Monitorización de Audio_Parte 1 PDF

Monitorización de señal de Audio Parte 1. Monitorización de la señal de audio Roberto Tejero Índice PARTE 1 PARTE 2 Introducción a la Monitorización Composición del Estudio Tecnologías de medición d...

Monitorización de señal de Audio Parte 1. Monitorización de la señal de audio Roberto Tejero Índice PARTE 1 PARTE 2 Introducción a la Monitorización Composición del Estudio Tecnologías de medición de Audio Mesas de Mezclas Medida de nivel de Audio Monitorización de Control Medida de Fase Sistema de Órdenes y Talkback Goniómetro Estudios en Auto-Control Nivel Sonoro - Loudness Auriculares de estudio Otros Elementos del estudio PARTE 3 Conexiones externas en estudios Monitorización en Intercom  Introducción a la Monitorización Tecnologías de medición de Audio Medida de nivel de Audio Medida de Fase Goniómetro Nivel Sonoro - Loudness Introducción a la monitorización La monitorización de audio es el control de determinadas señales de sonido. Estas señales pueden provenir de distintas fuentes o dirigirse a diferentes destinos. Su evaluación o control puede ser necesaria por una gran variedad de motivos, y requiere de diferentes métodos para ello. Se requiere monitorización para conocer el estado de la señal, como por ejemplo escuchar si la señal que se va a emitir es adecuada o está distorsionada; incluso su presencia (no emitir un silencio). Pero una gran parte de la monitorización se centra en la escucha de una señal determinada, no solo por ver si la señal es adecuada, sino para que sirva de guía, guion o control para las personas que están realizando y/o aportando en la producción de un programa. Tipos comunes de monitorización: Presencia de señal. Calidad de la señal. Señal de guía o coordinación. Introducción a la monitorización Algunos de los entornos más comunes donde se requiere la monitorización de la señal son: Estudios de producción de radio Estudios de grabación Producción de televisión (plató / estudios y unidades móviles) Producción remota en radio y televisión Coordinación de colaboradores exteriores Eventos en vivo (conciertos, etc) Métodos de monitorización Distintas fuentes y destinos de la señal de audio, distinta naturaleza de señal (analógica, digital, AoIP, etc) y cómo se quiera “representar”, interpretar o reproducir la información. Monitorización mediante Instrumentación: Presencia de audio Niveles adecuados de audio Calidad del audio mediante Monitorización mediante sistemas de reproducción: Calidad del sonido en su producción Seguimiento o guía instrumental Retornos de programa Monitorización mediante software especiales: Copias legales Software de análisis de audio  Introducción a la Monitorización Tecnologías de medición de Audio Medida de nivel de Audio Medida de Fase Goniómetro Nivel Sonoro - Loudness Tecnologías para la monitorización de audio La monitorización de audio abarca un gran número de aplicaciones, existen distintas técnicas y/o tecnologías para ponerla en práctica. Las más habituales son: Instrumentos que permiten la comprobación de la señal de audio o sonido, pudiendo ser un equipo físico dedicado, formar parte de otro dispositivo (monitor de señal de vídeo), un software o un plug-in par DAW: Analizadores de Audio. VU-meter (vúmetro). Medidores de Sonoridad (Loudness). Instrumentos para la medición de la señal acústica: Sonómetros. Dispositivos para la reproducción del audio. Tecnologías de transmisión para la reproducción: Monitores o altavoces. Petacas y sistemas inalámbricos. Auriculares de estudio. Intercom, códeces y conexiones remotas. Sistemas intra-aurales (in-ear). Analizadores de audio Dentro de la necesidad de controlar la calidad de la señal, en analizador de audio permite un control total, generalmente para señales