Parte 2: Processamento de efeitos

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1 Page 1 of 6 Parte 2: Processamento de efeitos por Miguel Ratton Existem diversos tipos de efeitos que podem ser adicionados ao sinal de áudio, desde a simulação de ambientes acústicos, até alterações totalmente não naturais Reverberação Desde a sua introdução no início da década de 1980, a reverberação digital tem sido uma ferramenta imprescindível no estúdio e em sonorização de espetáculos. Antes disso, a reverberação artificial só podia ser obtida usando-se dispositivos complicados e muito caros. Com a rápida evolução da tecnologia digital, foi possível reduzir drasticamente o preço de um equipamento de reverb, de tal forma que hoje qualquer estúdio de gravação ou sistema de P.A. possui pelo menos um desses equipamentos. Além da reverberação, a maioria dos dispositivos de processamento também é capaz de produzir outros efeitos, e por isso são chamados de multi-efeitos. Conceitos Antes de simular os fenômenos físicos da reverberação e reflexão do som, é preciso analisar como a reverberação é gerada, e como ela é percebida pelo ouvido humano. Numa sala de concerto, o som que espectador ouve contém tanto o som original produzido pela fonte (voz, instrumento acústico, sistema de sonorização, etc) quanto as milhares de reflexões desse som original, que bate no chão, paredes e teto, até chegar aos ouvidos, com um pequeno atraso. Essas reflexões são como milhares de ecos do sinal direto que, devido ao sua grande quantidade, não são parecebidas exatamente como ecos, mas sim como reverberação. Basicamente, as porções do sinal refletido atingem o ouvido depois do sinal direto, e por isso dão ao ouvinte a sensação de espaço, isto é a percepção de que o som original está inserido num determinado ambiente acústico. A informação espacial é um meio importante de orientação, porque o ouvido humano também é usado para determinar a posição da fonte sonora. Em certas situações, essa capacidade pode ser muito útil ou mesmo de vital importância. O fato de podermos verdadeiramente ouvir o tamanho de um recinto mostra o quanto desenvolvido é o sentido da audição humana. Baseados na reflexividade de um recinto podemos também destinguir (embora na maioria das vezes não o saibamos) os materiais de que ele é composto. Em salas grandes com paredes altas de tijolo a reverberação geralmente é muito densa e precisa de algum tempo até cessar. Já uma sala pequena, com muitos objetos dentro (mobília, tapete, etc), possui uma reverberação muito pequena, em geral nem percebida como tal. Entretanto, essa pequena reverberação de fato existe, e por essa a razão é que os projetistas de processadores de efeitos incluirem vários tipos básicos de reverberações, dando a eles nomes de tipos diferentes de salas. É muito natural, por exemplo, que uma programação de reverb chamada Catedral produza uma reverberação longa e muito densa, enquanto uma programação chamada de Room represente a acústica de uma sala muito menor. Câmaras de reverberação

2 Page 2 of 6 É nas câmaras de reverberação que são obtidas as formas mais naturais de reverberações. Em geral, cada recinto possui propriedades acústicas específicas que não só dependem de suas dimensões mas também de sua forma e dos materiais usados na construção e acabamento. Por essa razão, os especialistas em acústica projetam salas (para concertos ou para gravação) que produzam determinada característica sonora e reverberação ambiente. Mesmo atualmente, quase todas as gravações de música clássica e a maior parte das gravações de jazz são feitas em salas especiais de gravação. Estúdios profissionais geralmente possuem câmaras de reverberação adequadas acusticamente para produzir determinada ambiência. Elas podem utilizar revestimentos de madeira, cerâmica ou pedras para gerar determinada sonoridade de forma natural. Alguns estúdios de alto nível podem até dispor de instalações com recursos para ajuste acústico nas paredes e teto, que possam modificar as condições acústicas do mesmo recinto. Entretanto, como o custo desses ambientes é muito alto, os estúdios mais novos em geral não podem ter salas desse tipo. É claro que os processadores de reverb não podem gerar uma reverberação mais natural do que a produzida num ambiente de verdade, mas, por outro lado, as câmaras de reverberação também possuem contrapartidas: a não ser que se disponha de paredes e tetos ajustáveis, numa câmara de reverberação não é possível modificar o tempo de reverb nem sua intensidade as câmaras de reverberação naturais não podem ser usadas para produzir efeitos surreais, com tempo de decaimento muito longo ou reverbs invertidos as câmaras