Distorsión Lineal

Distorsión Lineal

Se trata de cualquier alteración de nivel en la componente armónica, si se altera el volumen de unas frecuencias el sistema deja de ser lineal y aparece lo que llamamos distorsión lineal. A diferencia de la distorsión no lineal, su efecto no va a aportar nuevos armónicos. Es posible que elimine algunos, pero no creará nuevas frecuencias.

Esta es la distorsión mas difícil de controlar, normalmente depende de la electrónica de un equipo, del diseño de los altavoces, o de la construcción de nuestra habitación, por lo que hay poco que podamos hacer para cambiarla o controlarla. Es el tipo de distorsión que se encontraba en los primeros aparatos de sonido, la señal podría entrar sonando bien al amplificador, pero su respuesta no era igual para todas las frecuencias y el resultado era una “ecualización” indeseada, una distorsión independiente del nivel. Ejemplos de hoy en día son los grabadores de voz baratos y los teléfonos, el sonido que pasa por ellos pierde muchísimos graves y agudos, y su dinámica prácticamente desaparece. Una diferencia importante con la distorsión no lineal es que ahora no aparecen nuevos armónicos, sino que unas frecuencias desaparecen y otras se exageran.

Un gran problema de la distorsión no lineal es que se mantiene igual siempre, y como nuestro oído no tiene momentos sin distorsión con los que comparar, acaba aceptando la señal distorsionada como una señal limpia. Para poder percibir la distorsión no lineal debemos entrenar nuestra memoria sonora, para recordar cómo sonaba una canción antes de procesarla con un aparato, y darnos cuenta de la pérdida de calidad.

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Existen varios tipos de distorsión lineal, empecemos por los originados en la electrónica de nuestros equipos de sonido.

Distorsión de Frecuencia

Si aplicamos la definición de distorsión lineal, nos encontraremos con que nuestro querido ecualizador es un distorsionador lineal. Ya que su función es alterar el volumen de unas frecuencias sin cambiar el de otras, todo lo que hace es crear distorsión lineal. Sin entrar a juzgar si la ética del ecualizador es correcta o no, es interesante que nos demos cuenta de que todos los aparatos que usamos para captar, procesar y grabar sonido tienen un comportamiento similar al ecualizador. Todos alteran las frecuencias de la señal, y nos dan un sonido a la salida que no suena exactamente como el de la entrada. En la captación éste problema es tan importante que los fabricantes de micrófonos nos entregan un gráfico de respuesta en frecuencias, donde podemos ver las alteraciones que introduce el circuito del micro. En micrófonos de condensador la desviación es pequeña, alrededor de un decibelio, pero es si observamos el gráfico de un dinámico veremos que está introduciendo una gran distorsión lineal. Normalmente las frecuencias mas graves y las mas agudas son las que sufren mayores variaciones, casi siempre en forma de reducción de la sensibilidad. En el rango de los medios el problema más frecuente son las resonancias, un pico en el gráfico, que indica que el micrófono va a amplificar unas frecuencias determinadas por encima de su nivel original.

La distorsión de frecuencia tiene una historia tan larga como la del sonido grabado, de hecho nosotros mismos podemos adivinar la antigüedad de una grabación al escucharla, y eso es porque ya hemos aprendido que la música sin graves ni agudos, y con enormes resonancias en los medios es característica de las grabaciones mas antiguas. Como vimos en la historia de la distorsión, se ha necesitado mucho tiempo de investigación, experimentación y desarrollo de nuevos materiales y circuitos para alcanzar la bajísima distorsión de frecuencia a la que estamos acostumbrados. Es interesante preguntarse porqué la electrónica primaria producía ése sonido característico: para diseñar un circuito perfecto solo hace falta tener conocimientos de electrónica, un lápiz y un papel, pero para construirlo es necesario disponer de cables, condensadores, resistencias y bobinas que sean tan perfectos como lo son en los libros. Ese es un sueño que se ha ido haciendo realidad a lo largo del siglo XX: gracias a que la pureza de los minerales y metales empleados en su fabricación iba en aumento su funcionamiento iba siendo más correcto, más preciso. Cuando se utilizan componentes de baja calidad, se produce un sonido carente de graves y agudos, principalmente porque éstas son las frecuencias que necesitan mayor trabajo: los graves porque mueven más energía, y los agudos porque necesitan mayor velocidad. Cuando éste problema se multiplica a lo largo de varias etapas de procesado, el resultado es peor, y trae consigo resonancias en los medios que contribuyen al sonido telefónico que todos conocemos.

