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7.- Companders Un compander (contracción de "compresor-expander") es un dispositivo que usa la acción conjunta de un compresor y un expansor, con vistas a transmitir o almacenar señal cuya dinámica es superior a la del canal de transmisión.

Figura 24. Diagrama de bloques de un compander.

El diagrama de bloques del compander aparece representado en la figura 24, siendo la salida del compresor (Vs) la entrada al expansor (Vs'). Si a eso añadimos que la generación de la señal de control se realiza del mismo punto (Vs y Vs'), lo que se asegura es que la señal de salida del compander (Vs') sea igual a la señal de entrada (Ve). La compresión se realiza para de acomodar la señal de gran dinámica al canal; y una vez recuperada o reproducida la posterior expansión le devolverá la dinámica original, obteniéndose (teóricamente) la señal con las características dinámicas originales.

Figura 25. Representación de la típica alteración de niveles realizada mediante un compander.

El diagrama de la alteración de los niveles en el proceso aparece representado en la figura 25; debiéndose cumplir para el correcto procesado de los niveles, que las Francisco Tabernero

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características estáticas de compresor y expansor sean complementarias. Antes de transmitir la señal se procede a la compresión de su dinámica, teniendo como objetivo que los niveles más bajos de la señal que queramos recuperar en la reproducción, queden por encima del nivel de ruido del canal. Dentro del canal o soporte, el ruido propio de éste (o los errores en digital) contaminarán irremediablemente a la señal, aunque su influencia sobre ésta deba ser tan pequeña que prácticamente no se aprecien. Las funciones de transferencia más utilizadas son las lineales y de ganancia constante vistas en compresores y expansores, obteniéndose que la curvas de transferencia de todo el proceso sean (por ejemplo) como las de la figura 26. El utilizar una curva de transferencia lineal tiene como ventajas el producir una gran compresión efectiva, por lo que es capaz de adaptar grandes dinámicas de programa en canales de relación señal/ruido reducida. También su inconveniente más notable se deriva de esta característica, ya que los grandes cambios de ganancia provocan la aparición de distorsiones transitorias elevadas, así como de errores de seguimiento de la señal si el canal de transmisión tiene pérdidas en frecuencia (ver apartado 6.1.1.). Por último, otro defecto notable aparece en el procesado de niveles de señal bajos, ya que en la expansión los continuos cambios de ganancia provocan la modulación del ruido del canal, lo que provoca molestia en la audición. Es más, esta molestia es la que fuerza a no poder emplear relaciones de compresión altas.

Figura 26. Ejemplos de funciones de transferencia de un compander lineal y otro de ganancia constante.

Las funciones de transferencia de ganancia constante y bilineal tienen la ventaja de las pequeñas variaciones de ganancia que provocan (frente a los lineales), no apareciendo sobreimpulsos de gran magnitud; y no produciendo modulación de ruido cuando el nivel 26

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de la señal es bajo. Como inconveniente fundamental la menor compresión efectiva, lo que implica una adaptación del programa al canal más deficiente. 7.1.- Errores en los compander. Teóricamente, si compresor y expansor poseen funciones de transferencia complementarias, se consigue el perfecto restablecimiento de niveles. Desde el punto de vista de las características transitorias, los tiempos de ataque y caída deben ser iguales en compresor y expansor; y aprovechando que los defectos introducidos en ambos procesadores son opuestos ( comparar figuras 14, 15 y 20) darían teóricamente lugar a unos defectos globales mínimos. La realidad es bien distinta, y hay que considerar que el canal no es ideal, con lo que aparecen una serie de defectos no considerados anteriormente. Los que provocan un error de seguimiento por las características transitorias, los comentaremos en el tema "Reductores de Ruido" en el apartado correspondiente al estudio del detector; mientras que aquí pasaremos a describir errores que hacen alusión a las características estáticas y que son fundamentalmente los errores por pérdidas del canal y el error de enganche. 7.1.1.- Errores por pérdidas del canal. Son provocados por una respuesta en frecuencia deficiente del canal de transmisión o del sistema de grabación-reproducción, y provocan dos defectos: la multiplicación de las pérdidas, y los errores de control. 7.1.1.1.- Multiplicación de las pérdidas. Consiste en un incremento de las pérdidas de respuesta en frecuencia del canal, debidas a la acción del expansor. Hay que tener en cuenta, que un expansor toma variaciones de nivel en su entrada y las convierte en variaciones mayores en la salida. Si se tiene un canal cuya respuesta en frecuencia no es perfectamente plana, o lo que es lo mismo, existen variaciones del nivel de salida del canal de unas frecuencias con respecto a otras, al efectuar la expansión estas variaciones serán amplificadas. Este hecho se puede ver más claro en la figura 27. Corresponde a la respuesta en frecuencia de un proceso de grabación/reproducción de un conjunto pletina cassette y cinta. La respuesta sin compander es la original del equipo; es decir, la respuesta en frecuencia de la cinta cuando se grabó un barrido de frecuencias. Como queda patente, la respuesta no es plana; o lo que es lo mismo, aparece un nivel de salida diferente de unas Francisco Tabernero

