Visualizadores de nivel y prevención en audio. Definición, características, operación y aplicaciones.

El futuro siempre será mañana, tal vez por ello sea difícil o imposible definir exactamente hasta donde llegaremos; el popular dicho, a donde vamos. Lo que si conocemos, hasta cierto punto, es lo ya acontecido (de donde venimos); con esto que acabo de comentar solamente me estoy refiriendo o teniendo en mente el ámbito de los inventos y/o avances científicos del género humano, no a misterios ni cosas, voy a decir, raras. Puesto que indudablemente debemos mucho a nuestros antepasados, especialmente a los más insignes (cada uno en su campo o área de investigación), en muchas ocasiones es casi obligado mencionar aunque sea muy brevemente alguna de sus proezas; primero como prefacio, segundo como rendido homenaje a su memoria y tercero como agradecimiento por su encomiable labor en pro nuestro; sin lugar a dudas el de todos nosotros.

Bien sean valores (variables físicas) de tensión o voltaje, de intensidad o amperaje, potencia o wataje, etc., de los que precisemos conocer su cuantía; estos han de ser objetivamente medidos. Para conseguir tal propósito, hacemos uso de los correspondientes instrumentos de medida, en estos casos eléctricas.

En sus inicios, instrumentos de medida tales como el voltímetro y el amperímetro eran eminentemente analógicos (indicación de la medida mediante una aguja que se desplaza sobre una escala graduada), bien fuesen de, en un principio, imán móvil o posteriormente cuadro móvil (sobre 1882 Jacques Arsène dArsonval). Todos ellos se basaban, y se basan -ya que en la actualidad aun son profusamente utilizados (especialmente en cuadros de control)- en principios electromagnéticos. Su claro precursor fue el instrumento conocido como galvanómetro.

Tras las investigaciones y teorías de insignes físicos tales como Hans Christian Oersted, André-Marie Ampère, etc., fue el también físico italiano Luigi Galvani quien indicó a la comunidad científica la acertada dirección a tomar, para la consecución de los actuales instrumentos de medición. En sus estudios y experimentos, Galvani consiguió llevar a cabo la realización de un instrumento que era capaz de medir tanto la intensidad de una corriente eléctrica en circulación, como su sentido de dirección (instrumento de cero central). Precisamente en su honor, dicho instrumento se denominó desde entonces (sobre 1836) Galvanómetro; de la composición Galvani y el término griego metron o medida.

Para vislumbrar claramente la tremenda importancia de tal descubrimiento, piensen únicamente en que con posterioridad gracias a este, otro físico alemán (Georg Simon Ohm), durante el transcurso de sus investigaciones en galvanometría estableció la archiconocida ley de Ohm, base y fundamento de todo lo que tenga que ver con la electricidad, electrónica, y claro está, por extensión la electroacústica.

Valores de tensión en una onda senoidal
Aquí os expondré una definición más o menos rigurosa (más bien menos) de los valores de voltaje intrínsecos en una onda senoidal, no pierdan esto de vista ya que en audio su conocimiento resulta fundamental.

En el eje de abscisas se observan los valores de progresión para una onda senoidal en el tiempo, pero en referencia a su rotación de fase durante el transcurso de un ciclo o periodo, o sea de 0 a 360 grados. Mientras que el eje de ordenadas, refleja el valor de la tensión (U) o voltaje en cada intervalo de tiempo específico.

Visto esto tenemos que:

U eficaz = 0,707 x U pico
U media = 0,9 x U eficaz ó 0,637 x U pico
U pico = 1,414 x U eficaz

Estas tres fórmulas de cálculo pueden desarrollarse aun más en base a los datos vistos, tensión eficaz y tensión de pico; sin embargo es vital conocer que uno de los principales factores de influencia en estos cálculos es el valor obtenido de la raíz cuadrada del número 2, o sea, aproximadamente 1,414, así como el de su inverso 0,707. Razón por la cual, la tensión eficaz se denomina igualmente tensión RMS; de raíz media cuadrática. No profundizo más en esto ya que no es el principal motivo de este artículo, no obstante quien lo desee ya está encaminado para continuar por su cuenta.

