Midiendo filtros: Kronos HD1 y JV1080. Parte 2: Filtros BRF, PKG y niveles de resonancia.
Veamos ahora como trabajan estos filtros.
Como medimos.
Pues lo mismo que la parte anterior, ruido blanco y un analizador de espectro. Aquí añadiria también alguna aplicacion tipo afinador, frecuencimetro y demás. Si tenemos buen nivel de resonancia ese tipo de aplicaciones puede complementar al analizador.
- Por otro lado, y esto es importante, he tenido que afinar más en las mediciones de resonancia concretamente. Por ejemplo, en el caso del Kronos, el corte colocado en un valor de 50 equivale "exactamente" a 1046.50Hz (nota C6), no 1kHz. Al subir la resonancia ese punto es el que más se enfatiza y en niveles muy altos se acentua de forma notable esta enfatización, vemos que esa banda en concreto sobresale sobre las adyacentes. Si en el analizador seleccionamos la banda de 1kHz, no estamos "centrados" correctamente.
- Al activar la detección de pico del analizador y con la resonancia al máximo, en el Kronos con un valor de corte de 50 este pico es la banda de 1.06kHz, en el caso del 1080 con un corte ajustado en un valor de 84 este pico es la banda de 1.03kHz, he usado esas bandas para medir la resonancia con más precisión.
- En cambio cuando medimos las pendientes o niveles bajos de resonancia, el seleccionar una banda adyacente tampoco va a suponer mucha diferencia, +/-1dB, +/-2dB, calculo, teniendo en cuenta que uso 1/24 bandas por octava, entiendo que la distancia entre bandas es de medio semitono. Con la resonancia al máximo o rondando si que hay que afinar algo más.
Kronos HD1: BRF.
Para empezar, la verdad es que no se como "enfocar" la medición por desconocimiento, no obstante he ido haciendo cosillas.
- Bien, sabemos que teoricamente este tipo de filtro se obtiene al colocar en paralelo un LPF y un HPF, seria lo opuesto a un BPF. Ajustando correctamente los cortes obtenemos una banda o "valle" filtrado, de ahí el nombre de "rechaza-banda", "Notch" o similares.
- Al usar en el HD1 este tipo de filtro con la resonancia al mínimo observamos que efectivamente hay un valle cuyo centro es el punto de corte y que este valle tiene una determinada anchura, un ancho de banda, digamos. La atenuación sobre el punto de corte disminuye ligeramente a medida que subimos la resonancia y paralelamente también se estrecha la banda de forma notable. Pero además, al subir la resonancia también disminuyen amplitudes de todo el espectro, es complicado y laborioso medir aquí.
- No entiendo como calcular esa pendiente la verdad, a ver que se os ocurre a vosotros. Por otro lado he comparado un oscilador con un BRF24 y en otro con un LPF y un HPF en paralelo ajustados en 1kHz, que teoricamente seria lo mismo, 12dBs de pendiente en cada lado. No obstante en el primero la atenuación sobre el punto de corte es mucho mayor, cercana al doble. Incluso al usar el BRF12 la atenuación sigue siendo algo mayor en este, sobre 2/3dBs.
- Tambien he medido algún otro punto como sobre los 500Hz y la atenuación es algo mayor que en un 1kHz, así que además intuyo que hay unas variaciones a lo ancho del espectro que complican más el asunto.
- Bien, me he limitado a medir la atenuación sobre el corte, a +/- 1 octava y buscar en ambos sentidos los puntos donde se empieza a atenuar ligeramente (sobre 1dB), con esto se obtiene un ancho de banda aproximado. La resonancia a 0.
* Medidas filtro BRF12. Cut: 50 = 1kHz. Puntos medidos: 500Hz 1kHz 2kHz
Atenuación medida: 3dBs 31 dBs 3dBs
Ancho de banda: 200Hz - 3kHz (-2 octavas/-7 semitonos - +1 octava/+ 6 semitonos aprox.)
* Medidas filtro BRF24. Cut: 50 = 1kHz. Puntos medidos: 500Hz 1kHz 2kHz
Atenuación medida: 7dBs 60dBs 6dBs.
Ancho de banda: 200Hz - 3kHz (-2 octavas/-7 semitonos - +1 octava/+ 6 semitonos aprox.)
- Vemos que la atenuacion sobre el corte es bastante acusada y que en el modo 24dBs viene a doblar más o menos la de 12dBs. El ancho de banda en ambos casos parece ser el mismo, es la resonancia la que controla esto.
Kronos HD1: Niveles de resonancia.
En este apartado veremos la diferencia de nivel que hay entre el punto de corte sin resonancia y como va aumentando a medida que la subimos, por lo tanto el filtro siempre debe estar activo, comparamos sin resonancia y con ella.