analógicas y digitales. Este tipo de instrumentos suele encontrarse más en los laboratorios de grandes centros de producción de radio y televisión, más que en la propia producción. Su función es la de verificar el comportamiento de los dispositivos de audio; generalmente a lo largo del tiempo. Aunque también pueden emplearse para la comprobación de la señal en producción. Las mediciones más habituales suelen ser: Respuesta en frecuencia y Rango dinámico Distorsión, ruido, intermodulación, fase, etc. Distorsión armónica total (THD) y (THD+N) Análisis de la señal digital (jitter) y diagrama de ojos Diafonía (CrossTalk) Análisis FFT Fuente: Calidad RDS https://www.think 108 dB at 1 kHz. calidad de la señal. Dynamic range: 108 dB. Fuente: https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/dl_downloads/dl_common_library/dl_brochures_and_datasheets/pdf_1/UPV_bro_en_0758-1306-12_v0500.pdf Analizadores de audio En el mercado también existen analizadores y medidores de nivel portátiles que permiten comprobar los niveles de sonido y acústica de salas y eventos en vivo como conciertos, estudios de grabación, etc. Estos analizadores y medidores de nivel pueden llevar incorporado el micrófono o permitir la inserción de micrófonos o señales externa. Fuente: https://www.canford.co.uk/Products/25-621_NTI-XL2-AUDIO-AND-ACOUSTIC-ANALYSER-Without-measurement-microphone-or-calibration-certificate Analizadores de audio Algunos instrumentos dan una medida en banda ancha del nivel de presión sonora (SPL). Pero también permiten la ponderación de frecuencias medidas en dBA. Ajusta la medición de la sensibilidad del oído en función de la frecuencia, siendo esta entre 500 Hz y 6 kHz. Ejemplos de mediciones en dBA: 50 dB a 1 kHz = 50 dBA. 70 dB a 4 kHz = 71 dBA. 90 dB a 100 Hz = 71 dBA. Los instrumentos portátiles son útiles también para la medición del ruido ambiente. Medidores de nivel (VU meter) Los indicadores de nivel son los instrumentos más usados para conocer el volumen y verificar la presencia de una señal de audio o sonido. Su utilización masiva los ha convertido en un elemento indispensable en la producción de audio en cualquier ámbito. VU meter o “vúmetro” es el instrumento que permite la medición del nivel de una señal analógica en unidades de volumen (VU). El vúmetro utiliza una escala logarítmica donde la señal debe estar centrada en 0 VU, lo que es equivalente al nivel nominal de señal o +4 dBu para 1 kHz sobre una carga de 600 Ω. Sobre esta escala logarítmica, 0 VU también equivale a +4 Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/VU_meter dBm si la carga es de 600 Ω. EL vúmetro cuenta con una escala logarítmica desde -20 dB a +3 dB. También pueden tener una escala inferior indicando el porcentaje de la señal. Algunos de ellos cuentan además con un indicador de saturación. Unidades de medida y Niveles dBu es la unidad más extendida para la medición de señal analógica en equipos profesionales. Expresa medida de tensión o voltaje, tomando como referencia la tensión eficaz de 0.775 V, tensión necesaria para general 1 mW sobre una carga de 600 Ω. 𝑽 𝑉 𝐋 𝒅𝑩𝒖 = 𝟐𝟎 𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎 𝐿 𝑑𝐵V = 20 𝑙𝑜𝑔10 𝑽𝑹𝑬𝑭 𝑉𝑅𝐸𝐹 Donde VREF = 1 V Donde VREF = 0,77469 V Requieren impedancias de salida de 50 Ω o inferiores e impedancias de carga de 10 kΩ o superiores. Nivel nominal: Nivel de punto óptimo de trabajo de un equipo electrónico. SOL (Standard Operating Level). Interfaces profesionales: Nivel nominal de +4 dBu (1,228 V). [Domésticos de -10 dBV (0,316 V)] Nivel máximo Operativo (MOL) es el nivel a partir del cual la señal presentará distorsión, recortes o clipping. En equipos profesionales de producción suele ser +24 dBu. dBm permite medir la potencia, tomando como referencia 1mW. 