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Analizadores de espectro explicados

Analizadores de espectro explicados

En el artículo sobre filtros de audio hicimos mención al uso de analizadores de espectro como herramienta de apoyo para nuestras decisiones a la hora de filtrar, ecualizar y para asegurarnos de poder obtener mezclas trasladables a distintos sistemas de sonido.

Si bien los analizadores de espectro son  una herramienta muy poderosa cuyo manejo nos servirá de mucho para lograr mejores resultados, el hecho de que la mezcla se “vea” correcta en el analizador de espectro no quiere decir que la mezcla es correcta artísticamente hablando.

El uso correcto de los analizadores nos dará una pauta de donde estamos parados en terminos de nivel por  frecuencia. Veamos de que se trata:

¿Qué son?

Son dispositivos  de medición que nos permiten ver gráficamente que es lo que sucede con la frecuencia en el tiempo, en términos de nivel, con una señal determinada. Dado que se trata de un análisis de la frecuencia adquieren el nombre de analizadores de espectro.

Recordemos que el espectro en el audio es el equivalente al contenido frecuencial de una fuente o mezcla.

¿Para qué sirven?

Sirven para tener una medición objetiva de lo que sucede con nuestras señales de audio en términos de la frecuencia. El verdadero valor que tienen es que la medición no se ve afectada por lo que sucede en la sala, con nuestros monitores o en la posición que nos encontremos dentro de la misma, ya que se trata de una medición eleéctrica de la señal.

Además nos brindan información crucial sobre el ruido que podemos estar teniendo en alguno de nuestros procesos de inserción, ya sea con plugins o con procesadores de hardware. Muchas veces los plugins de   simulaciones de circuitos analógicos poseen ruido que se nos puede pasar por alto o no escucharlo, sin embargo al usar un analizador se nos facilita la localización de donde pueden estar nustras fuentes de ruido y por lo tanto mejorar el nivel de ruido de nuestras mezclas.

Por ese motivo es que son una herramienta muy importante para apoyarse al momento de mezclar, masterizar o hacer sonido en vivo/ refuerzo sonoro. Con un analizador de espectro aplicado en el master fader por ejemplo podemos ver el comportamiento de todas las señales que componen nuestra mezcla por separado, al escucharlas en solo y tomar decisiones de filtrado, EQ sabiendo lo que está pasando realmente.

¿Cómo funcionan?

Los analizadores de espectro funcionan dividiendo el espectro en grupos de frecuencias, para después aplicar un proceso matemático llamado Transformada Rápida de Fourier o FFT (Fast Fourier Transform), que transforma una señal del dominio de la frecuencia al dominio del tiempo y viceversa.

En el caso del audio lo que hace es tomar la señal que está en el dominio del tiempo que sería la música en el tiempo y la transforma en las distintas frecuencias que la componen.

El resultado es un valor dado de voltaje por cada frecuencia o grupo de frecuencias, que se grafica en el programa y nos muestra la distribución frecuencial o espectral de la música o señales que componen la mezcla en tiempo real.

¿Dónde se colocan?

En el contexto de mezcla se suelen colocar como inserción en el último lugar de nuestra cadena del master fader si es que tuviera procesamiento, lo mismo aplica para la masterización.

Se suele usar de esta manera ya que si queremos ver que sucede con un canal en particular de nuestra mezcla, tan solo tenemos que colocarlo en solo y como el master fader recibe las señales de todos los canales se estaría analizando.

Como interpretar un analizador de espectro

Una de las cosas más importantes a la hora de hacer una lectura correcta de un analizador de espectro es saber que es lo que nos tiene que mostrar. En el análisis del tipo FFT  vamos ver  la parte eléctrica de la señal de audio, con lo que tenemos que saber interpretar lo que pasa para sacarle el provecho máximo a la herramienta.

Tenemos entonces que  entender como funcionan nuestros oídos en términos de frecuencia primero. Los oídos, no tienen una percepción “lineal” de la frecuencia, es decir a ciertas frecuencias, las bajas, es más preciso y cambios pequeños de frecuencia son percibidos. En cambio en las frecuencias agudas no tiene la misma precisión y le es difícil distinguir cambios pequeños en esas zonas.