de reverberação não são portáteis; se você quiser usar determinada ambiência terá que gravar na sala que a produz; cada câmara de reverberação é única Reverb de mola e reverbe de placa Por causa dessas desvantagens das câmaras de reverberação naturais, nas décadas de 1950/60 foram inventados dois métodos para se gerar reverb. Os primeiros dispositivos artificiais eram os reverbs de mola e de placa. Um reverb de placa consiste de uma placa fina de aço ou outro metal resistente coberto com liga de ouro, que é posto a vibrar pelo sinal a ser processado (reverberado). Em outro ponto da placa o sinal é captado por um transdutor e então adicionado ao sinal original. O reverb de placa possui uma característica bastante natural porque as vibrações na placa são similares às vibrações do ar numa câmara de reverberação, sendo espalhadas em todas as direções da placa e refletidas quando atingem suas bordas, podendo-se distinguir bem as reflexões primárias das posteriores. O resultado é uma ambiência natural, mas o tempo de decaimento não pode ser modificado. O dispositivo de reverb de mola usa o mesmo princício, mas o som reverberado possui uma qualidade inferior ao do sistema com placa. Sinais com muita dinâmica, como bateria, sofrem uma compressão alta quando reproduzidos num reverb de mola. Esses tipos de reverb podem ser encontrados ainda hoje em alguns amplificadores de guitarra. Pelo fato dos alto-falantes usados nesses amplificadores não reproduzirem freqüências muito altas, pode-se usar satisfatoriamente um reverb de baixa qualidade (e baixo custo). Os reverbs de mola possuem algumas desvantagens: os parâmetros de reverberação não podem ser modificados; para produzir um tempo de decaimento diferente é necessário alterar as propriedades físicas das molas o ruído característico das molas é um efeito colateral preocupante, principalmente ao vivo, quando um impacto pode balançar as molas a qualidade do reverb de mola é ruim, especialmente com sinais percussivos, e por isso seu uso em estúdios de gravação é muito limitado Reverb Digital

3 Page 3 of 6 Com o desenvolvimento de processadores digitais de reverb, os antigos dispositivos de mola e placa praticamente sumiram dos estúdios, porque os equipamentos digitais possuem valiosas vantagens: excelente qualidade a produção em larga escala permite a redução de preço vários parâmetros podem ser ajustados e memorizados são compactos e portáteis praticamente não requerem manutenção nem são suscetíveis a interferências Basicamente, a reverberação digital tenta oferecer uma simulação do fenômeno real da reverberação (e em alguns casos, uma reverberação surrealista), utilizando para isso algoritmos computacionais. A qualidade da simulação depende muito do software (algoritmo), do desempenho do processador utilizado, e da qualidade dos conversores A/D e D/A. Uma vez que a reverberação natural é composta de milhares de ecos, deve ser usado um processador muito rápido para efetuar os cálculos complexos necessários. Para fazer um reverb natural, é preiso um software adequado, capaz de controlar os parâmetros mais importantes do fenômeno da reverberação. Devem ser computados, por exemplo, a difração e as reflexões do sinal em diferentes tipos de material, os deslocamentos de fase e as ressonâncias do ambiente. Conseqüentemente, os dispositivos digitais permitem editar muitos parâmetros do que os reverbs de mola e de placa. Na maioria dos dispositivos digitais, pelo menos os seguintes parâmetros podem ser modificados: tempo de pré-atraso: este parâmetro determina o tempo entre a ocorrência do sinal original e as primeiras reflexões tempo de decaimento: determina a duração da reverberação, em segundos filtragem de agudos: permite equalizar o som reverberado nas altas freqüências, para simular a característica de uma sala com muito amortecimento nessa faixa Compressor e Limitador É possível melhorar a qualidade da transmissão de um sinal de áudio se ele for monitorado constantemente com a ajuda de um controle de volume, e manualmente nivelar o sinal: aumenta-se o ganho durante as passagens em que o sinal está com nível baixo, e abaixa-se o ganho nas passagens em que o nível é alto. Obviamente, esse tipo de controle manual é altamente restritivo, uma vez que será muito difícil detetar picos de sinal, e mesmo que sejam detetados, será praticamente impossível nivelá-los, por causa da rapidez com que ocorrem. Surge então a necessidade de um dispositivo automático e rápido de controle de ganho, que monitore continuamente o sinal e ajuste o ganho imediatamente de forma a maximizar a relação sinal/ruído sem que ocorra distorção. Tal dispositivo é chamado de compressor ou limitador. Em aplicações de radiodifusão e gravação, os picos de sinal podem facilmente levar a distorções, devido a alta faixa dinâmica dos microfones e instrumentos musicais. O compressor e o limitador reduzem a dinâmica por meio de um controle automático de ganho. Isso reduz a amplitude das passagens mais altas e dessa forma restringe a dinâmica para uma faixa desejada. Essa aplicação é particularamente útil com microfones, para compensar as variações de nível. Embora os compressores e limitadores executem funções similares, há um ponto