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frecuencias respecto a otras. Cuando se emplea un compander, la respuesta que alimenta al expansor es ésta, con lo que el expansor multiplica por su RE esas diferencias de nivel. Así la respuesta “con compander” es mucho más escarpada que la original obteniéndose lo que se denominan “multiplicación de pérdidas”.

Figura 27. Efecto del error de multiplicación de pérdidas en el canal en la grabación/reproducción en un soporte de cassette.

Como se puede apreciar, las alinealidades de la respuesta en frecuencia serán incrementadas por el expansor; por lo que es necesario usar canales de transmisión con una respuesta lo más extendida y plana posible. 7.1.1.2.- Errores de control. Los errores de seguimiento o errores de control, se producen por las pérdidas introducidas (generalmente) en alta frecuencia por el canal. Si el contenido en alta frecuencia del programa a comprimir es elevado, también será elevada la contribución de estas frecuencias a la señal de control; y por tanto, el control de la ganancia se deberá en buena parte a estas altas frecuencias. Si la respuesta del canal es pobre en alta frecuencia, se perderá también buena parte de la señal que, constituyó antes, y debería constituir la señal de control en el expansor; y por tanto, la expansión se realizará con unas atenuaciones que no son las complementarias de las ganancias introducidas por el compresor, con lo que no se producirá el restablecimiento de la señal original. Así, las pérdidas en frecuencia producidas por el canal no solo ocasionan el efecto del apartado anterior, sino que producen efectos nocivos en el restablecimiento de la señal original al resto de las frecuencias de trabajo. 28

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7.1.2.- Error de enganche. Se produce por el cambio de niveles absolutos que puede introducir el canal, de forma que los niveles de salida del compresor no coincidan con los niveles de entrada del expansor. Las consecuencias de este error son distintas según sea la función de transferencia utilizada, por lo que las analizaremos por separado. El resultado de los cambios de nivel es el mismo que el desplazamiento de niveles en la entrada del expansor, con lo que nos ayudaremos de la figura 28 para comentar el proceso. En los compander lineales este error se aprecia por la no igualdad de los puntos de rotación de compresor y expansor, (aunque naturalmente se mantiene que RC/RE). Esto da lugar a un procesado de niveles distinto en ambos sistemas, y la consecuencia es que el error introducido se manifiesta en la salida del expansor con una magnitud constante cuyo valor es el producto del error introducido por el canal y la relación de expansión usada. Por tanto, en estos sistemas el error lo único que produce es la misma amplificación o atenuación a todos los niveles, con lo que el problema no tiene importancia y se resuelve corrigiendo la ganancia en la etapa del amplificador de salida del expansor.

Figura 28. Error de enganche mostrado en las funciones de transferencia de un compresor lineal y otro de ganancia constante.

En los sistemas de ganancia constante y bilineales, el resultado es distinto. El hecho de que existan zonas con cambios de comportamiento, implica la existencia de umbrales en los que el sistema realiza esa transición. La no coincidencia de los umbrales implica un defecto en el procesado de los niveles alrededor de esos puntos, con lo que se producen variaciones de la dinámica de la señal en las proximidades de los umbrales. Así, el error de enganche debe evitarse a toda costa en sistemas de ganancia constante y bilineales.

