Compresores - limitadores

En este artículo explicaremos los controles de los compresores y como utilizarlos en diversas situaciones y aplicaciones. NOTA : Si no lo has hecho todavía, lee primero el tema de introducción a los procesadores de dinámica.

La finalidad del compresor es reducir el nivel de las señales con demasiado volumen. Normalmente podríamos hablar de varias razones principales para comprimir.

• Controlar la energía de una señal. El oído humano detecta los cambios de energía de las señales. Podemos expresar la energía de una señal de forma matemática como su valor RMS (es decir, el valor medio excluyendo el signo). El oído humano es muy sensible a las variaciones de energía, así que esta compresión deberá siempre ser suave y sutil para que no resulte evidente al oído. Por el contrario, una compresión abrupta y excesiva puede usarse para lograr efectos especiales, aunque esto es más propio de aplicaciones de grabación que de sonido en directo.
  
  Este tipo de compresión es utilizada, por ejemplo, para mantener la señal de un cantante en unos niveles relativamente constantes en todo momento, ya grite o susurre, se acerque o aleje del micrófono. Se dice que en las Olimpiadas de Berlín de 1936 es cuando se usó por primera vez (y con este fin) un compresor.
  
  
• Controlar el nivel de pico de una señal. A menudo nuestro equipo está limitado por su capacidad de soportar picos de señal. Los amplificadores en diferentes puntos del mezclador pueden saturar. El amplificador de potencia puede saturar. Los altavoces pueden correr el riesgo de dañarse por excesiva excursión. En estos casos realmente lo que nos importa controlar es el nivel de pico de las señales, de forma que el procesado necesario tiende más hacia la limitación.
  
  
• Reducir el margen dinámico de una señal. Si atenuamos los picos de señal, estamos reduciendo su margen dinámico. Puesto que muchos equipos están limitados por los picos (amplificadores de potencia, grabadores), ello nos permite subir el nivel RMS de la señal.

Además de comprimir el RMS o los picos, también el circuito de detección puede también estar basado bien en niveles RMS o bien en niveles de pico. Algunos compresores cuentan con la capacidad de decidir si comprimimos en base a los niveles instantáneos (de pico) o medios (RMS, lo más habitual) de la señal detectada. La forma de detectar el RMS puede también variar : los compresores de más calidad detectan el RMS real, mientras que los de gama más baja lo aproximan.

Realmente un limitador es sólo una forma de compresor. Podríamos decir que comprimir es atenuar de una forma suave, mientras que limitar es hacerlo de una forma brusca. Con frecuencia encontraremos compresores que están dotados de limitadores específicos, para poder proporcionar compresión y limitación en una sola unidad. Habitualmente el término limitación está también asociado a unos tiempos más rápidos, particularmente de ataque, con el fin de evitar en todo momento que la señal no sobrepase ciertos límites. Normalmente un compresor tiene un margen de relación de compresión para realizar tanto funciones de compresión como de limitación, de ahí que a menudo se hable de compresores/limitadores.

1. Controles

La compresión es una labor difícil que puede necesitar características muy diferentes en función del tipo de señal. Por ello son necesarios numerosos controles. El gráfico muestra un compresor con los más comunes.


Los controles habituales de los compresores se detallan a continuación. No siempre se encontrarán todos, y, de igual manera, pueden añadirse otros.

• Nivel de Umbral (threshold). Al exceder este nivel umbral se pone en funcionamiento el procesador de dinámica y comienza la compresión (atenuación, reducción de nivel). A veces también se le denomina punto de rotación (rotation point).
  
  En el gráfico siguiente se muestra cómo varía el nivel (en dBs) de una señal al comprimirse con un umbral más alto o más bajo. En el primer ejemplo, el umbral más alto deja pasar el tercer pico sin alteración alguna.

