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dBFS, dBu. De analógico a digital (y viceversa).

En post anteriores se habló del decibelio y su importancia en el mundo del audio. En este post se introduce el concepto del dBFS y su relación con el mundo analógico.

Una de las unidades más utilizadas para cuantificar el nivel de tensión eléctrica de una señal es la del dBu. Derivado del dBm (1 mW sobre 600 Ω), el dBu se referencia a 0.775 Vrms. Es importante notar que se trata de un valor RMS y no instantáneo o pico de la señal (ver: el factor cresta), esto quiere decir que diferentes señales pueden tener el mismo valor RMS con valores picos diferentes (o viceversa).

Fig 1: Vúmetro analógico.

En general los medidores analógicos (figura 1) se configuran para seguir el valor RMS de la señal, donde la luz de 0 dB del vúmetro se prende cuando el nivel de línea alcanza el estándar de +4 dBu (o algún valor especificado por el fabricante). Lo importante es que por sobre el 0 dB analógico del equipo puede haber (dependiendo el modelo) hasta +20 dB, es decir que la salida puede llegar a tener un nivel de +24 dBu o 12.3 Vrms. Esto no significa que la consola sea capaz de reproducir cualquier señal a ese nivel RMS sin recortar, eso va a depender del valor de tensión pico que pueda trabajar. Es en este punto donde se genera una de las confusiones más comunes en el audio, o se toma al nivel dBu como valor pico, o no se especifica el valor pico (tipo de señal) con la cual fue medido el equipo.

fig 3: Program Peak Meter.

dBFS es una unidad digital, donde 0 dBFS refiere al máximo valor que puede tomar la muestra (Full Scale, ver: audio digital), no puede existir valor por sobre éste. Es decir que refiere al pico de tensión máximo posible antes del recorte (clipping) digital (figura 2).

fig 2: 0 dBFS

Uno de los problemas es que ahora el valor de tensión analógico referido a la escala digital esta fijado interamente por el conversor y varía de modelo a modelo. De hecho la referencia de tensión del coversor es contínua (DC), con lo cual no quedan dudas de que solamente se pueden trabajar niveles menores a 0 dBFS. Independientemente de definir 0 dB con una onda senoidal o cuadrada (3 dB de diferencia), lo importante es entender que la señal a trabajar debe entrar completa (desde su valor pico) en el Full Scale, sin importar su valor RMS. Esto quiere decir que si una señal de audio en general puede tener entre 6 y 26 dB de factor de cresta, lo común va a ser trabajar con el nivel indicando alrededor de -18 o -20 dB. Por esto es que a ese nivel las consolas digitales empiezan a indicar con otro color (figura 3). Estos medidores suelen llamarse PPM (peak program meter) por su corto tiempo de integración posible, alrededor de 10 ms en contraste a los 300 ms de un vúmetro analógico. Es decir que están más orientados a mostar los picos de la señal que el nivel RMS. Para mayor comodidad, en algunas consolas puede configurarse el tiempo de integración del medidor.

Cómo se nombró anteriormente, no existe una relación directa entre dBFS y dBu o cualquier otra unidad. Debido a esto surgen diferentes usos, por ejemplo:

  • EBU R68 (Europa) especifica +18 dBu=0 dBFS,  siendo -18 dBFS el nivel de calibración (0 dBu). Quiere decir que para Post & Cine −18 dBFS = 0 Vúmetro. Y recomiendan llegar con los picos a un máximo de -9 dBFS, es decir dejar 9 dB libres.
  • Instalaciones en USA fijan +24 dBu = 0 dBFS
  • Estudios Americanos y Australianos de post: −20 dBFS = 0 VU = +4 dBu
  • BBC: −18 dBFS = 0 dBu

Debido a que no hay un consenso sobre la relación de niveles, es útil tener la posibilidad de cambiar el valor en base a las necesidades, esto es posible en algunos dispositivos (figura 4).

fig 4: Configuración de nivel y PPM.

Hasta que llegue el momento en que todos los equipos trabajen digitalmente sin necesidad de pasar por el mundo analógico (0 dBFS sería igual para todos), es importante tener cuidado en la transición de dBFS a dBu para mantener una estructura de ganancia y niveles necesarios.

Ing. Eduardo Sacerdoti

Investigación & Desarrollo – Equaphon

Eduardo Sacerdoti

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