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8.- Equipos comerciales. Aunque hemos descrito teóricamente visto lo que pueden ser equipos diferenciados por sus funciones de transferencia, y de forma aislada; desde el punto de vista comercial se agrupan en dos grandes familias: compresores y puertas. Con el fin de asomarnos un poco a la realidad, los equipos comerciales que vamos a describir son un par de compresores y una puerta. Respecto a los compresores, primero veremos uno lo más sencillo posible y el segundo perteneciente a unidades de tipo más completo; en puertas, comentaremos una representativa de lo habitual en el mercado. El objetivo, no es la descripción exhaustiva de un determinado equipo en sí misma, si no que esto de pié para comentar prestaciones complementarias al simple estudio teórico de las características vistas. Por otro lado, el ver más de una unidad de cada tipo tiene el objetivo de cubrir distintas opciones que se puedan adaptar a necesidades diferentes2. 8.1.- Compresores comerciales La mayoría trabajan con una curva de compresor-limitador, ya que es la más cómoda y fácil para manejar y ajustar. Todas la unidades incluyen de ruido, necesaria desde el momento en que partimos de que la señal original no está muy limpia; vamos, que no suele ser la que se toma en un estudio. Los equipos son de dos canales, teniendo la posibilidad de trabajar de forma independiente (lo que se suele denominar “2 Ch”); o asociando los detectores para trabajar en estéreo. Un detalle respecto a esto. Hay que considerar que en los programas estéreo que vayan a ser procesados por un compresor, es deseable usar un solo detector que gobierne la señal de los dos canales. El motivo es que hay buena parte de los instrumentos de un programa poseen señal común a ambos canales; o lo que es lo mismo, que su posición espacial, no corresponde a los extremos izquierdo o derecho. De esta manera, si hay parte de señal común en ambos canales, y tienen una ganancia independiente, el nivel del instrumento en cada canal estaría continuamente cambiando. Esto es, como si el instrumento estuviera cambiando de posición continuamente, con lo que la sensación es muy “artificial”. La forma de evitar este defecto, es gobernar los dos canales con un único detector, alimentado por la suma

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Esto es solo una opinión. La solución a cada caso no es elegir el mejor equipo, si no el óptimo para solucionar el problema. Parece una obviedad, pero lo mejor puede no ser lo más adecuado. Aunque los equipos que hay en el mercado son innumerables, es conveniente conocer la oferta existente. 30

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de las señales los dos canales. Dicho esto, pasamos directamente a comentar equipos comerciales concretos. Una unidad representativa de compresor-limitador es la Yamaha GC2020 (el modelo de nuestro laboratorio); compresor-limitador de dos canales con puerta de ruido. El dibujo del frontal aparece en la figura 29; dónde se puede apreciar que está claramente divida en las dos secciones idénticas; de las cuales pasaremos a comentar una de ellas. Viendo la serigrafía de la unidad, podemos apreciar como cada canal se divide en las dos secciones: puerta de ruido, y compresor. Respecto a la puerta de ruido, aquí se controla únicamente su puesta en funcionamiento y el nivel del umbral (EXP. GATE); mientras que las características transitorias están prefijadas de fábrica. Un detalle, para ajustar y ver como funciona la unidad es el tener un indicador visual de cuando la unidad está atenuando la señal ya que es de gran ayuda (casi imprescindible) en su manejo. La sección del compresor comprende los controles sobre los parámetros típicos: umbral, relación de expansión, tiempo de ataque y tiempo de recuperación. La unidad está diseñada (creo) potenciando la facilidad de manejo, de manera que para generar efectos, los márgenes de las características transitorias son muy amplios.

Figura 29. Frontal del compresor-limitador Yamaha GC2020

Por último comentar un medidor imprescindible que es el de reducción de ganancia (GAIN REDUCTION). Consiste en un indicador instantáneo de la atenuación a la que se está sometiendo la señal. Es imprescindible, porque es la única manera de saber que con el ajuste realizado sobre los diferentes parámetros, estamos comprimiendo la señal y en que magnitud. El conmutador LINK es el que controla los canales con un único detector; de manera que convierte los dos canales independientes en una unidad para trabajar en estéreo. Un último detalle, y habitual en todos estos equipos; en el panel posterior aparece el acceso al detector, imprescindible para el control de éste mediante señales externas Una unidad un poco más sofisticada es la DBX 166XL; de la que la figura 30 muestra el frontal del equipo completo, mientras que en la 31 se representa una sección del compresor con mayor detalle.

