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¿Como combatir los dBFS+ y los picos entre muestras?

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¿Como combatir los dBFS+ y los picos entre muestras?

Intersample Peaks (picos entre muestras) y dBFS+ Part2

La primera idea para evitar que aparezcan picos entre muestras que produzcan dBFS+ es tan simple, como no apurar el techo de la escala, dejando un margen de seguridad. En el caso de que debido al procesado aplicado a la señal discreta, o como consecuencia de que no se haya muestreado los picos máximos en la señal original, si se ha dejado un margen de tensión suficiente, los posibles picos entre muestras que surjan al reconstruir la señal, no saturarán el conversor DA.

Según Lund y Nielsen, dejando un margen de unos 3 dBs sería suficiente para no producir dBFS+, con lo que normalizando la producción sonora a – 3 dBFS, podría ser suficiente para evitar el problema. Sin embargo, esta solución que parece la más sencilla sería la más difícil de implementar, ya que por un lado no existe una normativa especifica acerca de poder trabajar con muestras a 0 dBFS y por otro lado la guerra de sonoridad (loudness war) obliga a los diferentes técnicos de sonido a maximizar la sonoridad hasta límites de exprimir diferentes equipos de dinámica, los cuales son empujados hasta los 0 dBFS, aplastando en muchos casos la onda contra este techo, tratando de apurar al máximo la escala. La solución pasaría por hacer una normativa adecuada, para evitar este problema y por otro lado educar al oyente a escuchar los materiales sonoros de una forma más natural, respetando la dinámica de las señales.

La segunda idea para evitar que aparezcan picos entre muestras que desencadenen los dBFS+ es anticipar su aparición. Es decir es tratar de conocer como va a ser la señal reconstruida por el conversor DA antes de que la señal pase por el conversor y de esta forma poder actuar sobre ellos. La única forma de hacer esto sin salir del dominio digital es realizar un sobremuestreo de la señal, de tal forma, que se obtengan nuevas muestras, entre las muestras ya existentes. Una vez que se disponen de estas muestras, es cuando se puede evaluar los picos potenciales de crear dBFS+ en función del valor digital que adquieran las diferentes muestras obtenidas en el sobremuestreo. El sobremuestreo se acercará más a la forma de la señal reconstruida, cuanto mayor sea el mismo.
sonido


Generalmente y dado que la primera idea es más difícil de llevar a cabo, no por las circunstancias
técnicas, sino por la estupidez humana, los técnicos de sonido utilizan limitadores con sobremuestreo con la idea de limitar el valor de las nuevas muestras obtenidas. El problema en este caso es que no todos los algoritmos incluidos en muchos plugins están a la altura necesitada para finalizar un material sonoro, teniendo que desembolsar una cantidad de dinero más allá de unos pocos cientos de euros para poder obtener un resultado lo más neutro posible ante esta forma de trabajar.


Resumen:

Thomas Lund y Soren Nielsen, llevan ya años avisando en diferentes convenciones del AES y en
diferentes artículos, de la problemática inherente de trabajar con muestras que están excesivamente próximas al techo de la escala. Lund y Nielsen introducen dos conceptos que son el de picos entre muestras y dBFS+ y presentan la problemática originada en tres sistemas diferentes: conversores DA, conversores de frecuencia de muestreo, y en codificadores de audio. En este pequeño artículo, se ha decidido comentar principalmente los problemas existentes en los conversores DA, ya que son los equipos que se utilizan en cada momento por un técnico de sonido para realizar sus funciones.

De una forma muy simplista, se puede decir, que un conversor DA trabaja con una tensión de
alimentación, que en la mayoría de los casos coincide con la tensión asignada a los 0 dBFS (tensión de referencia) del techo de la escala, siendo por tanto el conversor incapaz de manejar tensiones superiores a este valor, que en el caso de producirse, serán recortadas, hasta este valor máximo de alimentación, produciendo por tanto una distorsión a la salida del conversor. El problema surge entonces cuando se trabaja con un material sonoro, que posee un alto nivel, y que sus muestras llegan a los 0 dBFS o están muy próximas a ellos.

