Idealmente una señal que es inyectada en un equipo sólo debe ser modificada por la función requerida del equipo, por ejemplo un amplificador sólo debe incrementar el nivel de la señal, sin alterar las demás caracteristicas. En la realidad a la salida de los equipos, tanto electrónicos como electro-acústicos, aparece la señal original alterada.
Todas las diferencias no deseadas entre la señal de entrada y la señal de salida son distorsión. Si bien cualquier cambio puede ser considerado distorsión, esto no quiere decir que necesariamente sea desagradable. Puede que un equipo con mayor distorsión que otro sea más agradable al oído, en muchos estílos musicales la distorsión de la guitarra es deseada y minuciosamente buscada.
Existen varios tipos de distorsión, pero en general pueden ser categorizadas como lineales o no-lineales. Las distorsiones lineales son aquellas que no afectan a la componente espectral, pero sí a las diversas caracteristicas de la componente, como nivel y fase. En general las distorsiones lineales se mantienen iguales siempre, es decir no cambian con el tiempo o con la señal inyectada.
Fig 1: Retardo de grupo
Una distorsión de frecuencia quiere decir que el equipo no responde con la misma amplitud en todas las frecuencias, esto quiere decir que cambia la respuesta en frecuencia. La distorsion de fase significa que hay un retraso en tiempo de la señal, no sería un problema si el retraso fuese igual para todas las frecuencias, pero cuando no es igual, parte del espectro de la señal tarda más tiempo en salir. Si bien la percepción del humano no es tan sensible a la distorsión de fase como a la distorsión de frecuencia, un tiempo excesivo de retraso se percibe. Este tipo de distorsión es mejor visto en una gráfico de retardo de grupo (group delay).
Las distorsiones no lineales son aquellas que generan componentes de frecuencia nuevas, que pueden o no, tener relación con la señal inyectada, afectando su componente espectral. Las dos distorsiones no lineales más comunes son la distorsión armónica, y la distorsión por intermodulación.
La distorsión armónica, o THD por sus siglas en inglés (Total Harmonic Distortion), hace referencia a que los componentes de frecuencia generados mantienen una relación armónica con la señal inyectada. Esto quiere decir que son múltiplos de la señal, si inyectamos un tono puro de 1 kHz los armónicos van a ser 2 kHz, 3kHz, 4 kHz y etc. Puede ocurrir esporádica o continuamente.
Fig 2: Thd + n
Para cuantificarlo existe un problema, el ruido de fondo inherente a todo sistema. Si el ruido es mayor que la propia distorsion, entonces es dificil diferenciar entre ambos, de aquí el termino THD + n, esto quiere decir que la cifra entregada tiene sumado el ruido de fondo. Si bien el THD es el procentaje de la suma de todos los armónicos, no es poco comun encontrar curvas de distorsion por frecuencia en especial del segundo y tercer armónico.
Fig 3: IMD
Cuando dos o mas señales se mezclan en un circuito, se produce la distorsión por intermodulación o IMD (Inter Modulation Distortion). El resultado es una nueva componente, pero a diferencia del THD, no mantiene una relación armónica con las señales inyectadas. Por ejemplo si inyectamos f1 y f2 a la entrada, a la salida se van a producir además (f1 + f2) y (f1 – f2), es decir la suma y la diferencia entre ambas. Dado que las nuevas componentes generadas no mantienen una relación armónica con las señales originales, pueden llegar a ser perceptivamente más notorias.
Cabe destacar que en el caso de las distorsiones no lineales pueden variar con el tiempo y verse afectadas por el nivel de la señal, en especial cuanto más cerca de la saturación o de los niveles máximos de los equipos se trabaje. No es algo nuevo, el clipping produce distorsión.
Eduardo Sacerdoti
Investigación & Desarrollo – Equaphon