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Figura 30. Frontal del compresor DBX 166XL

Figura 31. Ampliación del frontal de una sección del DBX 166XL

La sección de la puerta contiene el control típico de nivel y el del tiempo de recuperación; incluyendo indicadores de cuando el nivel de la señal está por encima o debajo del umbral. El interruptor/indicador SC (Sidechain) permite que el control del detector se efectúe mediante una señal externa, lo que introduce mayores posibilidades desde el punto de vista creativo. La mayoría de los equipos tienen esta posibilidad, materializándola bien con una entrada de señal específica (como en ésta unidad) o bien teniendo un acceso externo a la entrada/salida del detector (como en la Yamaha anterior). El control de Contour introduce un filtro paso alto en la cadena del detector, disminuyendo la sensibilidad del control de éste por las bajas frecuencias; aunque no es un control muy habitual, en estas unidades. La sección del compresor contiene además de los elementos habituales dos nuevos controles, OverEasy y Auto que merecen una especial atención. Cuando estudiábamos las diferentes funciones de transferencia hablábamos del umbral como un punto de inflexión en el comportamiento de cualquier procesador. En realidad, pensar en un cambio tan brusco no sería ni posible desde el punto de vista técnico, ni deseable para la señal. Evitar estos problemas es fácil, haciendo que las transición entre regiones de diferente comportamiento se realicen de una forma suave, gradualmente, con una cierta curvatura. En la figura 32 se han representado funciones de transferencia de un compresor limitador con diferentes grados de curvatura en el umbral. La denominación anglosajona habitual de este codo es “knee”; de manera que cuanto más brusco sea el 32

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cambio más “hard knee” es la respuesta, y “soft” cuanto más gradual. En la unidad que estamos viendo, la activación del conmutador OverEasy es lo que produce un codo suave; frente a la transición brusca que significa su no actuación. En este equipo, la curvatura es fija; aunque en otros, el usuario controla el grado de curvatura de forma continua mediante un potenciómetro. El conmutador AUTO del DBX166 también suele Figura 32. Función de transferencia de un ser común en estos equipos. Corresponde a un compresor con diferentes valores de curvatura alrededor del umbral. control automático de los tiempos de ataque y caída

en función de las características de la señal. Ya comentamos, que uno de los ajustes más difíciles eran los de las características transitorias. Tanto la dinámica de la señal, como las variaciones de ésta, hacen que en ocasiones sea difícil saber que magnitud asignar a dichos parámetros; pues esto es lo que automáticamente esta opción va ajustando. En la mayor parte de las ocasiones se utiliza para la compresión de la palabra o señales complejas; pues no tiene sentido utilizarla para producir efectos sonoros. Por último, la capacidad de trabajar en estéreo es mediante el conmutador “STEREO COUPLE”. 8.2.- Puertas de ruido comerciales. Generalmente, el mercado presenta dos tipos principales: las unidades cuádruples, y las unidades dobles con mayores posibilidades de control del disparo e incluso de expansión. El equipo que comentaremos es una puerta cuádruple típica; y como no hay muchas diferencias con puertas más complejas, a medida que veamos los controles de la unidad iremos comentando los adicionales que pueden aparecer en otras puertas más sofisticadas. Como ejemplo de una puerta cuádruple veremos la BSS 504, mostrando en la figura 33 el frontal de una de sus cuatro secciones. Como en casi todas, los controles de la puerta están divididos en tres secciones: señal de control, umbral y la del tiempo de caída. Respecto a la figura, en la parte inferior izquierda aparece la sección dedicada a la señal de control; y que yendo al detector, gobernará la apertura y cierre de la puerta. A ésta señal se la suele denominar “KEY”. Lo normal es que sea posible filtrarla, forzando a que el disparo de la puerta sea debido a su propia señal (la que nos interesa) y no a la de Francisco Tabernero

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Figura 33. Frontal de una sección de la puerta cuádruple BSS modelo 504

instrumentos próximos.3 En esta unidad el filtrado se realiza mediante un paso banda (KEY FILTER) en el que se selecciona su anchura de banda (WIDTH OCT); aunque lo habitual es hacerlo mediante un filtro paso bajo y otro paso alto. También es normal la posibilidad de escuchar la señal de control, efectuándose aquí mediante KEY LISTEN. En teoría vimos que la señal de control se obtenía a partir de la propia de audio (el caso más sencillo y habitual), pero muchos modelos comerciales (aunque éste no sea el caso) permiten que el disparo se realice con señales de audio e incluso con mensajes MIDI. La sección de ajuste del umbral suele ser la más sencilla, contando con el potenciómetro correspondiente (Threshold), e incluyendo indicadores visuales tanto del nivel de la señal...