𝑃W 𝑃 𝑑𝐵m = 10 𝑙𝑜𝑔10 𝑃REF Donde PREF = 1 mW THD. Distorsión armónica La Distorsión Armónica se produce cuando un sistema (o dispositivo) altera la señal de entrada produciendo armónicos. La THD es una distorsión no lineal, a diferencia de las distorsiones por fase o amplitud, que son lineales. Si el sistema tiene a su entrada una señal senoidal pura (tono) con frecuencia 𝑓0, a la salida está dicha señal acompañada de un conjunto de señales con frecuencias 2 𝑓0, 3 𝑓0, …, n 𝑓0. La THD se puede expresar en dB o en %. K (%) Ak (dB) 0,5% -46dB 0,1% -60dB 0,05% -66dB 0,01% -80dB 0,005% -86dB 0,001% -100dB  Introducción a la Monitorización Tecnologías de medición de Audio Medida de nivel de Audio Medida de Fase Goniómetro Nivel Sonoro - Loudness  Medidores de nivel (VU meter) Los medidores de nivel y vúmetros digitales han ido sustituyendo a los analógicos. Se pueden encontrar tanto en formato de barra de LED, en horizontal y vertical, así como en distintos tipos de emulaciones de instrumento analógico o digital, sobre pantallas. Fuente: https://strongstylez.wordpress.com/ Fuente: https://www.adt- audio.com/ProAudio/ToolMod/Photos/TM272_StereoLedVuMeter2U_Top_v.html Tipos y tecnologías de medidores de nivel Los vúmetros muestran el nivel de señal dB promedio, no los picos instantáneos de dicha señal. El funcionamiento del vúmetro implica unos tiempos de balística (velocidad de aceleración y deceleración) o reacción de hasta 300 ms para incrementos de 20 dB. Peak Program Meter (PPM) o picómetro, es un dispositivo que mide la señal de pico (frente a la RMS del vúmetro) y tiene un tiempo de subida de 10 ms (mucho más rápido que el vúmetro). Sin embargo, el tiempo de bajada es muy lento en comparación con la subida. segundos Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/VU_meter Tipos y tecnologías de medidores de nivel Debido a la diferencia de nivel entre RMS del VU y pico del PPM, puede existir diferencias de entre 3dB y 12 dB en la lectura, siendo las PPM más altas. El vúmetro tiene una respuesta parecida al oído humano, por lo que proporciona un indicador de sonoridad subjetiva bastante acertado. Algunos instrumentos incluyen vúmetro y picómetro de forma Picómetro conjunta. Puede verse el movimiento rápido en la parte superior del medidor de nivel, correspondiente al picómetro, frente al Vúmetro movimiento más suave el vúmetro. Fuente: https://aeq.es/ Escalas de medición Existe una gran variedad de escalas de medición, algunas de las escalas más utilizadas son: Digital (dBFS) / dBFSx / Nórdico (Nordic) / BBC / EBU / DIN / DIN Expandido / VU SMPTE (VU NA) / VU EBU (VU STD) / VU Francia (VU FRA). dBFS (dB Full Scale). Se emplea para la mediad de señales digitales, donde el máximo nivel de la señal es 0 dBFS. Este valor se define como el valor máximo digital de una onda senoidal en su pico. Las escalas en dBFS tienen como nivel máximo el 0, por lo que el resto de sus valores son negativos. En dispositivos digitales, suele poderse ajustar la escala de medida entre varias o todas las posibilidades. En cualquier caso, es necesario revisar los manuales de los equipos para verificar que en todos los equipos de una instalación se esté midiendo la señal con la misma escala.  