Distorsión armónica (Parte I)

Published On Jan-08-2018

Transcripción

Es posible y beneficioso visualizar la distorsión como la aplicación de una función no lineal a la señal de entrada. El sonido característico de la distorsión, ya sea overdrive, distortion o fuzz, se obtiene por el contenido espectral nuevo que esta función crea. Una función lineal, como por ejemplo un filtro, puede modificar la amplitud e, incluso la fase, del sonido y su contenido espectral. No obstante, es incapaz de generar nuevos parciales. Por el contrario, las funciones no lineales son capaces de producir contenido espectral nuevo, que no estaba presente en la señal original. Esto se logra por medio del proceso conocido como distorsión armónica

Consideremos una onda sinusoidal de frecuencia f, a la cual se aplica un efecto de distorsión. Dependiendo del diseño del efecto, la frecuencia f podría haberse desfasado o tener una amplitud diferente, pero, más importante, la señal de salida tendrá un contenido espectral que podría incluir frecuencias como 2f, 3f, 4f y así sucesivamente.

Figura 12.10. Análisis espectral de una onda sinusoidal

Observamos que la amplitud de los armónicos producidos disminuye, conforme su frecuencia aumenta. Decimos que la amplitud de los armónicos tiende a cero. No obstante, esta nunca llega a ser exactamente cero. Por lo tanto, decimos que la distorsión armónica produce una cantidad infinita de armónicos. Luego, los sistemas que procesan la señal distorsionada tendrán un rango de frecuencias limitado, por lo que no todos los armónicos serán procesados, almacenados ni emitidos por el sistema de audio.

En sistemas digitales, las frecuencias altas podrían causar aliasing. Esto se produce cuando la frecuencia del armónico sobrepasa la mitad de la frecuencia de muestreo del sistema digital. Para evitar esto, los convertidores A-D/D-A y procesadores digitales incluyen filtros low-pass, denominados filtros anti-alias. Muchos efectos digitales de distorsión también podrían incluir un filtro low-pass, con el fin de evitar esta problemática.

Figura 12.11. Análisis espectral de una onda sinusoidal con distorsión armónica

Cabe mencionar que, cuanto mayor sea la no linealidad de la función y cuanto mayor sea la ganancia de entrada, mayor será la amplitud de los armónicos producidos. Por lo tanto, la distorsión será más agresiva.

Figura 12.12. Análisis espectral de una onda sinusoidal con distorsión armónica a diferentes ganancias

También podemos distinguir los patrones de armónicos producidos por hard clipping de los producidos por soft clipping. El primer tipo de distorsión producirá armónicos con mayor amplitud.

Figura 12.13. Análisis espectral de una onda sinusoidal con distorsión armónica por soft y hard clipping

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