VI-Metro y Picómetro
Debido a la necesidad de contar con un aparato de medida que fuese capaz de mostrar los niveles de señal generados por la palabra, la música y en general cualquier señal de audio (un medidor de tensión o de dBm únicamente sirve para el caso de una señal senoidal -ya que tratamos con corriente alterna- invariable en lo tocante a su frecuencia), más de un siglo después (1939) de la aparición del Galvanómetro, vio la luz un instrumento especialmente diseñado para tareas de audio, calibrado el en unidades de volumen (Volume Units). Tal medidor se denomina VI-Meter, de indicador de volumen (Volume Indicator –Desarrollado conjuntamente por Bell Labs, CBS y NBC), esto es algo que lleva a confusión (muchos dicen VUmetro), y la aclaración al respecto es que el VI-Meter se emplea para la medida de unidades de volumen (VU).

Entre un VImetro y un Picómetro no existe en apariencia diferencia alguna y ambos cumplen idéntica función, aunque de distinta forma; su funcionamiento (entiéndase como debido a su propia circuitería de excitación) es sensiblemente distinto. Mientras en un Vimetro visualizamos el nivel global de programa (audio señal), en un Picómetro (PPM) lo que veremos son niveles de pico.
Tomando como referencia la diferencia de nivel en dB que existe entre la tensión de pico y la eficaz en una onda senoidal, tenemos que ronda los 3 dB [20 log (1 / 0,707)], pero en el caso de una onda compleja como es el caso de todas las no senoidales, la diferencia entre los mencionados valores pude llegar a ser del orden de entre 12 y 20 dB; a esta diferencia de lecturas entre VU (RMS) y PPM (Peak) se la designa como factor de cresta.

Otra gran diferencia entre estos dos visualizadores de nivel en audio, reside en el hecho de su diferencia de balísticas; esto es, sus velocidades y/o relaciones de subida y bajada (lo que tardan en alcanzar y posteriormente abandonar una indicación de nivel determinada), son distintas. A grandes rasgos, se puede estimar que en comparación directa con un PPM, el VI-Meter es bastante más lento en su ascensión. Por estas dos razones, el factor de cresta y la diferencia de balísticas, pese a que ambos instrumentos lleguen a mostrar lo mismo, lo hacen de distinta manera. La visualización en VU se corresponde más a lo que oímos (al funcionamiento de nuestro oído) así que es una indicación usual para comparar la sonoridad subjetiva entre distintos programas; su pega es que en la medida de picos, debido a su balística, presenta una pobre precisión, fácilmente podemos estar en presencia de algún pico de señal instantáneo (un fuerte transitorio) y el Vimetro estar aun indicándonos un nivel incluso bastante alejado de 0 dB. Como cabe esperar, en un estudio de grabación por ejemplo, especialmente en las máquinas de registro, será bastante más ventajoso contar con medidores de pico.

Uno o varios de estos instrumentos, ya sean Vimetros o Picómetros (Peak Program Meter) siempre los encontraremos en cualquier mesa o consola de mezclas, incluso en las más modestas, así como en gran cantidad de aparatos de audio. Mediante su auxilio ajustamos primordialmente, además de modo audible, visualmente los niveles de entrada y salida de un determinado dispositivo; es por esto que su presencia y correcta utilización en mesas de sonido es de máxima importancia, en consolas de estudio resultan vitales, y en estudios de radiodifusión cruciales; ya que en estos, un nivel de señal que sobrepase el máximo de modulación (sobremodulación) hará que el transmisor genere armónicos (espurias) que interferirán en otros canales o servicios, pudiendo dar lugar a graves sanciones económicas por parte del correspondiente organismo regulador; si bien es cierto que en prevención de tal circunstancia, en las emisoras también se cuenta con limitadores de dinámica que cortan fuertemente la señal de audio modulante si esta llegara a sobrepasar el 100%; niveles de programa que sus indicadores están mostrando en todo momento. En una emisora, es común observar la presencia de los medidores de nivel del programa ya totalmente producido en algún lugar del Rack que contiene el transmisor (obviamente antes de este) del radioenlace.

