuyen directamente como archivo .dll y para instalarlo hay que copiarlo manualmente. 

La carpeta en donde se copian las .dll es un dato clave; pues suelen haber más de una ubicación; y en general es necesario configurar en las aplicaciones (Nuendo, SoundForge, Wavosaur) la ubicación de estas carpetas para que el programa cargue los plug-ins. 

• Si el plug-in tienen instalador, ejecutarlo y prestar atención a la carpeta destino. Hay plug-ins que presentan versiones para Windows de 32 y 64 Bits. Si tu sistema es 64 bits atenti que habrá más de una caepeta con VST. 

• Si el plug-in es una (o varias) dll's. copiarlas manualmente a una ubicación determinada, por ejemplo C:\Archivos de Programa\vstplugins. Conviene crear una subcarpeta para cada plug-in cuando un mismo plug-in tiene varias dll's o incluye archivos de documentación. Si se trata de una única dll, se puede copiar directamente en la carpeta 'vstplugins'.

Las ubicaciones típicas para los VST son:

C:\Archivos de Programa\Steimberg\vstplugins

C:\Archivos de Programa\vstplugins

y en Win 64:

C:\Archivos de Programa (x86)\Steimberg\vstplugins

C:\Archivos de Programa (x86)\vstplugins

Nota: Algunos instaladores copian las dll en "Program Files" a pesar de que nuestro Windows esté en castellano. Ojo con este detalle si instalan un plug-in y no aparece.

Ventana de configuración, opciones VST en Sony SoundForge

Compresión dinámica

Dos videos realizados por miembros de la comunidad HISPASONIC, que resumen con claridad la acción de la compresión dinámica.

Sist. Operativos de Computación - Procesado y edición de audio

1º año : Sistemas Operativos de Computación

Procesado de audio digital

Apunte relacionado a la edición y procesado de audio. Si bien se basa mucho en herramientas de SoundForge, todos los conceptos desarrollados en este apunte son basamento teórico aplicacble a cualquier software, e incluso hardware.

Click aquí para descargar el apunte

Compresión multi-banda

Excelente artículo sobre compresión multibanda (en inglés)

https://www.soundonsound.com/sos/aug02/articles/multiband.asp

Espectro electromagnético

Dos diagramas que exponen el espectro electromagnético. Noten que las ondas sonoras, que es desde donde partimos en la explicación en clase, no son están dentro del espectro electromagnético, pues su naturaleza es diferente. 

El espectro electromagnético

El espectro electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de todas las radiaciones electromagnéricas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.

El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo.

http://www.espectrometria.com/espectro_electromagntico