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En resumen, la distorsión de frecuencia suele acarrear una pérdida del ancho de banda y una amplificación errónea de las frecuencias medias. A medida que la calidad electrónica va mejorando, su respuesta va siendo más lineal y por tanto menos distorsionada.

Distorsión de dinámica

Otro tipo de distorsión de frecuencias es el que producen las resonancias. Como hemos dicho arriba, un circuito construido con componentes mediocres (o con un diseño mejorable) va a comportarse de forma no lineal, atenuando graves y agudos, y amplificando algunas frecuencias. Estas frecuencias son retenidas en el circuito por error, una frecuencia retenida en un amplificador tendrá más ganancia que las demás por pasar mas tiempo en el sistema. El principal problema es que no van a terminar de sonar cuando deberían, van a durar más tiempo del correcto, será como si tuvieran una especie de reverb que las alarga en el tiempo. Se llama distorsión de dinámica porque las resonancias alargan el tiempo de caída y de cola en la envolvente del sonido.

Como vimos en la definición del previo de micrófono hay un parámetro que habla de la capacidad de un amplificador para trabajar con ataques rápidos o transitorios. El slew rate es la velocidad de amplificación expresada en voltios por microsegundo. Los amplificadores mas lentos estarán atenuando los agudos del transitorio y quitándole ataque, por tanto estarán distorsionando la dinámica original del sonido.

Distorsión acústica

Todos hemos estado alguna vez en una habitación vacía, que hacía que nuestra voz retumbase de forma especial, en realidad unas frecuencias estaban entrando en resonancia, mientras que otras tenían una caída natural. Debido a la relación entre las medidas de la sala y la longitud de onda de algunas frecuencias, una habitación puede amplificar o hacer resonar determinados sonidos. Esta alteración del sonido es lo que se llama distorsión acústica y la causa son las ondas estacionarias, un fenómeno que se produce cuando un sonido se refleja en una pared y la onda incidente se encuentra con la reflejada. Al rebotar una onda contra una pared, su frecuencia no cambia pero su fase quedará invertida, de modo que tenemos dos ondas similares viajando en direcciones opuestas por la habitación, cuando sus picos coincidan producirán una amplitud del doble de las originales, pero cuando un pico coincida con un valle se anularán como dos ondas de fase invertida y en ese punto habrá silencio. El problema mayor aparece cuando tenemos dos paredes paralelas que hacen que una onda se mantenga rebotando de una a otra demasiado tiempo antes de extinguirse (en cada reflexión se pierde una parte del volumen), haciendo que los lugares donde las ondas se suman o se cancelan se conviertan en sitios muy incómodos para escuchar.

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Distorsión de fase

Cualquier aparato electrónico induce un retraso en la señal de salida, esto no sería un problema si el retraso fuera el mismo para todas las frecuencias, pero resulta que algunas frecuencias alcanzan la salida más tarde que otras, eso es distorsión de fase o retraso de grupo (group delay). Parece que el oído humano no es muy sensible a este problema, pero cuando se alcanza un tiempo excesivo de retardo si podemos escucharlo. Los aparatos que mayor distorsión de fase producen son los filtros, tanto que un filtro de segundo orden invierte totalmente la fase del sonido que procesa. Los filtros son un tipo de ecualizador de fabricación y diseño relativamente sencilla, y funcionan muy satisfactoriamente hasta que nos fijamos en la fase. Encontraremos filtros en todos los altavoces de más de una vía (más de un cono, o con un cono y un tweeter) y en los cross-over. Nuestro oído es capaz de distinguir la distorsión

Las otras partes sobre este artículo son:

Definición de Distorsión

La Distorsión No Lineal

Para la elaboración de este artículo he usado información de las siguientes páginas y artículos:

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    • Anónimo
    • 9/12/13

    esta bueno

    • Anónimo
    • 9/01/14

    Gracias por el artículo.

    • Mike
    • 30/03/14

    Interesante artículo, felicidades.

    • Rodofo
    • 27/09/14

    Muy buena explicacion me quedo muy claro el concepto de la distorsion, muchas gracias

    • Anónimo
    • 26/12/15

    Mucha claridad en la explicación . Gracias

    • Anónimo
    • 2/06/16

    gracias por ayudarme con mi tarea¡¡

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