Para ejemplificar esto prueben generar en su D.A.W un tono puro, o señal sinusoidal, de por ejemplo 100 Hz y una de 110 Hz. Memoricen el salto frecuencial y generen una señal de 1000 Hz y una de 1010 Hz , escuchando que es lo que pasa. Lo que notarán es que el salto entre 100 y 110 Hz es notorio, en cambio cuando nos pasamos a los 1000 Hz el mismo salto frecuencial casi que no se percibe.

Ejemplo: En el ejemplo audible podemos escuchar primero una señal sinusoidal de 100 Hz seguida de una de 110 Hz, luego una de 1000 Hz, seguida de 1010 Hz. Nótese el salto frecuencial entre las primeras dos señales, de baja frecuencia y el salto entre las últimas dos apenas perceptible.

Lo que tenemos es que el oído tiene una percepción que se asemeja a una respuesta logarítmica en lo que a la frecuencia respecta y más específicamente el oído asocia las frecuencias por intervalos de octava frecuencial. La octava corresponde al doble de la frecuencia anterior.

Por ejemplo si empezamos en el límite inferior de la audición, los 20 Hz, la octava siguiente son 40 Hz, la siguiente 80 Hz, 160 Hz y así sucesivamente hasta llegar hasta los 20 000 Hz que corresponden al límite superior audible. Veamos las octavas frecuenciales y los  saltos frecuenciales entre ellas:

Octavas frecuenciales en Hz:

20           40           80         160          320          640          1280          2560          5120          10240          20480

Saltos frecuenciales entre octavas en Hz:      

20            40            80           160          320        640           1280          2560           5120            10240

¿Que tiene todo esto que ver? La respuesta es mucho. Como vimos antes el oído relaciona las frecuencias por octavas con lo que a frecuencias bajas los saltos son pequeños; por ejemplo de 20 a 40 Hz hay un salto de 20 Hz ( si lo ponemos de otra forma hay un salto de 20 frecuencias).

En cambio desde 10240 a 20480 Hz, hay un salto de 10240 frecuencias o Hz, significativamente más. Esta es la razón por la que el oído es mucho menos sensible en altas frecuencias y es debido  a que asocia una gran cantidad de frecuencias y no distingue mucho lo que hay entre ellas.

Ahora bien con esto último en mente llevemoslo hacia el funcionamiento de los analizadores. Ya que estamos midiendo la parte eléctrica de la señal, en realidad estamos midiendo potencia eléctrica. Lo que importa de esto es que cuando duplicamos la potencia se incrementa en 3 dB el nivel.

Esto último adquiere significado ya que si nos fijamos en los saltos frecuenciales que mencinamos; en cada octava que subimos duplicamos la cantidad de frecuencias, por lo tanto la cantidad de potencia. Entonces cada vez que subimos de octava hay un incremento de 3 dB en el nivel percibido.

Lo que quiere decir todo esto es que si en el analizador vemos una línea recta, lo  que en realidad vamos a escuchar es un sonido con mucha energía en agudos, ya que vimos que al subir en octavas aumenta en 3 dB el nivel por cada octava hacia arriba.



El ruido blanco y el ruido rosa

Ruido blanco

El  tipo de señal que va a ser representada como una línea recta es el ruido blanco, que como característica tiene igual cantidad de energía en cada frecuencia. Es decir la misma energía en 20 Hz, en 21, 22, etc. Por lo tanto este ruido va a tener el incremento de 3dB por octava y se va a escuchar con mucha energía en altas frecuencias.

Por lo tanto el ruido blanco es una señal con todo el contenido espectral o frecuencial y con igual energía por frecuencia, lo que lo convierte en una señal eléctricamente plana. Si bien este ruido es útil en aplicaciones de audio no lo será para referir nuestras mezclas con él. Para eso nos vamos a apoyar en el ruido rosa.

