Efectos de sonido

Efectos de retardo

Efectos basados en el retardo corto

El retardo, en su versión más simple, es un dispositivo (el objeto  de las ilustraciones siguientes) cuya salida reproduce la señal de entrada con un retraso dado. Cuando se mezclan las señales original y retardada , se producen diversos fenómenos. Vamos a estudiar los dos montajes con retardo de la figura siguiente, que llamaremos montaje directo (izquierda) y montaje retroalimentado (derecha). El símbolo lo  representa una mezcla de las dos señales.

Cada montaje tiene dos parámetros básicos:

Algorítmicamente, estos montajes se expresan así:

void retardo_directo( float E[][], float S[][], long NF){
short canal;
long frame;
long retardo; // la duración se expresa en número de muestras
float mezcla; // 0 = sólo señal entrada; 1 = sólo retardo

obtener_parametro(retardo); 
obtener_parametro(mezcla); 
    for(frame = 0; frame < NF; frame++){
    for (canal = 0; canal < num_de_canales; canal++)
            S[frame][canal] = (1 - mezcla) * E[frame][canal] + mezcla * E[frame – retardo][canal];
}


void retardo_retroalimentado( float E[][], float S[][], long NF){
    short canal;
    long frame;
    long retardo; // la duración se expresa en número de muestras
    float mezcla; // 0 = sólo señal entrada; 1 = sólo salida

    obtener_parametro(retardo);
    obtener_parametro(mezcla);
    for(frame = 0; frame < N; frame++)
        for (canal = 0; canal < num_de_canales; canal++)
            S[frame][canal] = (1 - mezcla) * E[frame - retardo][canal]
                                  + mezcla * S[frame – retardo][canal];
}

Matemáticas del retardo corto

Cuando el retardo es de unos pocos milisegundos (hasta 20, más o menos), su efecto es comparable al de un filtro, porque se producen interferencias entre la onda original y la retrasada. Analicemos qué pasa con una onda simple: si el retardo t coincide con el periodo de la onda T (observa la figura siguiente), al sumar una onda y otra se producirá una interferencia constructiva; si el retardo es la mitad, la interferencia es destructiva.  

Visto de otra manera, fijemos el retardo y apliquémoslo a una onda senoidal de frecuencia variable. La figura siguiente muestra la suma de una onda cuya frecuencia crece linealmente (en verde) con una copia de sí misma desplazada ligeramente un tiempo T (en azul); el resultado de la suma (en rojo) muestra un patrón de interferencia. Cuando el periodo de la onda es múltiplo entero del retardo (T = k·t) el resultado es una interferencia constructiva; cuando el periodo está justo en el medio entre dos múltiplos (T = (k + ½)·t) la interferencia es destructiva.


Así que el montaje directo, al mezclar la entrada con su retardo, amplifica o atenua la señal de entrada en función de la frecuencia: se denomina filtro en peine (comb-filter) y está descrito en la Wikipedia en inglés y castellano. La curva de respuesta del filtro, expresada sobre una escala de frecuencias lineal, es periódica y su periodo es 1/t. Si el retardo es t = 1, obtenemos la siguiente figura:

El montaje retroalimentado presenta esta curva de respuesta, también periódica. El periodo es también 1/t.

Para entender el efecto producido por los filtros de peine hay que pensar que el oído es sensible a la frecuencia en escala logarítmica. Por tanto, la densidad de máximos y mínimos de la curva de respuesta crece en la parte alta del espectro. Sobre una escala de frecuencias logarítmica, la respuesta espectral de estos filtros es esta:

Flanger (sin modulación)

El flanger combina los dos efectos de filtrado. El efecto se dispone en un circuito como este:

Como ejemplo, mezclando a partes iguales la entrada con la realimentación y las señales wet y dry, puedes oír una locución original y la locución procesada con un retardo de 10 ms. Este tipo de tratamiento de la voz humana se asocia comúnmente con la voz de robot del cine de ciencia ficción (la famosa voz de C3-PO de La Guerra de las Galaxias).  

Los parámetros básicos del flanger son la cantidad de retardo y la proporción de feedbackwet y dry.

Flanger con modulación del retardo

Aprovechando un elemento de retardo variable  con una entrada adicional de control cuyo valor determina cuánto retardo se aplica, se puede construir un retardo modulado. Como modulador del retardo, se suele usar un oscilador de baja frecuencia (de 0.2 a 5 Hz, aproximadamente) con forma de onda seleccionable. Cuando la duración del retardo varía a lo largo del tiempo de al forma R = R0 + Pmod·sin(2·pi·fmod), los máximos y mínimos de la curva de respuesta también varían. 

El resultado da una sensación de barrido: escucha el efecto sobre la voz humana (aquí) y sobre una guitarra eléctrica (sin efecto y con efecto).

Cuando hay modulación, el flanger tiene parámetros de frecuencia fmod (rate) y profundidad Pmod (depth). 

La modulación estereofónica

Es una manera de transformar una entrada monoaural en estereofónica. Un mismo oscilador suministra dos señales moduladoras de la misma frecuencia pero con un cierto desfase que se aplican a dos circuitos de retardo. Aplicando el retardo a una única señal de audio de entrada resultan dos señales de salida ligeramente distintas que proporcionan una sensación de sonido envolvente. A los parámetros propios del flanger con modulación se le añade un parámetro de defasaje entre ambos canales.

Un ejemplo de implementación es el plug-in Metaflanger de Waves. Es un producto comercial con prestigio, y puedes bajarte una versión de prueba y la documentación para inspeccionarlo. Su interfaz es la siguiente:

Interfaz Metaflanger

El diagrama interno muestra el camino de la señal. Además de los componentes básicos, la ruta de este efecto muestra inversores de fase, un modo alternativo "Tape" que simula los equipos analógicos basados en cinta magnética, un filtro que permite restringir el la curva de respuesta comb a una zona del espectro y otros.

Ruta del audio en Metaflanger

El retardo no lineal: phasing

El phaser es un efecto muy parecido al flanger. El elemento de retardo se reemplaza por un sistema de filtros. Los filtros retrasan la señal en función de la frecuencia: por lo tanto, las curvas de respuesta en frecuencia ya no son periódicas. Estos retardos también se modulan y también pueden generar una señal estéreo a partir de una entrada mono.

Efectos basados en el retardo largo

Cuando el retardo de la señal de entrada supera los 40 ms, aproximadamente, y se mezcla con la señal original, el oído humano distingue una de otra. Escucha estos ejemplos de la locución con retardos de 100 ms y 500 ms.

La mezcla de una señal de entrada con retardo puede crear sensación de que la fuente sonora se encuentra dentro del mismo recinto que el oyente, pero a cierta distancia de él. La sensación de espacio y distancia está relacionada con nuestra experiencia cotidiana como oyentes, pues generalmente percibimos la señal directa del emisor junto con sus reflexiones en las paredes de la sala.

Tap y Multitap

Eco

Reverberación