Hablemos de algunos conceptos básicos de audio para radio

Es importante comprender el audio tal como se utiliza en las instalaciones en las que trabajamos.

Por personas de marca

El audio pasaba de los labios a los oídos en distancias cortas antes de la llegada de la radio. La transmisión cambió eso al usar la electrónica para transportar audio a grandes distancias.

Como saben, comienza con un micrófono. Ese ingenioso dispositivo convierte la energía sonora mecánica de la vibración en el aire en energía eléctrica. No es magia, solo buena ciencia básica.

No entraré en los muchos tipos de micrófonos, pero es importante comprender que los ingenieros de transmisión deben tratar el sonido como electricidad.

En el mundo del audio analógico, el micrófono y el audio del programa tienen un voltaje de corriente alterna (CA) muy bajo. Por lo general, pensamos en el rango de frecuencia de audio como de 20 Hz a 20 kHz, pero para ser prácticos, el audio FM sube a solo 15 kHz mientras que AM es de 10 kHz. Un micrófono dinámico típico tiene una salida de –50 dBm. Eso es 50 decibelios por debajo de 1 milivatio de potencia. Es tan pequeño que se requiere un amplificador solo para llevarlo a un nivel con el que se pueda trabajar.

Los primeros amplificadores de audio a válvulas y luego a transistores contribuyeron con artefactos no deseados, como ruido y distorsión, que coloreaban el sonido. Hoy en día contamos con maravillosos dispositivos electrónicos para mantener el audio con un sonido impecable, suponiendo que todo esté configurado y operado correctamente. (Consulte mi artículo sobre los niveles de audio).

Solo un dispositivo en una cadena de audio puede degradar/arruinar el sonido si se ajusta incorrectamente. Casi no hay arreglo después de eso.

Los dispositivos de transmisión de audio de hoy en día suelen tener un rango de 90 dB o más entre el ruido residual, conocido como ruido de fondo del equipo, y el recorte de picos. El audio entre esos dos límites se amplificará limpiamente. Antes de la desregulación, las reglas de la FCC requerían que la prueba de transmisión de FM de las mediciones de rendimiento mostrara al menos 60 dB de rango dinámico entre el 100% de modulación y el ruido. Fue sólo 45 dB para AM.

He escrito sobre esto antes, pero vale la pena repetirlo. El ejemplo más típico de maltrato del audio es ejecutar niveles demasiado altos. Lo has visto cuando los locutores están grabando o en los controles de un programa. Los operadores entusiastas a menudo creen que "más es mejor" cuando se trata de configurar los niveles de audio. ¡Lo suben, haciendo que los medidores VU entren en rojo, para hacerlo más fuerte!

La Fig. 1 muestra un osciloscopio con audio de voz subiendo y bajando de voltaje. Notará que las partes superiores de dos de los picos positivos están recortadas y hay una cantidad menor de recorte en los picos negativos. El audio que estaba destinado a tener un voltaje más alto fue detenido por las capacidades del equipo para reproducirlo. Eso significa que faltaban piezas de audio en la mezcla final porque el audio excedió la capacidad de voltaje de pico a pico del equipo. La calidad del sonido ahora está degradada.

No hay necesidad de este tipo de mal manejo del audio cuando el nivel de ruido es tan bajo.

Ejecute deliberadamente el audio en rojo y más allá en una grabación. Oirás la papilla en la que se convierte. Se pierde valiosa información de audio y simplemente suena mal. No todos escuchan el comienzo del recorte donde faltan los picos de audio. Las oyentes femeninas suelen ser las primeras en notar los problemas. No saben lo que es, pero el resultado es tuneout.

El audio digital tiene el mismo problema, donde el audio analógico se convierte en digital. Sobrecargar la entrada a un convertidor de analógico a digital dará como resultado una distorsión máxima.

Puede ocurrir lo contrario, especialmente durante los programas de entrevistas con múltiples micrófonos. Los invitados son a menudo de voz suave. El operador anfitrión o de control puede oír muy bien, pero los oyentes, especialmente en automóviles ruidosos, tienen problemas para oír. Los pasajeros del automóvil no tienen el beneficio de los auriculares de estudio al máximo. El ruido de la carretera tiende a enmascarar las voces de la radio. Hay otro desajuste.

El audio de la consola de transmisión de audio analógico es lo suficientemente alto como para escuchar cuando coloca un auricular en los terminales de salida de audio, o en cualquier lugar de una cadena de audio que conduzca al procesamiento de audio. Siempre llevé un auricular de teléfono tradicional con cables de pinza de cocodrilo para escuchar y encontrar problemas en las rutas de audio. Los auriculares actuales con una impedancia de 4 a 32 ohmios no son tan adecuados como los antiguos auriculares de alta impedancia (600 ohmios o más) que no cargan ni reducen seriamente el audio en una línea a la que están conectados.

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Por definición, 0 dBm es 1 milivatio. Eso y +4 dBm (2,5 milivatios/0,0025 vatios) es la salida de audio de la mayoría de las consolas de audio analógicas en la actualidad.

Una pequeña linterna tradicional (lámpara incandescente) puede consumir 1 vatio de potencia. En comparación, puede ver que la potencia de audio es muy pequeña en las instalaciones de transmisión. La excepción son los altavoces de monitor de estudio que funcionan con muchos vatios. El audio de un sistema de megafonía podría tener suficiente potencia para iluminar una bombilla de buen tamaño.