4 Page 4 of 6 essencial que os diferencia: o limitador limita abruptamente o sinal acima de determinado nível, enquanto que o compressor controla o sinal gentilmente dentro de uma faixa mais ampla. Ambos monitoram continuamente o sinal e intervêm assim que o nível excede um limiar ajustável pelo usuário. Qualquer sinal que exceda esse limiar terá seu nível reduzido imediatamente. O limitador reduz o sinal de saída para um limiar sempre que o sinal de entrada ultrapassa este ponto. Na compressão, em contraste com a ação do limitador, a quantidade de redução de ganho no sinal está a relcaionada à quantidade de sinal que excede o limiar. Ou seja, a saída do compressor ainda aumenta se o sinal de entrada aumenta, enquanto que a máxima saída do limitador será sempre igual ao nível do limiar pré-estabelecido. Geralmente, os níveis de limiar dos compressores são ajustados abaixo do nível normal de operação para permitir que o excesso de dinâmica seja comprimido musicalmente. Nos limitadores, o ponto do limiar é ajustado acima do nível normal de operação, de forma que ele apenas atue para proteger os equipamentos subseqüentes de uma sobrecarga de sinal. O ajuste da velocidade de atuação pode ser bastante diferente, dependendo do uso. Embora tanto o limitador quanto o compressor utilizem tempos de ataque muito pequenos, o tempo de liberação (release) do compressor fica na faixa dos 100 ms, enquanto no limitador esse ajuste é da ordem de segundos. Para ser exato, o tempo de release é uma constante de tempo de uma função exponencial; é o tempo que a redução de ganho leva para atingir 63,2% (8,7 db). Como as variações rápidas de nível são mais perceptíveis do que as lentas, usam-se tempos longos de release onde é necessário um processamento sutil no sinal. Em alguns casos, no entanto, o objetivo principal é proteger equipamentos, como alto-falantes e amplificadores de potência, e nesses casos é mais apropriado usar tempos de release pequenos para assegurar que o limitador só atue quando for necessário e o nível retorne ao normal o mais rápido possível. Tempos de release longos são mais adequados quando o limitador tenha que permanecer imperceptível, como, por exemplo, em aplicações de radiodifusão ou sonorização ou quando o sinal é transferido para fita analógica. Quando se usam tempos de release lentos é recomendável monitorar a atuação do limitador pelo indicador de nível Expansor e Noise Gate O áudio, em geral, é apenas tão bom quanto a fonte da qual ele foi gerado. A faixa dinâmica dos sinais freqüentemente é restringida pelo ruído. Sintetizadores, equipamentos de efeitos, captadores de guitarra, amplificadores, etc, geralmente produzem um nível de ruído, hum ou outro tipo de perturbação ambiental, que podem prejudicar a qualidade do material. Normalmente esses ruídos são inaudíveis se o nível do sinal principal fique significativamente acima do nível do ruído. Essa percepção na audição é baseada no efeito de mascaramento : o ruído será mascarado e se tornará inaudível desde que a parte do sinal principal naquela faixa de freqüências seja bem mais alto. No entanto, quanto mais baixo fica o sinal principal, mais aparente se torna o ruído. Os expansores ou noise gates oferecem uma solução para este problema: eles atenuam o sinal quando sua amplitude cai, reduzindo assim o ruído de fundo. Usando este princípio, dispositivos com controle de ganho como os expansores, podem estender a faixa dinâmica do sinal e são, portanto, o oposto dos compressores. Na prática, não é aconselhável uma expansão sobre toda a faixa dinâmica. Com uma expansão de 5:1 e uma faixa dinâmica de 30 db, ter-se-á uma faixa dinâmica na saída de 150 db, que excederá a capacidade de todos os equipamentos subseqüentes, inclusive o ouvido humano. Portanto, o controle de amplitude é restrito aos sinais cujos níveis estão abaixo de determinado limiar. Os sinais acima desse limiar devem passar inalterados. Devido à contínua atenuação do sinal abaixo desse limiar, este tipo de expansão é chamada de expansão para baixo. O noise gate é um dispositivo mais simples: em contraste com o expansor, que atenua continuamente o sinal quando este está abaixo do limiar, o noise gate corta o sinal abruptamente. Na maioria das aplicações esse método não é muito útil, uma vez que a

