lunes, 17 de noviembre de 2008

Glosario/Tutorial: Rango Dinámico y Relación Señal-Ruido


El rango dinámico de un sonido (o señal eléctrica que representa un sonido) es una razón su nivel mas alto y su nivel mas bajo, y es medido en decibelios.

Por ejemplo, el decir "una orquesta puede tener un rango dinámico de 90 dB", significa que los pasajes mas altos de su interpretación son 90 dB mas fuertes que sus pasajes mas bajos.

En especificaciones de equipo de audio, el rango dinámico es comunmente confundido con la relación señal-ruido. La relación señal-ruido es el rango entre el nivel de operación normal de un dispositivo (+4 dBu para equipo profesional por ejemplo), y su ruido de fondo. El rango dinámico es el rango entre el nivel mas alto que un equipo puede manejar (unos +22 dBu para equipo profesional) y el ruido de fondo.

El rango dinámico depende de la frecuencia de la señal. Puede ser que un dispositivo tenga un menor rango dinámico para frecuencias bajas que para frecuencias altas. Por ejemplo en las especificaciones del micròfono AT2020 de Audio Técnica, se nos dice que su rango dinámico es de "124 dB, 1 kHz at Max SPL". Eso quiere decir que el rango dinámico es de 124 dB para una señal de 1 Khz, al nivel mas alto soportado por el micrófono, unos 144 dB.

"El nivel mas alto soportado" se refiere comúnmente al punto en que la distorsión introducida por el fuerte nivel de señal, no traspasa el 1% a 3 %. Eso quiere decir que otra forma de definir el rango dinámico sería como el rango entre el nivel en que la señal alcanza entre 1 % y 3 % de distorsión, y el ruido de fondo.

El Rango Dinámico Y El Oído Humano

El rango dinámico del oído humano es el rango entre el nivel mas débil audible, y el nivel en el que el sonido empieza a causa dolor al oído, y pérdida permanente de su sensibilidad. Los niveles normalmente aceptados son de 0.00002 a 100 Pascales, o 134 dB. Es un rango dinámico enorme.

Aunque podemos escuchar mucho mas allá de 134 dB, aún pequeñas exposiciones a estos niveles puede causar pérdida permanente de la sensibilidad en el oído. De hecho se considera que a partir de los 120 dB se empieza a sufrir pérdida permanente de la audición, aún con exposiciones cortas. 85 dB pueden dañar el oído por exposiciones prolongadas.

Arriba de los 190 dB las ondas en el aire dejan de ser sonido, y pasan a ser onda de choque, como las provocadas por una explosión. Estas destruyen todo a su paso. Así que a presión de 1 atmósfera, se puede decir que el rango "dinámico del sonido" es de 190 dB.

Los Bits y El Rango Dinámico

Un sistema a 24 Bit tiene un rango de 144 dB, suficiente para el rango dinámico del oído humano, y para mantener un ruido de fondo bastante bajo. Por el contrario un sistema de 16 bits tiene unos 96 dB. Es clara la ventaja de grabar a 24 bits.

7 comentarios:

José GDF dijo...

Sería conveniente grabar a 24 bits de resolución para aumentar el rango dinámico, y a 48000 Hz de frecuencia de muestreo para eludir el aliasing, aunque eso supone más esfuerzo para el ordenador...


...Y más espacio en disco duro...

...¿Vale la pena, con un equipo de bajo presupuesto como el mío?

Kaux dijo...

La ventaja de grabar a 24 bits es indiscutible. Tienes mas rango dinámico, lo que significa menos ruido y mas espacio antes de alcanzar distorsión.

44.1 Khz suele ser suficiente para una grabación de calidad. La mayoría de interfaces modernas producen buenos resultados a esta frecuencia, y ir mas alla no supone una gran majoría, y si una carga mayor para el CPU como mencionas.

Saludos.

Adrian dijo...

dependiendo de lo que contenga tu pista de audio deberias usar una frecuencia de muestreo o otra, ademas del número de bits (Que siempre se aconseja 16 para por ejemplo pistas de audio calidad CD)

Gelius dijo...

Yo creo que lo más importante es saber qué vamos a grabar. No es lo mismo grabar voz o rock o a una orquesta o un condierto o sonidos exteriores...
Cada dispositivo de grabación (tipo de membrana de micro, tipo de previo...) que utilicemos, ya nos va a definir el futuro rango dinámico. Supongamos que necesitamos un rango dinámico de 80dB... ¿Para qué necesito grabar a 24 Bits?

Kaux dijo...

De hecho lo mejor es SIEMPRE grabar a 24 bits...

Aun cuando digamos que lo que grabamos solo tenga 50 dB de rango dinámico. Entre mas rango dinámico tenga el medio de grabación, mas alejado queda el ruido de fondo de el pasaje menos fuerte de nuestra grabación.

Si nuestra grabación ocupa 50 dB y la metemos en un medio de grabación con 50 dB de rango, entonces los pasajes mas suaves están casi al mismo nivel del ruido de fondo... haciéndolo audible. Mientras que si la metemos un medio con 120 dB de rango dinámico, por decir algo, y usamos de los 50 a los 100 dB, tenemos 50 dB de diferencia entre nuestro pasaje mas suave y el ruido de fondo... así que el ruido no será audible.

Aún mas, todavía tenemos 20 dB entre el sonido mas fuerte y el punto de distorsión, así que nos aseguramos que nuestra grabación será limpia.

Además, hay aparatos, en especial los asequibles, que no trabajan bien si la potencia RMS de la señal está muy cerca de su punto de distorsión. Suenan mejor si se mantiene un buen espacio entre el punto mas fuerte de señal y el punto de distorsión del aparato.

Además (y como si no fuera poco), al usar la resolución a 24 bits, las operaciones matemáticas dentro del secuenciador que producen redondeos, producen errores mucho mas pequeños y por lo tanto mucho menos perceptibles. Mientras que utilizando 16 bits, los errores por redondeo son mas grandes (en número) y eventualmente mas perceptibles.

En conclusión, como dije antes, grabar a 24 bits es la regla. Si, los CD son a 16 bits, pero la conversión se hace en la etapa de masterización.

Gracias por sus comentarios.

Fernanda dijo...

Tambien puedes grabar a 48KHz y a la hora de convertirlo en wav hacerlo en 44.1?

Manuel giraldo dijo...

Yo grabo a 24 44.1 y va mas que sobrado