Limitacion y loudness

En el siguiente artículo vamos a hablarte de lo que es un limitador, que funciones o parámetros tiene y también te daré algunos tips o consejos de como puedes empezar a aplicarlo en tu mezcla o master.

Conceptos básicos

Con el fin de entender un poco mejor el como y el por que de un limitador, antes quiero darte una pequeña introducción de acústica y sonido. Vamos a empezar por describir que es la presión sonora, el nivel de presión sonora y las unidades de referencia que nos permiten medirlas.

Presion Sonora

La presión sonora es una sensación auditiva provocada por las vibraciones de un cuerpo sonoro (puede ser un instrumento musical o no) que genera ondas acústicas en el aire en una frecuencia entre 20Hz y 20.000 Hz.

¿Que es el nivel de presión sonora?

El nivel de presión sonora o SPL (Sound Pressure Level) por sus siglas en inglés, determina la intensidad del sonido que genera una fuente sonora, puede parecer un lío, pero no te preocupes sigue leyendo y te lo explico.

Para medir este nivel de presión sonora utilizamos como referencia el decibelio (dB) que, si somos estrictos, diremos que es un valor de referencia, ya que este viene determinado por dos factores, el primero de ellos es la presión sonora eficaz o RMS (Root Mean Squared), que es una fórmula usada para calcular la media aproximada de potencia que un amplificador puede generar continuamente y que un altavoz o sistema de monitorización es capaz de recibir. Y el segundo, es la presión de referencia o presión sonora del aire, en el cual se toma como referencia de medición el pascal (20 μPa). Para calcular entonces el nivel de presión sonora o dB utilizaremos la siguiente fórmula:

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Como ves en esta fórmula, estamos utilizando logaritmos y esto se debe al amplio rango de frecuencias que puede escuchar el oido humano, concretamente, como hemos comentado anteriormente, las frecuencias comprendidas entre los 20 Hz y los 20 kHz.  De este modo, empleando la fórmula anterior, se comprime todo a una escala con un rango de 107 unidades hasta dejarla en sólo 140 (dB), por lo cual es mucho mas sencillo a la hora de manejarla y trabajar con ella.

Pero tranquilo, no tienes que aprenderte esta fórmula, simplemente quiero, que de forma didáctica, tuvieras conceptos básicos de acústica y sonido para luego aplicar con conocimiento todo lo que te voy a explicar sobre limitación.

dBFS LKFS & LUFS

Existen otros conceptos de medida o indicadores para la presión sonora como puede ser el dBFS o decibelios a escala completa (decibels Full scale). El cual nos indica el nivel de amplitud de dB (en sistemas digitales) que tienen un nivel máximo disponible. El nivel máximo posible en esta medida será de 0 dBFS. Por otro lado, también están los indicadores LKFS (Loudness, K-weighted relative to Full Scale) o LUFS (Loudness Units relative to Full Scale) que incluyen en la medición una curva de respuesta en frecuencias del oído humano (a un nivel de escucha típico de 70 dBA), aplicando la sumatoria de todos los canales (de un sistema multicanal) en un solo indicador y evaluando la potencia total, lo que involucra medir el verdadero valor eficaz o RMS. La medida de referencia que tenemos en estos indicadores esta en torno a -23 LUFS (±1 LU).

Ahora que ya te has introducido con algunos conceptos de loudness, vas a aprender que es un limitador, empezando por describir el propósito de utilizarlo, las implicaciones que tiene y los parámetros que se pueden configurar en el.

Limitadores

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Un limitador, ya sea hardware o software, esta pensado, como bien dice la propia palabra, en limitar los picos de ganancia de la presión sonora que provenga de cualquier sample, stem o track. Para ello, se realiza una limitación espectral de la señal en tercios de octava, interviniendo toda la cadena de sonido y almacenando y registrando internamente los niveles sonoros existentes. Este proceso, evita realizar cambios en la ecualizacion, lo que supone un gran beneficio si no queremos alterar la señal original. De esta manera, se garantiza el máximo nivel auditivo y musical. Cuando es utilizado de manera correcta, no deben de escucharse cambios audibles en el sonido o en el rango dinámico.