5 Page 5 of 6 transição liga/desliga é drástica, e soa muito pouco natural Denoiser O sistema de redução de ruído utilizado pelos equipamentos da Behringer, chamado de denoiser, é baseado em duas técnicas de processamento de sinal. A primeira é baseada no funcionamento já descrito do expansor, que automaticamente reduz o nível geral para todos os sinais que estejam abaixo de um limiar pré-ajustado, e dessa forma reduz o ruído nas pausas. A segunda função é baseada no efeito de mascaramento: o ruído será mascarado, e ficará imperceptível, desde que o sinal principal esteja consideravelmente mais alto. No denoiser, um filtro passa-banda controlado dinamicamente é implementado de tal forma que permite passar as baixas freqüências, mas filtra as altas, dependendo do conteúdo do material musical. Diferentemente dos filtros de ruído convencionais com freqüências de corte fixas, o denoiser ajusta a freqüência de corte entre 800 Hz e 20 khz, dependendo do material. Essa é a faixa onde o ruído é considerado mais perturbador. A freqüência de corte do filtro depende tanto do nível de entrada quanto do espectro de freqüências do sinal principal. Em resumo, isso significa que se o sinal de entrada possui principalmente conteúdo nos graves, o filtro dinâmico reduzirá qualquer ruído nas faixas médias e altas, eliminando a possibilidade do efeito colateral. Se sinal de entrada possui componentes de alta freqüência (agudos), o filtro dinâmico então deixará passar todo o espectro do sinal, evitando assim perda de resposta nas altas freqüências Exciter Em 1955, o norte-americano Charles D. Lindridge, inventou o primeiro exciter, um equipamento que permite criar uma percepção de melhora no material de áudio contendo música e voz. Ele conseguiu isso gerando artificialmente harmônicos superiores do sinal original, o que causava uma melhora na qualidade e na transparência do som, bem como na percepção do posicionamento dos instrumentos musicais. O circuito original patenteado por Lindridge foi bastante aprimorado graças ao conhecimento acumulado desde então, sobretudo por causa dos desenvolvimentos na área da psico-acústica Chorus Este efeito cria a ilusão de que duas ou mais fontes sonoras estão soando juntas - efeito de côro. Ele é obtido quando se adiciona ao som original uma cópia sua atrasada e com afinação (ou atraso) variando periodicamente. O efeito simula as variações de afinação e tempo que ocorrem naturalmente quando duas ou mais pessoas tentam tocar ou cantar a mesma coisa, ao mesmo tempo (daí o nome de efeito de côro ) Flanger O efeito de flanging era muito usado nas gravações das décadas de 1960 e 1970, e é o resultado da mixagem de um sinal com uma cópia sua atrasada e com o atraso variando (processo similar ao do chorus). Muitas vezes é descrito como avião a jato passando dentro do som Phaser Este efeito é semelhante ao flanger, mas ao invés de apenas atrasar o som, algumas das suas freqüências são deslocadas no tempo. Pode-se criar efeitos bastante estranhos na imagem do stereo quando usando o Phaser em material stereo.

6 Page 6 of Wah-Wah Este efeito foi popularizado por muitos guitarristas de música pop, rock e blues, que usam pedais de wah-wah. Basicamente, é um filtro passa-banda que varre o espectro e atenua as freqüências baixas e altas durante a varredura. O efeito obtido é semelhante ao próprio nome wah-wah Distorção Obtido quando o sinal sofre uma saturação ( overdrive ) num amplificador, e muito usado com guitarra Equalizador gráfico Permite ajustar individualmente o ganho (ou redução) em faixas (bandas) separadas do espectro do sinal (normalmente 15 ou 31 bandas). O ajuste de cada banda é feito por meio de um controle deslizante, de forma que as posições desses controles permitem uma visualização imediata de como o equipamento está atuando sobre o sinal Equalizador paramétrico Permite ajustar uma freqüência central de atuação e qual o ganho ou atenuação a ser efetuado na faixa centralizada nessa freqüência. Nas mesas de mixagem profissionais os canais de entrada em geral possuem um ou mais equalizadores paramétricos Pitch Transpose Permite alterar a freqüência do sinal de áudio. É muito usado para mudar o tom ( pitch ) da voz, permitindo criar vozes de monstros, patos, etc Rotary Speaker Efeito obtido originalmente com uma caixa acústica girando, o que produz alterações de fase interessantes, principalmente em timbres de órgão e cordas. Esse efeito foi primeiramente gerado pela caixa Leslie, que era muito usada com os antigos órgãos Hammond.