Escalas de medición Nivel máximo Operativo (MOL) Nivel nominal (SOL) Fuente: https://www.audiotechnology.com/tutorials/view-from-the- bench-audio-level-meters  Introducción a la Monitorización Tecnologías de medición de Audio Medida de nivel de Audio Medida de Fase Goniómetro Nivel Sonoro - Loudness La fase en la señal de audio El audio, al ser una señal variante en el tiempo, tiene una fase respecto a un punto en el tiempo concreto. En la producción de audio profesional se requiere la mezcla o suma de distintas señales de audio, dichas señales deben estar en fase o correladas, de lo contrario podrían distorsionar la mezcla final o cancelarse entre ellas. Un caso básico es la captación de la voz de una locutora o locutor de radio, donde se utiliza un único micrófono (señal mono) pero la señal final de producción en el mezclador es una señal estéreo. Por lo tanto, los dos canes del estéreo deben estar en fase para evitar problemas de cancelación. La grabación estéreo de un instrumento, por ejemplo, una guitarra, o mismamente la voz, se realiza desde dos micrófonos. Las frecuencias fundamentales serán las mismas (y en fase si los micrófonos están a la misma distancia), pero los sobretonos o armónicos serán distintos debido a la diferente colocación de los micrófonos. Por tanto, estos sobretonos pueden ensalzarse, disminuirse o anularse en función de la fase. Fuente: https://academiadeaudio.com/cancelacion-de-fase-y-como-evitarla/ La fase en la señal de audio La captación de una batería en un evento en vivo o un estudio de grabación cuenta con una mayor complejidad. En este caso puede haber de 5 a 15 o incluso 20 micrófonos captando un único instrumento. Que las señales estén en fase es de vital importancia para la correcta producción Como ejemplo básico, si dos micrófonos están orientados en direcciones opuestas, se debería invertir la fase en uno de ellos para combatir la cancelación. En los mezcladores es posible invertir la fase de un canal o de ambos canales en caso de estéreo. Fasímetro El fasímetro (Phase Meter) es un instrumento que permite medir la correlación de las dos señales de audio de un estéreo. Cuenta con una escala de -1 a +1, donde se indica la fase de la señal estéreo, con una balística de 600 ms, para mejorar la visual. El funcionamiento consiste en: +1 indica que la señal es idéntica en ambos canales (dual-mono), por lo que la correlación es total entre ambos. 0 indica que las señales son totalmente diferentes, por lo que están totalmente descorrelacionadas. Esto correspondería con una señal estéreo amplia en términos auditivos. -1 indica que ambas señales son idénticas, pero con fase invertida (180º) por lo que se llegarían a cancelar en una suma. Por tanto, una señal que tiende a 0 en la fase, nos indica una mayor espacialidad y sensación de estéreo, mientras que si tiende a +1, se aproxima más a una señal mono. Fuente: https://aeq.es/  Fasímetro Aunque puede utilizarse también sobre las entradas, lo normal es comprobar la fase de la mezcla final, por lo que será a la salida de la mesa de mezclas. Los valores de +1, 0 y -1 en la escala están definidos por el coseno del ángulo de desfase entre las dos señales: Señales idénticas: su desfase es 0º, por lo que cos (0) = 1. Señales muy diferentes: su desfase será 90º, por lo que cos (90º) = 0. Señales en contrafase: su desfase será 180º, por lo que cos (180º) = -1. Con audio que no tiene problemas de fase, el indicador normalmente fluctuará entre 0 y +1. Pequeños niveles negativos ocasionales no son malos, aunque cuanto más tiempo sean negativos, peor será la compatibilidad mono. Fuente: https://www.canford.co.uk/Products/58-348_CANFORD-AUDIO-PHASE-CORRELATION-METER-Mk.2-ex-demo-full-working-condition#Image-1  Monitorización en SDI De igual forma que se puede monitorizar el audio en mezcladores y mesas de mezclas, también es posible medir las señales de audio que están incluidas dentro de la señal SDI. Las señales SDI pueden llevar hasta 16 canales de audio, estando asociados en 4 grupos de 4 canales. Los pares pueden ser estéreo o canales mono independientes. La visualización suele realizarse en los monitores de vídeo profesionales (broadcast) que suelen contar con este tipo de instrumentación. Entre las opciones de visualización suele estar: la cantidad de canales a mostrar, el tipo de