En la escala graduada de un VI-Metro analógico se representa el nivel de modulación hasta el nivel 0dB en dos modos distintos pero equivalentes; por un lado vemos una escala tarada en decibelios, y coincidiendo con esta otra representativa del porcentaje de modulación. Como se puede observar, el nivel 0dB, coincide exactamente con el 100 % de modulación, un nivel que no conviene sobrepasar; y que en el caso de los medidores -aunque no sea exactamente el caso en cuestión, si tiene que ver- que representen señal digital (nivel de entrada al convertidor A/D, sinónimo de profundidad de Bits) ya sea en Hardware o Software resulta prohibitivo, ya que excederlo implica un desbordamiento del convertidor con un efecto desastroso fácilmente reconocible; en este caso la referencia de máximo nivel es 0 dBFS (decibelios en o a fondo de escala). Nunca sobrepase este nivel en dichos dispositivos. Téngase bien en cuenta que un nivel de señal digital expresado en dBFS, no debe ser usado para expresar un valor analógico. Por favor no se me líen.

En un medio de grabación analógico, un exceso de modulación puede incluso ser beneficioso pero solo dependiendo de motivos creativos; es decir, cuando se pretenda algo de saturación tipo cinta en alguna de las pistas e incluso en el Master, algo así como cuando deseamos cierto aire Vintage y utilizamos maquinaria de válvulas o algún tipo de Plug-In emulador de tal efecto. Igualmente, como muchos ya conoceréis, para la mencionada saturación de cinta también existen plugins. Tanto es así, que uno de los aparatos presentes en un estudio de masterización resulta ser un grabador magnético de bobina abierta, naturalmente de elevada calidad, con el que dotar a una producción de cierto sabor analógico; los fabricados de Revox se suelen llevar la palma en tal menester.

A Led´s y demás
La principal ventaja de los medidores analógicos, estriba en que su lectura además de sencilla es continua, o sea sin saltos en la escala, aunque seguramente se podría afirmar que los indicadores de nivel TFT, y en líneas generales los que forman parte del software desarrollado para audio, son igualmente de lectura continua. Los VI-Metros y PPM´s a Led´s (diodos emisores de luz) así como los formados por tubos de plasma presentan una lectura a saltos discretos, eso si, perfectamente definidos y/o calibrados; indudablemente la resolución de estos dependen directamente del numero de led´s o divisiones de la escala que representan.

Un Led Peak en canales de mesa
Un caso especial de medidor de pico (aunque en realidad no es tal, sino una advertencia de riesgo de pico) lo encontramos en multitud de mesas de sonido. Ese led denominado Peak presente en cada canal de una mesa o consola de mezclas, nos advierte al iluminarse de que estamos a punto de saturar o sobrecargar (fuente potencial de distorsión armónica) el canal en cuestión; dicho de otro modo, no es indicativo de que estemos trabajando a nivel de pico, pero estamos acercándonos a el peligrosamente, es por ello que una ligera iluminación parpadeante de ese led resulta tolerable siempre y cuando no se ilumine fuertemente, y mucho menos persista encendido permanentemente. Asegúrense de conocer (manual mediante) la diferencia de nivel existente entre la activación del Led Peak y el verdadero nivel de Pico, normalmente sobre 6 dB´s.

Personal mente, yo me enciendo al unísono que cualquiera de esos indicadores; ciertamente deseo que estén ahí y en un momento dado me prevengan, pero normalmente los mantengo bien apagaditos. Hablando en plata, si llegan a observar que tal luz roja u otra que se define también como Clip (muy normal en etapas de potencia), o que se llame de cualquier otro modo representativo de la comentada función hace juego de luces; chungo.

Yéndome ya
Me viene a la memoria la crónica de un concierto que es su día leí, donde se mencionaba la presencia de un técnico dedicado exclusivamente a observar los Racks de potencia, y cuya única misión durante la performance era la actuar sobre el atenuador de algún ampli cuando en alguno de sus canales saltaba la indicación de clip. Algo que denota que la cosa era seria, a la vez que la valía de tal función indicadora.

Si uno desea profundizar más en todo este tema, puede echar un vistazo por ejemplo aquí: www.rane.com/note169.html, de paso no estaría de mas ver el resto de documentos de esa Web; muy recomendable. Un saludo y hasta otra amigos.