Al hablar de limiting seguro que has escuchado algunos conceptos como el clipping, el oversampling y otros más. Si no has escuchado hablar de ellos, seguramente que con las explicaciones que te voy a dar a continuación vas a entender estos conceptos, ya que son procesos que vas a tener que saber distinguir para realizar esta tarea correctamente.

Limiting y clipping

Explicado de forma técnica pero sencilla, el clipping se produce cuando la estructura de ganancia en tu mezcla no ha sido llevada con total control y excede los limites del nivel de ganancia máximos. Para ello existe el limiting, que como te he explicado antes, no es nada más que la aplicación controlada de reducción en el nivel de ganancia de estos picos, todo esto para evitar precisamente el clipping. Ambos son procesos que, aunque de diferentes formas, pueden introducir distorsión a tu pista, por lo que tienes que ser cuidadoso en su aplicación.

Pero sigamos hablando un poco mas de clipping. Por un lado, tenemos el soft clipping en el que, aunque seguimos saturando la cadena de sonido, se nota mucho menos menos agresivo que el hard clipping, esto explicado de manera mas sencilla, significa que estamos realizando una limitacion de nuestra señal antes de empezar a escuchar clipping en la pista. Para que te sea mas fácil identificar el efecto que producen en el flujo de sonido todos estos tipos de clipping, fíjate en el siguiente gráfico, en el cual se va a diferenciar cuando lo aplicamos de un modo u otro.

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También se debe decir, que el clipping es una condición de falla que debe de evitarse y su control máximo se debe lograr siempre con un limitador con ataque rápido y un release intermedio y que no deje pasar nada sobre el “limite” configurado, esto es lo que llamamos Brickwall limiting. Sin embargo, algunas veces de forma artística, se puede pretender saturar la pista y así provocar una distorsión armónica, con lo que de forma controlada, obtendrás un sonido mas rico armónicamente a través del clipping analógico, aunque si no lo dominas, puede ser un gran dolor de cabeza. Ahora que ya has entendido un poco el clipping, continuemos hablando de limiting.

Los cambios que el limitador pueda generar en la dinámica, pueden introducirte unos ligeros toques de distorsión en tu pista o sample, pero es una distorsión mucho menos dañina que con el clipping. Es un proceso lineal hasta el nivel límite, por encima del cual la forma de onda se reduce en amplitud pero retiene más o menos su forma original y por lo tanto, permanece armónicamente intacta. La distorsión que resulta generalmente de este proceso es, como hemos comentado anteriormente, insignificante y casi inaudible.

True Peaks

En el procesado de audio digital, y especialmente con el ultra-fast limiting o hard clipping, pueden generarse picos inter-sample, es decir, la señal analógica que proviene del convertidor A/D (Analogico/Digital), puede generar niveles de pico más altos que los que vienen originalmente en el propio sample. Dependiendo de lo bueno que sea el convertidor puede generarse clipping audible causando probablemente distorsión. Lo mismo ocurre, por ejemplo, durante las conversiones de un track a mp3 por poner un ejemplo. A continuación te muestro una representación gráfica de lo que te estamos hablando.

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Oversampling

El oversampling, como su propia palabra indica, es un sobremuestreo de señales analógicas con una frecuencia superior al ratio de muestreo de Nyquist, el cual nos dice, que necesitamos al menos el doble de frecuencia de muestreo de la máxima a muestrear. Dicho de otra manera y para que se entienda mejor, cuando el limitador esta trabajando y necesita realizar cambios rápidos en el sonido con el fin de atenuar los picos de ganancia, estos cambios pueden inducir aliasing y como resultado puedes tener distorsión y sobre todo reducir la calidad de la señal de salida. El oversampling trata de minimizar el impacto del aliasing y también trata de reconstruir la señal corriendo un proceso de limitación interna, en el cual se dispone de una frecuencia de muestreo que es múltiplo del ratio de muestreo de nuestro equipo (2x,4x,….).

Dithering y Noise shaping

En la producción de música actual, las personas tienden a trabajar en una resolución de 24 bits de audio para conseguir la mayor resolución y precisión posible. El dither es un proceso en el cual se añade ruido blanco a la señal original para disminuír los errores de cuantización al convertir señales de audio con profundidades de bit diferentes, es decir, reducir la distorsión en el proceso de pasar por ejemplo de una resolución de 24 a 16 bits (CD).