escala, visualización de picómetro, tiempo de persistencia del picómetro, offset para la medida de audios analógicos y la medición de fase. Escala (dBFS) Fasímetro Canales impares Indicador de volumen por barra de color Estéreo (pares de canales)  Introducción a la Monitorización Tecnologías de medición de Audio Medida de nivel de Audio Medida de Fase Goniómetro Nivel Sonoro - Loudness  Goniómetro El goniómetro es un instrumento que complementa al fasímetro. Suele encontrarse en la salida de Master o Programa de los mezcladores en la producción. También se le conoce como Vectorscopio o Phasescope. Visualiza de forma gráfica el estéreo de una señal, representado en coordenadas X-Y los canales izquierdo y derecho de un estéreo. El funcionamiento consiste en: L muestra el canal izquierdo. En caso de solo existir audio en este canal, aparecerá una única línea en su diagonal, indicando la amplitud. R muestra el canal derecho. De igual forma que en L, si únicamente hay canal derecho, se mostrará una línea con la amplitud de la señal en la diagonal. M es la vertical mono o dual mono, que sería cuando las dos señales son idénticas o están correladas. +S y -S representan en la horizontal una señal que está en contrafase. Fuente: https://aeq.es/ Goniómetro  Goniómetro Permite mostrar la relación de fase y el ancho del estéreo. El goniómetro puede ayudar a identificar y corregir problemas como la cancelación de fase, el desequilibrio estéreo y la compatibilidad con la reproducción mono. La composición gráfica dependerá entonces de la relación de las señales entre ambos canales. Normalmente los instrumentos y voces suelen tener una visualización tendiendo a vertical. Añadir sonido ambiente y efectos como la reverberación (reverb) suelen ensanchar la gráfica. Si la señal representada está inclinada hacia L o R, puede ser necesaria la corrección de los niveles de ganancia de uno de los canales. Fuente: https://x.com/TYmuzaik/status/638317534974971904/photo/1 Comprobaciones con el Goniómetro Un ajuste inicial del equipo con un tono de 1 kHz permite verificar que no existan contrafases. Balance del estéreo: Una forma bastante redonda indica una señal estéreo bien equilibrada. Si la forma se inclina hacia un lado, hay más energía en el canal correspondiente. La corrección se realiza ajustando la ganancia de los canales de forma independiente Comprobaciones con el Goniómetro La saturación o clipping aparece con una forma Compatibilidad con reproducción mono. Si la de diamante. Se corrige mediante la reducción señal es alargada en la horizontal puede de la ganancia de la señal en ambos canales. presentar problemas de reproducción en mono. Comprobaciones con el Goniómetro Comprobación de la generación de estéreo desde una señal mono al aplicarle un retardo (Delay) mediante efecto Haas: Retrasando los canales izquierdo y derecho durante un tiempo diferente, se obtiene una señal mono con la ilusión de estéreo. Esto puede generar desfases entre la señal de ambos canales. El medidor de fase facilita el ajuste del tiempo de retardo para lograr un equilibrio entre la señal amplia y la compatibilidad mono.  Introducción a la Monitorización Tecnologías de medición de Audio Medida de nivel de Audio Medida de Fase Goniómetro Nivel Sonoro - Loudness  Nivel sonoro y Loudness El nivel de presión sonora (SPL) cuantifica los niveles audibles, la cual se expresa en dB. Algunos ejemplos son: 30 dB ruido de fondo en estudio de grabación. 60 dB una sala de estar con televisión. 90 dB el tráfico intenso. 110 dB un concierto 120 dB umbral del dolor La Sonoridad es la percepción subjetiva de los sonidos. Debido a ellos se emplean las curvas isofónicas. El Nivel de Sonoridad percibida está en función de la frecuencia e intensidad, se mide en Fonios. 