Ejemplo: Ruido blanco, nótese que se escucha con muchos agudos.

 

Ruido blanco analizador FFT

Vista del ruido blanco en el analizador de espectro. Observar la representación lineal en el gráfico.

Ruido rosa

El ruido rosa es un ruido que tiene igual cantidad de energía por octava frecuencial y por lo tanto se escucha plano, se escucha con igual o similar cantidad de energía en bajos, medios y agudos. En esencia este ruido es el ruido blanco al que se le aplico un filtro pasa bajos con una pendiente de 3 dB por octava.

Lo que vamos a ver en la representación gráfica del analizador de espectro es una línea que desde los bajos a agudos tiene una pendiente o caída de 3 dB por octava.

Lo que tenemos que hacer es buscar que nuestras mezclas se parezcan en el contenido o distribución espectral al ruido rosa, para obtener una mezcla plana. Buscar que nuestra mezcla sea plana o neutral es muy importante ya que es lo que va a permitir que cuando llevemos a otro sistema la música se escuche bien siempre, sin excesos o falta de energía en las distintas zonas  frecuenciales.

 

Ruido rosa analizador FFT

Vista de ruido rosa en el analizador de espectro. Observar que la representación gráfica tiene una pendiente hacia las altas frecuencias.

Parámetros del analizador de espectro

Vamos a tomar en cuenta un analizador del tipo FFT y desglosaremos los parámetros que necesitamos conocer. Para el ejemplo veremos el analizador de RND XL Inspector, veamos:

  • FFT Size:  Este parámetro controla la precisión del analizador. Cuanto mayor sea el número de la FFT más preciso se hace el análisis y sobre todo en bajas frecuencias , que son las más cruciales.Por lo general un tamaño de 8192 muestras son suficientes para manejar y analizar música. Al aumentar el tamaño de la FFT es mayor el procesamiento que requiere el análisis.En otros programas que contienen analizadores de espectro como el Izotope Ozone hay que ir a opciones, espectro y seleccionar en el window size los 8192, para el análisis musical. Lo mismo sucede si estamos por ejemplo en el Insight de Ozone. Para acceder a las preferencias hay que ir a opciones y a spectrogram y luego seleccionar el FFT Size de 8192 muestras.
    FFT Size

    Vista de la opción FFT Size en un analizador de espectro. Notesé la selección de 8192 puntos que es la óptima para música.

    Ozone FFT

    Vista del analizador de espectro incluido en el ecualizador de Ozone de Izotope. Se resalta en rojo la opcón para elegir el tamaño del FFT.

  • Peak y Peak Hold: Esta función nos permite analizar los sonidos con alto contenido en transitorios/transientes, como por ejemplo una batería acústica o percusiones. En ese caso hay que llevar el analizador hacia el modo peak de visualización.En este modo se nos presenta una visión mucho más rápida del espectro y podemos observar que sucede con este tipo de señales en especial en las bajas frecuencias. Con la función peak hold nos mantiene el valor máximo que alcanzaron las señales.
  • Average: Esta es la función que debemos activar cuando queremos analizar material con contenido rms principalmente. Por ejemplo voces, guitarras, pianos, bajos y todo instrumento con envolventes largas.Lo que nos muestra el gráfico es lo que sucede en un cierto periodo de tiempo, el promedio de la señal. Por lo general al activar este tipo de medición tiene un tiempo de integración la señal y luego se nos presenta la visualización.
  • Vista Logarítmica y linear: Este tipo de análisis nos va a servir para analizar las bajas frecuencias ya que se asemeja el gráfico a la respuesta del oído o a como escuchamos.Si por el contrario queremos ver que es lo que pasa en altas frecuencias tenemos que pasarnos a la vista en modo linear, que nos proporciona una mayor definición del gráfico en altas frecuencias, ya que dota de mayor espacio para su visualización por que divide la frecuencia linealmente.

    Analizador FFT en modo lineal

    Ejemplo del analizador de espectro en modo lineal. Se puede observar que la parte de la frecuencia, que se encuentra abajo se divide equitativamente.