El noise shaping es otro método para disminuír los errores de cuantizacion de nuestra señal digital, desplazando el ruido introducido por el dithering hacia el high end para evitar que se escuche en frecuencias donde es mas audible. Bien, ahora que sabes algunos conceptos sobre tratamiento de muestras de sonido, voy a empezar a describirte los parámetros que contiene un limitador y algunos consejos de como utilizarlos.

Workflow Limitadores

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Para empezar a configurar tu limitador, debes de conocer como actúan y afectan al sonido los diferentes parámetros que tenemos disponibles en ellos. A continuación te voy a detallar todos estos parámetros y voy a darte algún consejo para que puedas empezar a poner en práctica todo lo que hasta ahora llevas aprendido sobre limitación y loudness.

Parámetros

 

Threshold o umbral

El threshold o umbral, es el parámetro que indica al limitador cuándo tendrá que empezar a actuar y a reducir la ganancia de la presión sonora. Es distinto al de los compresores, ya que la reduccion de ganancia no se decide por el ratio como por ejemplo pasa en los compresores, si no por el nivel de output ceiling o techo de salida que configuramos. Si por ejemplo, configuramos un treshold de 4dB el limitador reducira en esta ganancia y mas tarde amplificará esta señal en 4dB en la salida.

Ataque

El ataque es el tiempo que el limitador tarda en reaccionar y empieza a realizar la reducción de ganancia. Con este parametro por ejemplo, puedes controlar los transitorios. Como método de aplicación, un ataque muy rápido lo que va a conseguir es ahogar la energía del kick y en general al low-end en la mezcla. Por el contrario, si configuras un ataque muy lento vas a perder su efectividad, ya que el limitador estará dejando de actuar. Una técnica que puedes usar para encontrar el nivel de ataque que tienes que conseguir en el limitador, puede ser, configurar el ataque lo mas cerrado o rápido posible e ir aumentando progresivamente el knob hasta encontrar el nivel adecuado que requiere tu mezcla.

Release

Al contrario que el ataque, el release es el tiempo que tarda el limitador en dejar de actuar o “soltar” el sonido. Un release muy rápido va a conseguir que los elementos de tu mezcla suenen un poco mas “bouncy”, lo cual significa que va a dar como resultado que el sonido se escuche menos solido. Un release mas lento nos va a dar un efecto mas “glue” y haremos que suene mas grueso. Como consejo para que empieces a “jugar” y a encontrar lo que buscas, te recomiendo que lo configures de manera moderada, es decir, ni muy rapido, ni muy lento, así llevarás este parámetro mucho más controlado desde el principio.

Lookahead

El lookahead es un proceso que se puede ver en los limitadores actuales con el fin de anticipar (examinando el audio previamente) el nivel de reducción de ganancia que tiene que aplicarse antes de llegar al nivel definido como umbral. De nuevo, si aplicas un lookahead largo vas a ahogar la energía del kick y el low end y si por el contrario lo aplicas corto, estarás acercándonte al hard clipping lo que te introducirá algo de distorsión en tu pista. Asi que si decides utilizarlo, encuentra el valor que mas se ajuste a tu mezcla empezando por el valor más corto o lento y ve aumentándolo progresivamente.

Output Ceiling

El output ceiling es el nivel de salida final que obtendrás después de procesar tu sonido. En general, se recomienda un nivel de -0,3 a -0,8 dB, esto depende del nivel de procesamiento que hayas tenido que realizar en la mezcla y del formato de archivo al que quieras exportar, por ejemplo, si estamos convirtiendo a mp3, puede ser bueno configurar un ceiling de entre -1 y -1.5 dB para prevenir el clipping digital.

 Conclusiones

Esperamos que este articulo te haya sido de ayuda para introducirte en el proceso de limitación de audio. Es importante que recuerdes que hay que evitar sobre procesar las señales y ajustar adecuadamente y poco a poco todos los parámetros, ya que podemos introducir distorsión no deseada o perdida de intensidad, brillo, definición, etc… y por lo tanto vas a “ensuciar” el track. Mi consejo es que empieces configurando los parámetros lo mas suave posible y mientras vayas haciendo comprobaciones de como va sonando tu audio.