0 Fon = 0 dB para 1 kHz. Se rige por la norma ISO 226. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:FletcherMunson_ELC.png Guerra de Volumen (Loudness War) A lo largo del tiempo, al no haber una norma que regulara el volumen o sonoridad del contenido de audio, se fue incrementando dicho volumen o sonoridad. Este fenómeno era la consecuencia de buscar el sonar más “fuerte”, reduciendo el rango dinámico de la señal. Esto es fácil de detectar en distintas ediciones y re-masterizaciones de una misma canción: 1980 Super Trouper LP (POLS 322) 2005 TCSR Box Set (087 232-7) Este fenómeno no solo aparecía en canciones, también en programas de radio, y televisión. Incluso entre distintos programas dentro del mismo canal, o, una de las quejas más habituales, entre programa y la publicidad. Para normalizar la sonoridad del audio aparece la norma EBU R-128. EBU R 128 Para normalizar la sonoridad se crea por parte de la EBU la recomendación R 128 en el año 2010. Esta norma recoge la normalización del volumen y el nivel máximo de la señal de audio. Se utiliza principalmente en la producción de radio, televisión y plataformas de streaming de contenido multimedia y audiovisual. Está basada en el estándar ITU.R BS1770 para realizar las medidas de sonoridad. Promueve la preservación del rango dinámico de las producciones, mejorando la calidad de sonido. Las distintas unidades son: LK, nivel de sonoridad medido con ponderación a la frecuencia K. LU (Loudness Unit), unidad de sonoridad o volumen, es una medida relativa equivalente a 1 dB. LUFS (LU Full Scalre), es la medida de volumen sobre una escala absoluta, en relación con el máximo digital (0 dBFS).  EBU R 128 Cambia la filosofía de medida, en vez de regir la norma de no sobrepasar de pico el nivel máximo (0 dBFS), se basa en un nivel promedio de -23 LUFS en emisiones de televisión. De esta forma se conserva un amplio rango dinámico. Los valores más empleados son: -23 LUFS para televisión (± 0,5 LU) -16 LUFS para Apple Music y iTunes (puede que cambien a -14 LUFS). -14 LUFS para YouTube, Tidal, Spotify y Amazon Music. -14 a -16 LUFS Deezer. -9 LUFS para plataforma de streaming CD. -16 a -20 LUFS para radio en Streaming. -18 LUFS para BBC radio.  EBU R 128 La sonoridad o Loudness se mide en la salida de programa o Máster, aunque también se puede realizar sobre buses auxiliares como Audition. La medida se realiza generalmente de forma gráfica. Existen 3 medidas de sonoridad: M, Sonoridad momentánea, utiliza una ventana de 400 ms (medidos cada 100 ms) para medir la sonoridad instantánea. S, Sonoridad a Corto plazo, utiliza una ventana de 3 segundos (añadiendo uno por segundo). Para una medida del contorno de sonoridad a lo largo del programa, visualizando las zonas críticas. I, Sonoridad Integrada. Es la sonoridad promedio completa, desde el comienzo de la medida. Realiza una media con los bloques de 3 segundos de la sonoridad a corto plazo. Se emplea para obtener la sonoridad promedio de un programa completo o una película entera.  EBU R 128 LRA (Loudness Range), es el rango de sonoridad medido en LU, denominada también excursión dinámica, midiendo la distancia entre momentos débiles y fuertes en cuanto a dinámica a lo largo de una pieza de audio. LRA bajo (4 a 7 LU) es recomendable para diálogos, pues mejora la claridad, pero en música puede reducir la información. LRA alto (15 a 20 LU) es recomendable para música o programa. LRA demasiado alto indica poca naturalidad o sonidos poco inteligibles. TP (True Peak), es el nivel de pico real de la señal de audio después de haberse convertido de digital a analógica. Se recomienda no sobrepasar el valor de -1 dBTP para evitar distorsión. Integración en mesas de mezclas Goniómetro Medidor de sonoridad o Loudness Fasímetro