LAS SEÑALES DE AUDIO

 

Empecé hace muchos años con el tema del audio y del video, como todos vosotros, con equipamientos domésticos y baratos. A medida que fue pasando el tiempo y me fui especializando, iba adquiriendo más y mejor equipamiento. Un magnetoscopio, una grabadora, una mesa de mezclas, micrófonos, etc.

Llega un momento que te encuentras con equipos de la línea doméstica y con equipos de la línea profesional – las conexiones son distintas -, y la señal de salida línea de un conector XLR de una mesa de mezclas, por ejemplo, funciona a distinto voltaje que el nivel de línea de un conector RCA o mini jack de un equipo doméstico. Un simple adaptador nos podría valer para conectar los equipos entre ellos, pero el resultado suele ser nefasto – ruidos, baja señal, distorsión, etc. Afortunadamente, este problema tiene fácil solución. Con una pequeña introducción  teórica y algunos consejos prácticos, podremos hacer estos aparatitos para conectar todos los equipos – domésticos y profesionales.

                + 4 ¿qué?

Alguna vez hemos oído hablar de niveles de –10dB o de +4dB, o de decibelios, pero estos conceptos son inteligibles para nosotros. Un decibelio no es un valor absoluto de medir un voltio o un watio; es sólo una forma de describir cómo de grande es una señal comparada con otra. El por qué de empezar a medir en decibelios viene de muy lejos. Hagamos un poco de historia.

 

Lo que llamamos "nivel estándar" se basa en una definición científica desarrollada por un grupo de ingenieros. En los primeros días de las radiocomunicaciones, los expertos decidieron que la potencia nominal enviada a una línea, debería de ser, exactamente de 1 miliwatt. Si un ingeniero ponía un voltímetro en la consola y enviaba una señal de 0.775 voltios - la tensión que genera un milliwatt sobre la línea telefónica - llegaría a su destino adecuadamente. El audio se expresa en decibelios, así que ese nivel fue llamado 0dBm.

Existían dos problemas con este nivel. Primero, el voltímetro distorsionaba la señal y, al añadirse un circuito de aislamiento, se atenuaba la señal en 4dB. Se rediseñaron los vu-metros para ajustar esa señal a  +4dBm, quedándose como el estándar para equipamiento profesional.

El segundo problema no fue fácil de resolver. Las señales de test son fijas, pero la música y la voz cambian constantemente y hacen que el vu-metro se mueva y no se pueda leer. El medidor tenía que ser ralentizado con un circuito amortiguador. En Estados Unidos, los ingenieros decidieron que la señal de  +4dBm se retuviera  300ms antes de que registrara 0 en el medidor - esto clasificó la forma de que las personas vieran el sonido, naciendo así el estándar de medición VU- METER (medidor de unidades de volumen).

Ahora que existía un estándar, los fabricantes diseñaban sus equipos a 0VU, con un mínimo de ruido y un nivel de distorsión muy justo (un 3% en una cinta grabada). El nivel por encima de 0VU fue considerado como distorsión.  Es complicado mantener un estándar sobre una grabación en cinta magnética - los niveles magnéticos se alteran con el tiempo junto con las condiciones del grabador - así se normalizó la práctica de grabar un tono de 1KHz a 0VU (0dBm) al principio de la cinta. Al reproducir esa cabecera, se ajusta el nivel exacto para que el volumen se reproduzca perfectamente programa a programa.

Actualmente, el nuevo estándar de medida de volumen, el que se refiere a voltios, deja de llamarse dBm, porque ya no usa miliwatios y pasa a llamarse  dBu. Ahora, los +4dBm que comentábamos antes, son +4dBU y corresponde a 1,228 voltios a 600 ohms de impedancia (1,25 voltios para redondear,) y es lo que hoy en día, todos los equipos profesionales lo indican en sus medidores como 0VU. El nivel de línea de señal es ahora +4dBu en el estándar profesional.

-10 ¿qué?