• Tiempo de ataque (attack time). Éste es el tiempo que tarda la señal en comprimirse desde que supera el nivel de umbral. Los tiempos de mínimos de ataque pueden oscilar entre 50 y 500 us (microsegundos) dependiendo del tipo de unidad, mientras que los tiempos máximos oscilan entre 20 y 100 ms (milisegundos). A veces, estos tiempos no se dan como un tiempo fijo, sino como una pendiente en decibelios por milisegundo. Los tiempos muy rápidos pueden crear distorsión, pues modifican la forma de onda de las frecuencias graves, que son más lentas. Por ejemplo, un ciclo de 100 Hz dura 10 ms, con lo que un tiempo de ataque de 1 ms tiene tiempo de modificar la forma de onda, generando así distorsión.
  
  Particularmente para aplicaciones de masterización y radiodifusión, donde se quiere extraer el máximo de dinámica de la señal, existen compresores multibanda que dividen la señal en varias bandas de frecuencia y comprimen cada una por separado con tiempos diferentes para cada una de las bandas, que posteriormente se vuelven a sumar. Ello minimiza la distorsión e impide un efecto que secundario asociado a los compresores que es el apagamiento (dulling) de la señal, explicado más adelante.
  
  En aplicaciones de limitación en las que queramos evitar daño a un equipo de sonido, en la medida que el tiempo de ataque sea mayor (más lento) estamos corriendo más riesgo de presentarle demasiada señal al equipo durante ese periodo tiempo. Recordemos también que los tiempos rápidos tiene el efecto secundario de provocar distorsión ... comenzamos a ver la dificultad de la cuestión.
  
  
• Tiempo de relajación (release time). Es el inverso del tiempo de ataque, es decir, el tiempo que se tarda en pasar del estado procesado (atenuado) al estado donde se deja pasar la señal sin alteración de nivel (tal y como entró). Los tiempos de relajación (hay quien usa el término 'liberación') son mucho más lentos que los de ataque, y suelen oscilar entre los 40-60 ms y los 2-5 segundos. A veces, estos tiempos no se dan como un tiempo fijo, sino como una pendiente en decibelios por segundo. En general, el tiempo debe ser lo más corto posible sin llegar a producir un efecto de "bombeo" (en inglés, pumping), causado por los ciclos de activación y desactivación de la compresión. Estos ciclos hacen que la señal predominante (normalmente el bombo y los bajos) "module" también el ruido de fondo, produciendo un efecto de "respiración" (breathing).

• Relación de compresión. Este parámetro especifica la cantidad de compresión (atenuación) que se aplica a la señal. Normalmente oscila entre 1:1 (se lee uno a uno, y representa la ganancia unidad, o sea, como un cable) y 40:1 (cuarenta a uno). Las relaciones están expresadas en decibelios, así que una relación de, por ejemplo, 6:1, quiere decir que una señal que exceda el umbral en 6 dB se reducirá a 1 dB por encima del umbral, mientras que una señal que exceda el umbral en 18 dB se reducirá a 3 dB por encima de éste. De igual manera una relación de 3:1 (tres a uno) significa que una señal que exceda el umbral en 3 dB se verá atenuada en 2 dB (puesto que el nivel se reducirá de 3 dB a 1 dB). A partir de 20:1 ya se considera que el compresor funciona como limitador, aunque en teoría un limitador tendría una relación de infinito:1 (cualquier nivel de entrada se vería limitado a un nivel máximo que es el umbral). Podríamos de decir que una relación de alrededor de 3:1 es una compresión moderada, 5:1 media y 8:1 fuerte, mientras que por encima de 20:1 (para algunos, por encima de sólo 10:1) hablaríamos ya de limitación. El siguiente gráfico nos muestra los niveles de una señal comprimida y sin comprimir para diversas relaciones de compresión desde menos compresión hasta compresión máxima (limitación). Las relaciones son 3:1, 1.5:1 e infinito:1 (nótese que se tarda un tiempo en llegar al nivel de umbral).

