Si un equipo transmite de manera distinta a diferentes frecuencias, tiene una respuesta en frecuencia. Las dos representaciones más comunes son la de amplitud vs frecuencia y fase vs frecuencia. En este post se describen las dos herramientas más comunes para medir la respuesta en frecuencia, y su principal diferencia.
Fig 1: Analizador de espectro.
El analizador en tiempo real (RTA por sus siglas en inglés) es un banco de filtros pasabanda, típicamente de octava o 1/3 de octava, espaciados en frecuencias estándar. La salida de cada filtro se rectifica y se integra de manera que se obtiene un valor de DC con la misma energía que la señal analizada, la integración cuenta con una constante de tiempo que puede ser seleccionada generalmente rápida (250 ms) o lenta (1 s). El resultado final es un valor de DC en cada una de los filtros que representa el valor de energía en tiempo real, o mejor dicho en tiempo continuo. Dado que el análisis se realiza por tercio de octava y que a mayor frecuencia mayor ancho de banda, y por ende energía, tienen las octavas, los RTA muestran una respuesta plana con un ruido rosa (de igual energía por tercio de octava). La mayor limitación de este tipo de analizadores es que no pueden medir tiempo, no se puede obtener la respuesta de fase, por lo tanto no se puede estudiar la interacción de altavoces.
Con el advenimiento de la tecnología, y la baja en los costos computacionales, se pudieron aplicar herramientas matemáticas para el análisis complejo de la señal de audio. El teorema de Fourier, del siglo 18, expone que cualquier forma de audio compleja puede caracterizarse como una combinación de ondas senoidales con sus respectivas componentes de amplitud y fase. La transformada de Fourirer o FFT (por sus siglas en inglés Fast Fourier Transform) es la aplicación matemática del teorema, con la cual se puede «transformar» amplitud vs tiempo (osciloscopio), en amplitud vs frecuencia y fase vs frecuencia. Es decir los datos del dominio temporal pasan al dominio en frecuencia. Este es el motor de los analizadores de audio complejo, existen muchas variables y configuraciones posibles en el mundo digital que no son tema de este post.
Fig 2: Software de medición FFT.
Las aplicaciones son amplias, entre las cuales se pueden destacar las mediciones de:
-Respuesta en frecuencia
-Respuesta en fase
-Nivel y espectro de ruido
-THD
-Delay
-Respuesta al impulso
-Espectrograma
Todas estas herramientas ayudan en el diseño e instalación de sistemas de refuerzo sonoro, y si bien alguna de ellas pueden ser realizadas con un RTA, la portabilidad de una notebook, sumado a las aplicaciones posibles al poder medir «tiempo» y su mayor resolución, hacen de los analizadores FFT una herramienta superior. Es destacable la modalidad «Función de Transferencia», en donde mediante el uso de dos canales se tiene una referencia de la señal de salida, ganando entre otras cosas, inmunidad al ruido.
Eduardo Sacerdoti
Investigación & Desarrollo – Equaphon