En el campo doméstico no se usan transformadores de 600 ohms como en los equipos profesionales, sino que, para ahorrar costes, se conectan directamente a componentes (tubos, transistores) que tienen una impedancia más elevada. Aquí, la especificación dBm no es relevante, por lo que no hay razón de mantener esa referencia de 0,775 voltios. En su lugar, se creó la más racional dBV y está referida a exactamente un voltio. Los componentes que mencionábamos antes, trabajan mejor con una entrada de 1/3 de voltio (0,3 V) o sea, 10dB menos que el estándar. El nivel de línea para los equipos domésticos – primero los equipos hi-fi, luego las grabadoras de cassette, VCR y, últimamente equipos miniDV, es de -10dBV (0,316 Voltios)

Estos dos estándar en tensión – doméstico y profesional – van en vías paralelas. En los equipos modernos, no tiene ninguna ventaja en particular, pero existe una gran cantidad de base instalada a nivel mundial de ambos, y los fabricantes procuran mantener la compatibilidad con ambos niveles de línea. De ahí que, cuando conectamos un equipo profesional a la entrada de un ordenador u otro equipo doméstico, distorsione. Y cuando conectamos la salida de nuestro equipo doméstico a un magnetoscopio Betcam SP, la señal sea demasiado baja (11,78dB), y si incrementamos el volumen para compensarlo, incrementaremos el ruido al menos cuatro veces.

¿Por qué 11,78dB? ¿Por qué la diferencia entre -10dBV del equipo doméstico y los +4dBu del profesional no son 14dB?"

Esto es debido a que se usan diferentes referencias. La de 0dBm (0dBu) es un poco más pequeña que la de 0dBV. Pero ambos tienen la misma relación física y matemática, como se ve en la tabla 1.

 Mundo   Doméstico

Medida del Voltímetro

Mundo Profesional

+6dBV

2,0 V

+8,2dBu

+4dBV

1,6 V

+6,2dBu

+1,78dBV

1,228V

+4dBu

0dBV

1 V

+2,2dBu

-2,2dBV

0,775 V

0dBu

-6dBV

0,5 V

-3,8dBu

-10dBV

0,316 V

-7,8dBu

-20dBV

0,01 V

-17,8dBu

Si observamos la tabla, vemos que a mitad de tensión, se atenúa en –6dB y a doble tensión, corresponde a +6dB; (2 Voltios=+6dBV; 1 Voltio=0dBV; 0,5 Voltios=-6dBV). Cada 10dB corresponde a una variación de cerca de 3:1,1 en tensión; (+10dB=3,16 Voltios; 0dB=1 Voltio; -10dB=0,316 Voltios)

-          En verde: Nivel +4dBu en equipos profesionales, indicado como 0VU.

-          En azul: Nivel 0dBu. Antiguo nivel de referencia 0dBm en equipos profesionales

-          En rojo: Nivel 0dBV.

-          En rosa: Nivel –10dBV. Nivel de referencial actual de equipos domésticos.

La solución.

Aparte de las diferencias en tensión, las conexiones profesionales están balanceadas y las domésticas no. La forma más sencilla de “cruzar el puente” es usar un adaptador que contenga amplificadores operacionales para balancear y amplificar la señal simultáneamente. Los fabricantes los llaman adaptadores de impedancia o de nivel y los puedes encontrar en una buena tienda de audio profesional oscilando su precio entre 50€ y 150€, dependiendo si llevan fuente incluida y tipo de conectores.

Pero si no necesitamos conexiones balanceadas inmunes al ruido, podemos hacer la conversión de forma barata, empezando por la señal no balanceada. Podemos mirar el artículo sobre las señales balanceadas para tener una referencia.

Para conectar la salida de un equipo doméstico a la entrada de un equipo profesional, conectar la señal (fase) no balanceada (RCA, phono, o mini-jack) al pin 2 del conector XLR. Conectar la tierra (ground) al pin 1 del XLR y comprobar el nivel. Elevar el nivel o ganancia de grabación hasta obtener una medida decente en el medidor (VU-METER). Si se escucha mucho ruido o zumbido, cambiar la conexión de la tierra y conectarla al pin 3 del XLR.

Nota: En las cámaras Sony, suele existir una tensión de alimentación de +5 voltios en el jack (pin 3 – NON PHASE) que se usa para alimentar sus propios micros. Hay que tener la precaución de NO conectar este terminal.

 

La conexión de la salida de un equipo profesional a la entrada de uno doméstico, es un poco más dificultosa. Necesitaremos una serie de resistencias para conseguir una atenuación de 6dB. Para ello utilizar dos resistencias de 1K ohm, tal como se indica en la figura 1.

Figura 1.

Con esto nos valdrá para los equipos modernos. En caso de no funcionar, es porque el equipo profesional tendrá un transformador de salida. Para ello, haremos un puente entre los pines 1 y 3 del conector XLR y sustituiremos la resistencia que conecta al pin 2 por una de valor 3,9K ohms o 4,7K ohms. Podemos ver más detalles en este otro artículo “Cómo conectar un mezclador (profesional) a una cámara doméstica”

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