El nivel de audio de transmisión se mide como dBm en una carga de 600 ohmios. Este estándar se remonta a los días en que el audio se enviaba desde un estudio a un sitio de transmisión, a través de una línea telefónica dedicada. En referencia a mi artículo anterior "La ley de Ohm responde a sus preguntas", podemos calcular el voltaje y la corriente. Al conocer dos parámetros eléctricos, podemos resolver el tercero.

En este caso, 1 mW en una carga de 600 ohmios es de 0,775 voltios. No medirá eso con un multímetro porque el audio varía de cero voltios sin audio a algo mucho más alto durante la voz o la música. Afortunadamente, las consolas de audio y el software de grabación digital cuentan con medidores integrados. Esos medidores están calibrados para mostrar cuando los niveles de audio son correctos. Confíe en ellos, no en sus oídos, cuando ajuste el audio. Tus oídos no saben qué tan alto o bajo es el audio.

La coincidencia de impedancia fue una gran preocupación en el manejo del audio hasta principios de la década de 1980. La ganancia era costosa de lograr con circuitos de válvulas y transistores. Los transformadores de audio eran una opción popular para cambiar la impedancia y acoplar audio precioso de un dispositivo a otro en la cadena de transmisión. Los circuitos integrados con amplificadores operacionales resolvieron el problema proporcionando ganancia con entradas de alta impedancia y salidas de baja impedancia a bajo costo.

A los efectos de esta discusión, la impedancia de audio se puede considerar principalmente como resistencia. Es lo que tienes en una resistencia. La impedancia de audio puede contener algo de reactancia inductiva o capacitiva, pero eso normalmente no es un factor a menos que se agregue intencionalmente.

Es posible que aún se encuentren transformadores de audio en algunas instalaciones heredadas para acoplar audio de un lugar o dispositivo a otro. La respuesta de frecuencia puede ser pobre si el transformador no ve una resistencia de carga específica. Es posible que las frecuencias bajas y altas ya no estén al mismo nivel que el rango medio de 1 kHz y pueden sonar extraño. El otro problema es que todos los transformadores de audio contaminan un poco el audio. Lo que sale de un transformador no será exactamente lo que entró.

Los transformadores se han utilizado tradicionalmente para resolver problemas de zumbidos en el audio. Pueden ignorar las diferencias de voltaje de tierra entre dos dispositivos. Esto puede suceder incluso dentro de un estudio entre dos equipos.

Un lugar donde los transformadores pueden fallar es cuando se conecta un transformador directamente a otro. El resultado puede ser una respuesta de frecuencia deficiente. Recuerdo un refuerzo de graves no deseado de 4 dB alrededor de 150 Hz cuando eso sucedió. Todo lo que se necesitaba era una almohadilla de audio de resistencia de 3 dB entre ellos para evitar que los transformadores "hablaran electrónicamente" entre sí.

Los transformadores de audio pueden exhibir una respuesta de frecuencia deficiente cuando no están terminados o no están terminados correctamente (Fig. 2). Si una consola de audio tiene un transformador de salida, debe asegurarse de que vea la impedancia de carga especificada, que normalmente es de 600 ohmios. Si el dispositivo que alimenta tiene una impedancia de entrada de 600 ohmios, entonces está bien. Si está alimentando un dispositivo puente de 10 000 ohmios como una grabadora digital, entonces necesita un poco de ayuda. Coloque una resistencia de 620 ohmios o 680 ohmios en los terminales de salida. La resistencia total está lo suficientemente cerca de 600 para mantener contento al transformador. La potencia es tan baja que una resistencia de un cuarto de vatio está bien para la aplicación.

La figura 3 muestra un transformador de audio terminado con una resistencia de medio vatio. Si hace los cálculos, dieciséis cargas de 10 000 ohmios tienen una resistencia paralela combinada de 625 ohmios. Funciona.

Una consola de audio analógica sin transformadores puede tener una impedancia de salida (fuente) lo suficientemente baja como para entregar audio en sus terminales de salida, de modo que se le pueda colocar una carga de 600 ohmios sin causar problemas. Muchas consolas hoy en día tienen impedancias de salida tan bajas como 50 ohmios. La consola no necesita ver una resistencia de terminación. El audio se puede alimentar desde allí a múltiples ubicaciones si esos dispositivos tienen una impedancia de entrada de 10,000 ohmios más o menos. Hasta 50.000 ohmios es común en los equipos actuales. El audio balanceado activo de hoy resuelve problemas sin transformadores de audio.

En conclusión, tenga cuidado con las trampas de audio. Conoce y comprende el audio en las instalaciones en las que trabajas. La radio depende de mantener a los oyentes. Mi próximo artículo explorará más de la ciencia de la transmisión de audio.

Lea la Parte 2 de la serie de Mark Persons sobre los fundamentos del audio: "Conectemos audio en un estudio"

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El autor, WØMH, es un ingeniero de transmisión profesional certificado por SBE, ahora retirado después de más de 60 años en ingeniería de transmisión de radio, incluidos 44 años en el negocio. Comenzó girando los diales de los transmisores de radiodifusión a los 11 años y se mantiene activo asesorando a cuatro ingenieros de radiodifusión. Es miembro del Comité Nacional de Sistemas de Radio y recibió el Premio John H. Battison a la Trayectoria de la Sociedad de Ingenieros de Radiodifusión. Su sitio web es www.mwpersons.com.

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