Tanto los picos entre muestras como los dBFS+ se producen tan sólo en el dominio analógico, como fruto de la reconstrucción que se realiza en el filtro de mismo nombre del conversor DA. Básicamente se puede decir que los picos entre muestras, son aquellos valores de tensión que están por encima del valor de dos muestras consecutivas y que aparecen físicamente entre ambas muestras al reconstruir la señal analógica. Aunque en un principio esos valores de tensión no aparezcan en el dominio digital, forman parte de la información de la propia señal digitalizada, y una vez que se vuelve al dominio analógico, aparece por sí sola. Realmente por picos entre muestras, se podría pensar en cualquier valor de tensión que esté en medio de dos muestras adyacentes, sin embargo, el termino picos entre muestras es utilizado, cobrando un sentido especial, en aquellas situaciones en las que las muestras adyacentes, posean un nivel tan alto de cuantificación, que en la reconstrucción del conversor DA, puedan superar la tensión de referencia del conversor. En este punto es donde aparece el concepto de los dBFS+ como aquellos niveles de tensión, en el dominio analógico, que son mayores al nivel de tensión asignado a los 0 dBFS, tensión de referencia del conversor, y que van a producir, que el conversor sea incapaz de desarrollar la tensión suficiente para estos valores de dBFS+, recortando y distorsionando por tanto la señal reconstruida.

Básicamente, estos dBFS+ se producen por dos razones:

 En el muestreo de la señal analógica, no coinciden los picos máximos de la señal, con alguna de
las muestras

 Diferentes procesados digitales de la señal que directa o indirectamente produzcan un
incremento del nivel de las muestras

En ambos casos el tratar de normalizar el valor de las muestras a 0 dBFS es lo que va a producir
realmente la aparición de estos dBFS+, ya que de haber mantenido un margen de seguridad suficiente ninguno de los dos hechos anteriores hubiese generado dBFS+ por sí mismo.

Lund y Nielsen proponen dos soluciones para evitar los dBFS+

 No apurar el valor de las muestras al techo de la escala, dejando un margen suficiente ( unos 3
dBs) para que los picos entre muestras del dominio analógico, no supere el valor de tensión de
referencia del conversor

 Utilizar el sobremuestreo, para anticiparse a los picos entre muestras, y una vez que se ha
generado las nuevas muestras, entre las muestras adyacentes, observar su evolución y actuar
sobre ellas. En este aspecto Thomas Lund propone dos sistemas nuevos basados en el
sobremuestreo. El primero de ellos se trataría de un medidor de valor de pico real, en el cual
utilizando el sobremuestreo, el medidor pueda anticipar en el dominio digital, el valor real en
dBFS (incluidos los dBFS+) para cada instante de tiempo que tomaría la señal reconstruida en el
dominio analógico. El segundo sistema recomendado por Lund y Nielsen, que también se basa
en el sobremuestreo, es un sistema de limitación por sobremuestreo, en el cual se limita el valor
de las muestras, tratando de evitar niveles en muestras que potencialmente puedan generar
dBFS+.

Conclusiones:
En los últimos 15 años, y debido a la guerra de la sonoridad, se han estado produciendo materiales sonoros, que reproducidos en conversores DA de gama doméstica presentan una alta componente de distorsión. Pese a que la distorsión es clara en diferentes producciones musicales, el oyente se ha acostumbrado a este tipo de distorsión, dando por hecho que es parte del sonido del siglo XXI. Thomas Lund y Soren Nielsen, han constatado empíricamente algo, que muchos especialistas de la masterización llevaban ya barruntándose hace años, y es que el tratar de llevar el material sonoro al máximo nivel de sonoridad, implicaba, que había algo que no terminaba de sonar bien. Algunos de estos especialistas, decidieron por si mismos, bajar el techo de sus muestras hasta un nivel seguro (-3 dBFS) para dejarse un margen de salvaguarda. Otros especialistas, decidieron seguir trabajando con su techo en 0 dBFS,
acuciados por las ordenes del cliente que en un acto de total estupidez quería sonar más fuerte que nadie.

Existe literatura acerca de esta problemática, existe pruebas en forma de materiales sonoros
comercializados que constatan el problema, es hora de poner una solución a este problema, del cual cada vez más parte de la comunidad de técnicos de sonido están al día del problema que presenta normalizar las muestras a 0 dBFS.

Fourier para Audioforo.com


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