Rango dinámico y relación señal-ruido

Es común que estos términos se utilicen de manera indiferente, y aunque ambos hablen de algo parecido, no expresan lo mismo.

Una buena relación señal a ruido es primordial en cualquier tipo de sistema, un amplio rango dinámico también es algo que se busca. Sin embargo la última es una característica exclusiva del sistema. Mientras que en la anterior hay una dependencia de la configuración y uso del sistema, en específico la estructura de ganancia y el nivel de señal que se utilice.

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Fig 1: Recorte de la señal por máximo nivel de tensión.

El rango dinámico refiere a la diferencia en dB entre el nivel más alto, antes del recorte (figura 1), de señal que se pueda reproducir en una cadena de audio (o en un equipo solo) y la frecuencia (o componente espectral) de mayor nivel que componga el piso de ruido. En cada equipo será diferente, dictado principalmente por la fuente electrónica y el ruido residual. Es interesante notar que el equipo puede tener un piso de ruido espectral muy bajo en general pero ser muy vulnerable por ejemplo a los 50Hz del 220V, de esta manera su rango dinámico resulta bajo aunque sea solo por una frecuencia.

La relación señal-ruido refiere a la diferencia en dB entre el nivel promedio de la señal (podría ser el nivel nominal de trabajo) y el nivel promedio del piso de ruido. El nivel nominal es importante, dado que la mayoría de los programas que se suelen reproducir pueden exceder este nivel con picos de 10 a 20dB más grandes. Esto quiere decir que si se trabaja con un promedio de 0dBV, puedan necesitarse picos de 20dBV, esta diferencia puede entenderse como el headroom. El nivel nominal es de suma importancia dado que se relaciona directamente a la sensación de sonoridad, a mayor nivel RMS, mayor volumen percibido.

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Fig 2: Diferencias entre rango dinámico, relación señal-ruido y headroom.

En conclusión, la relación señal-ruido se puede encontrar midiendo la diferencia de valor RMS entre el piso de ruido y el valor nominal de trabajo. Queda en claro entonces que depende del nivel promedio elegido para trabajar. Por otro lado el rango dinámico depende únicamente de los límites de los equipos. De esta manera un sistema puede tener un rango dinámico excelente pero una relación señal-ruido pésima debido a como se utiliza.

En una situación de refuerzo sonoro se puede contabilizar al ruido acústico de ambiente como ruido de fondo. Si se silencian todas las fuentes pero se dejan los micrófonos abiertos, el remanente es justamente el piso de ruido de nuestro sistema y puede ser fácilmente medido con algún sonómetro o micrófono calibrado. En condiciones normales el ruido debería ser por lo que captan los micrófonos abiertos y no por los componentes electrónicos.

Fig 3: Micrófono muy cercano.

Con un piso de ruido de 45 dBSPL y un orador que genera 70 dBSPL, la relación señal-ruido del sistema va a ser de 35dB. Por esta razón son importantes las técnicas de microfoneo cercanas y el apagado de micrófonos que no se usen, ayuda a mejorar la relación final del sistema. Si se cuenta con unos parlantes capaces de producir 120 dBSPL y hay un ruido a extracción mecánica de baja frecuencia de 50 dBSPL, el rango dinámico del sistema es de 70dB, nótese que no se habla de la fuente a captar o del nivel de señal.

Es decir que si todo funciona bien, es el ambiente acústico el que determina el piso de ruido para ambos casos, mientras que los componentes electrónicos solo juegan un papel menor.

Ing. Eduardo Sacerdoti

Investigación & Desarrollo – Equaphon

 

Eduardo Sacerdoti