- Bien, al medir la ganancia usando el modo 12dBs, veremos que se mantiene un ritmo aproximado de 2dBs de ganancia en buena parte del rango cada 10 pasos. El paso entre 80, 90 y 99 aumenta este ritmo. En el modo 24dBs la ganancia es mayor como también es algo mayor el aumento cada 10 pasos pero parece ser menos lineal.
- No he notado apenas diferencia entre los LPF, HPF y BPF, tal vez más acusada en los niveles más altos de resonancia, no parece relevante. La siguiente relación es la obtenida con los LPF:
LPF12:
Res: dBs:
10: 2
20: 3
30: 4
40: 6
50: 8
60: 10
70: 12
80: 14
90: 21
99: 30
LPF24:
Res: dBs:
10: 3
20: 4
30: 6
40: 8
50: 10
60: 13
70: 16
80: 21
90: 27
99: 35
- En el gráfico de pantalla del Kronos vemos que hay una escala en dB, que podemos intuir tiene un rango de +/-48dBs. Sin embargo en las medidas vemos que el máximo está sobre los 30dBs. Si por ejemplo usamos 2 LPFs12 en serie en vez de un LPF24, teoricamente obtenemos lo mismo, una pendiente de 24dBs pero ambas resonancias al unísono y al máximo suman mayor ganancia que el modo 24dBs (una sola resonancia), sobre unos 5dBs más, aprox. Vemos que sigue estando por debajo de la escala graficada en el Kronos. ¿Como es posible?, ¿como está "referenciada" esa escala?. Así queda en el aire por desconocimiento como se ha de interpretar esto.
- En cuanto al BRF como comentaba antes, la resonancia controla el ancho de banda, a medida que subimos esta se estrecha y se disminuye la atenuación sobre el punto de corte. A medida que subimos la resonancia vemos que la disminución de la atenuación es ligera. Entre una resonancia mínima y el máximo de 99 la atenuación sobre el punto de corte disminuye (aumenta la ganancia) unos 3dBs, aprox, en modo 12dBs y unos 2dBs en modo 24dBs, no parece haber mucha diferencia.
Roland 1080: PKG.
Este "Peaking Filter" según Roland enfatiza las frecuencias sobre el punto de corte. He medido el punto de corte a 1kHz (Cut = 84), -1 octava (500Hz) y +1 octava (2kHz) con el filtro en OFF y despues con el filtro activado, sin resonancia en ningún caso. Primero un filtro y despues los 2 en serie y estos son los resultados:
* Medidas filtro PKG. Cut: 84 = 1kHz. Puntos medidos: 500Hz 1kHz 2kHz
PKG:
Enfatización: 2dBs 5dBs 3dBs
PKG > PKG:
Enfatización: 4dBs 10dBs 7dBs
- Bien, vemos que el punto más enfatizado es el del corte como es de esperar y que este es algo mayor al usar 2 PKG en serie, podriamos decir tal vez que teoricamente seria del doble, aprox.
- A distancia de + 2 octavas (4kHz) la enfatización ronda entre 1dBs y 3dBs, aprox, según usemos un filtro o 2, siendo mayor en este último caso. Y por debajo, a -1 octava (250Hz), apenas veo diferencias, tanto con un filtro como con 2. Podemos intuir que el ancho de banda seria de algo más de +2 octavas y poco más de -1 octava, entre 3.5 y 4 octavas en total.
Roland 1080: Niveles de resonancia.
El método de medición es el mismo que he usado para el Kronos, se coloca el filtro en 1.03Khz (Cut = 84) y se va mediendo su amplitud a medida que vamos subiendo la resonancia, por lo tanto el filtro siempre debe estar activado, se mide la ganancia sin resonancia y con ella. Al usar un filtro se mide su nivel de resonancia y al usar los 2 en serie pues ambas al unísono y con el mismo valor.
- Por otro lado, comentar por si no lo habeis notado, pero a veces con un valor máximo de 127 la ganancia va aumentando progresivamente mientras se mantenga el sonido. Hasta donde conozco el tema la resonancia se obtiene mediante Feedback, realimentando la entrada del filtro con su propia salida, veo que tiene cierto sentido que esta vaya aumentando progresivamente. Si que he notado este "fenomeno" en algunos sintes, en el 1080 también está ahí.
- Bien, al medir la ganancia usando un solo filtro, veremos que cada 10 valores esta aumenta en 2/3dBs aproximadamente manteniendo un ritmo lineal en casi todo el rango y aumentando de forma notable al final. LPF, HPF, BPF y PKG parecen comportarse igual.
- Al usar 2 filtros en serie parece mantenerse un ritmo de doblar la ganancia con respecto al uso de un solo filtro, un poco por debajo para ser un poco más exactos.