• Rótula (knee). Hay quien usa en español el término 'codo'. Regula la transición entre el estado procesado y sin procesar. En un compresor, puede existir la opción entre una transición "blanda" (soft knee) y una más brusca (hard knee). A veces existe un control que nos permite ajustar cualquier posición entre ambas. A veces se habla de la compresión con rótula blanda como OverEasy, con relación a una denominación registrada por la marca DBX. La rótula blanda permite una compresión más suave y gradual.

• Enlace estéreo (stereo link). Con los procesadores de dinámica en general, cuando se usan para procesar una señal estéreo, se hace necesario enlazar la acción de compresión en ambos canales para que suceda en ambos a la vez. De lo contrario, la imagen sonora será confusa y cambiante desde el centro hacia a un lado y hacia el otro. Las unidades monofónicas pueden tener un conector para enlazar varias unidades de forma que compriman a la vez.
  
  
• Ganancia de salida. Puesto que la compresión introduce atenuación, ésta se compensa subiendo el volumen de salida (de hecho, este control a veces recibe el nombre de "makeup gain" o ganancia de compensación). Por otra parte, puesto que el compresor reduce la dinámica de una señal, podemos subir el nivel de salida para aprovechar mejor el margen dinámico de los dispositivos a los que hemos conectado el compresor, aunque lógicamente esto supone que también elevamos el volumen del ruido de fondo que pueda haber en nuestra señal. Por ello a menudo se usan compresores en combinación con puertas de ruido, que a veces vienen incluso integradas en el compresor.
  
  
• Automático. Cada vez es más común que exista la posibilidad de controlar alguno de los parámetros listados (normalmente los tiempos de ataque y relajación) de forma automática en función de las características de la señal. Este control activa o desactiva esa opción. En general, el modo automático suele funcionar bien cuando se busca una compresión sutil, mientras que para efectos especiales se utilizaría el modo manual.
  
  
• Escucha de la cadena lateral. A menudo los compresores que disponen de cadena lateral (que se explica más adelante) permiten conmutar la señal de salida entre la señal de entrada al compresor y la de entrada a la cadena lateral, lo que nos permite escucharla y nos facilita el trabajo a la hora de usar esta función.
  
  
• Desactivación (bypass). Permite comparar la señal original y la comprimida.

2. Medidores

Los medidores habituales de los procesadores de dinámica se detallan a continuación. No siempre se encontrarán éstos, y, de igual manera, pueden añadirse otros :

• Medidor de atenuación. Normalmente implementado como una fila de LEDs, este medidor nos indica cuanta atenuación o ganancia se le aplica a la señal, para evaluar si estamos procesando, o no, en exceso. También se nos pueden proporcionar medidores de entrada y salida de señal.
  Este medidor debe mostrar 0 dB en algún momento con señal presente, de lo contrario, si la compresión está presente todo el tiempo no es diferente de bajar el nivel con un control de ganancia.
  

3. La cadena lateral (sidechain)

Normalmente la señal que se está comprimiendo es la misma que es monitorizada por el circuito de detección para comprobar si excede o no el umbral. Sin embargo, en la mayor parte de los compresores es posible utilizar una señal externa en el circuito de detección a través de la cadena lateral (side-chain, a veces llamado key). De esta forma, la señal externa controla cuando se dispara la compresión, aunque lo que se comprime es la señal principal. Suele existir un conmutador que asigna el circuito de detección a una entrada externa para posibilitar esta función o también, si la entrada es de 1/4" (erróneamente llamada jack), es el conector el que mecánicamente activa la función.

Lo más habitual es utilizar un ecualizador en la cadena lateral; de hecho algunos compresores vienen equipados con ciertas capacidades de ecualización ya integradas con esta finalidad. Podemos por ejemplo atenuar los agudos en la señal que va al circuito de detección para evitar que los platillos disparen el compresor. O exagerar las frecuencias de sibilancia para comprimir éstas, lo que en inglés se llama de-essing.