  • Weighting: Algunos analizadores nos permiten usar las curvas de contornos A, B o C para visualizar la medición del espectro. Cuando activemos alguna de estas curvas vamos a poder ver que es lo que sucede a bajo nivel, Curva A, a nivel medio B y a niveles altos de presión sonora C.Para mediciones normales es buena idea que no existe ninguna curva de contorno y esté el analizador en su respuesta plana.

 

Analizador FFT

Vista del analizador de espectro con sus diversos parámetros.

Conclusiones

Los analizadores de espectro son una herramienta muy poderosa de visualización del espectro frecuencial de las fuentes que componen nuestra mezcla y de la mezcla entera.

Nos sirven de apoyo para nuestras decisiones de filtrado, ecualización y para visualizar la respuesta tímbrica de distintos instrumentos o fuentes sonoras. Al usar un analizador podemos saber a ciencia cierta que porción de la señal que estamos mezclando es ruido de bajas frecuencias y cual es necesaria conservar.

Por otro lado es crucial comprender el funcionamiento de los analizadores y en especial de los de FFT y saber como se tiene que ver una mezcla si tiene una respuesta plana. Para esto nos ayudamos con el ruido rosa que es el ruido que corresponde con una escucha plana.

Como mencionamos al comienzo el usar correctamente un analizador de espectro no nos garantiza que nuestra mezcla suene bien. Si no mas bien es una herramienta que nos permite tomar decisiones con mejor criterio, en especial si no estamos seguros de nuestro sistema de monitoreo o de la respuesta acústica de la sala.

Tal como decimos siempre prueben esta herramienta vean sus distintas funciones y saquen sus propias conclusiones para poder empezar a usarlas en sus producciones.

15 Comentarios

  • […] Analizadores de espectro explicados […]

  • exelente explicacion de un profesional que hace bien las cosas.

  • Gracias Nelson por las palabras y por leer, espero que puedas usar estas herramientas en tus producciones!!

    Un saludo.

    • excelente muy buen tutorial .gracias jorge

    • Gracias por tus palabras Omar. Un saludo

  • QUE BUENO JORGE, QUE AGRADECIDO DE VER LAS COSAS CON CLARIDAD GRACIAS A TU GENEROSA EXPLICACION

    • Gracias a vos Arsenio, espero que los consejos te ayuden a sacar adelante tus mezclas.

  • Muy bueno! lo voy a empezar a implementar. Muchas gracias!

    • Sin duda una gran herramienta a la hora analizar una mezcla objetivamente, desde la parte eléctrica de la señal.

      Gracias por leer y suerte con los analizadores!!

  • La verdad muy buena explicación, al igual que otras que has publicado, felicitaciones!

    • Hola Gonzalo, gracias por leer y comentar el blog!!

      Me alegra mucho que te haya servido la explicación, espero puedas aprovechar esta herramienta!!

      Un saludo y gracias.

  • Jorge es nuecomo esto para mi .. me gustaría más información sobre la señal Rosa . Hay cosas k no comprendo . Cabe la posibilidad de hacer un Vídeo sobre esto ? …. la verdad es que estoy aprendiendo muchas cosas desde k te e encontrado. Te animo a que hagas tutoriales de Vídeo… ya que heres muy bueno y enseñas cosas k otros oculta .. mil gracias

    • Hola Luis y gracias por comentar, sobre tu consulta el Ruido rosa es una señal que tiene un contenido frecuencial que se asemeja a cómo escucha nuestro oído cuando las frecuencias están balanceadas/planas; por ese motivo se usa en mezcla y para hacer mediciones de todo tipo en sonido.

      Vamos a intentar hacer algún material en video para complementar este artículo en el futuro.

  • muy buena aclaracion

    • Hola Jhonatan y gracias por tu comentario, me alegra que te haya parecido bueno el articulo y espero puedas sacar cosas buenas de otros articulos del blog.

      Un saludo grande y exitos.

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