- La siguiente relación de aumento de ganancia es la obtenida con un solo filtro, si usamos 2 en serie pues doblamos dicha ganancia, aproximadamente:
LPF/HPF/BPF/PKG:
Res: dBs:
10: 5
20: 8
30: 10
40: 12
50: 15
60: 17
70: 19
80: 24
90: 27
100: 29
110: 32
120: 37
127: 58
- He realizado alguna medida a distancias de +/- 1 octava con la resonancia a un valor de 100 para que no haya desmadre, al usar un solo filtro hablamos de ganancias de entre 1/3dBs, algo más con la serie de 2 filtros. Está ganancia parece algo más acusada hacia abajo. Visto esto podemos determinar que en estas condiciones el ancho de banda afectado es de poco más de +/-1 octava.
Los vigilantes de la playa.
Me ha dado también por "estudiar" cuanto se "ahogan" los filtros de estos 2 sintes.
- Cuando decimos eso de que los filtros del Kronos se "ahogan" al aumentar la resonancia se evidencia no solo al oido si no también en el analizador, claro, pero lo vemos con más detalle. Vemos que a medida que aumentamos la resonancia la amplitud del resto del espectro se atenua de forma notable. Hasta donde conozco el tema es relativamente habitual, se trata de compensar la amplitud total para no saturar en etapas posteriores. Hay sintetizadores como los Supernova/Nova en los que hay disponible un parámetro para controlar esta compensación según convenga, desde un punto en que el espectro queda inalterado hasta otro donde la salida del filtro está "normalizada".
- Una forma de comprobarlo con cierta precisión es por ejemplo, usando un LPF, por debajo del punto de corte no deberia haber mucha atenuación, está fuera de la acción del filtro, pero si que es patente que en el Kronos con la resonancia al máximo hay una atenuación importante. Con un LPF12 a 1kHz y a una distancia de -1 octava (500Hz) la atenuación al subir al máximo la resonancia es de unos 14dBs.
- Por su lado con un HPF12 en 1kHz, a una distancia de +1 octava (2kHz), zona que igualmente queda fuera de la acción del filtro, tenemos una atenuación de igualmente unos 14dBs. Esta atenuación parece ser practicamente la misma en el modo 24dBs en ambos filtros.
- Por otro lado, una forma de medir la amplitud total que sale del filtro, para tener una referencia de la compensación, al menos en el analizador que estoy usando es no elegir ninguna banda en específico ni detección de pico automática, en este caso se indica la amplitud total. En el caso del LPF12 a 1kHz, con la resonancia al máximo se aumenta la amplitud total en unos 12dBs y con el HPF12 es de solo unos 2dBs.
- En el 1080 la cosa cambia, yo al menos no aprecio ese "ahogamiento" del Kronos. Bien, en un LPF12 con el corte a 1kHz y la resonancia al máximo la atenuación a -1 octava (500Hz) es de 2/3dBs, muy poca cosa. Con un HPF12 a +1 octava (2kHz) y con la resonancia al máximo la atenuación es de 1dB, aprox.
- La medida de como aumenta la amplitud total entre sin resonancia y con ella es de 35dBs, esto no parece que para nada esté tan "compensado" como en el Kronos, se ahoga menos, practicamente todo el espectro excepto la zona de acción del filtro queda bastante inalterado.
Terminando.
¿Que más cosas se podrían medir?... Pues en el caso del Kronos si que hay algo sobre lo que siento bastante curiosidad. Como son filtros 1/10 octava no podemos "transponerlos" en pasos de un semitono. Por ejemplo, con el corte en un valor de 50 la frecuencia exacta no seria 1kHz si no un poco más, 1046Hz, correspondiente a la nota C6, como comentaba más atrás. Si ajustamos a un valor de 51, el filtro se coloca más allá de la nota C#6, cada paso el aumento es algo superior al semitono, 12/10=1.2. El Tracking proporcional al Pitch si que lo hace, pero ¿hay otras posibilidades?, ¿se podría modular el corte de forma que podamos transponer el filtro en pasos de un semitono?. Esto con respecto al HD1. En otros motores como el AL1 el corte dispone también de un control Fine que divide cada paso del parámetro pincipal en +/-99 pasos adicionales, luego igual es posible ajustando convenientemente ambos parámetros, corte y Fine, transponer los filtros en pasos de 1 semitono. Queda pendiente para un futuro estudiar esto, a ver que tal.
Por otro lado también en el Kronos se podría comparar el uso de, por ejemplo, 2 LPFs en serie y el modo 24dBs. Teoricamente es lo mismo y si que alguna vez he mirado alguna cosa al respecto y habia alguna ligera diferencia como con la resonancia, por ejemplo, pero lo interesante seria dedicarle algo más de tiempo, igual mejoramos el sonido según como juguemos con este tema. También se podrían medir los controles Input. Trim y Output, son temas pendientes.
Pero ahora le toca el turno al Proteus 2000 que ya está en el "laboratorio", voy "descubriendo" cosillas que iremos viendo más adelante.
Saludos.