Qué es el filtro de peine y cómo evitarlo

¿Alguna vez has estado en un evento en directo, como un concierto o un espectáculo, y has notado que el sonido parecía pobre, sin pegada ni dinámica, o con un molesto efecto de desfase al moverte por el recinto? Si el sistema de sonido estaba compuesto por varios altavoces apilados o colocados uno al lado del otro, o si el sonido rebotaba en las paredes cercanas u otras grandes superficies perpendiculares, lo que podrías haber oído son los efectos del filtro de peine.

Para entender este fenómeno es útil recordar primero qué es la interferencia de fase, y más concretamente, la interferencia de fase destructiva. Cuando una primera forma de onda se presenta a una segunda forma de onda que tiene exactamente el mismo tamaño, pero está perfectamente fuera de fase (180 grados), el resultado es una cancelación completa. Las dos formas de onda suman cero: esto se llama interferencia de fase destructiva.

El filtrado de peine se produce cuando ciertas frecuencias se amplifican o se atenúan por la superposición de una versión con retardo de la señal de audio original sobre sí misma. Además, para que se produzca este efecto de filtro de peine, el nivel de las señales no debe diferir en más de 10 dB. La curva de respuesta en frecuencia resultante de un filtro de peine consiste en una serie de muescas separadas a intervalos regulares, con la apariencia de un peine para el pelo:

Figura 1 - Curva de respuesta en frecuencia de un fenómeno de filtro de peine.

Esta superposición produce ciertas cancelaciones y amplificaciones en el espectro de audio que a su vez producen un sonido que parece metálico. Las voces suenan ásperas y punzantes, ya que se han perdido partes significativas de su gama de frecuencias fundamentales.

Los filtros de peine resultan especialmente molestos cuando cambian con el tiempo, como puede ocurrir cuando la fuente de sonido (por ejemplo, un músico/instrumento) o el micrófono se mueven durante la actuación o el proceso de grabación. De este modo, los primeros rebotes cambian continuamente y el filtro de peine reacciona moviéndose por el espectro sonoro. Esta atenuación y amplificación general de distintas frecuencias, que varía en el tiempo, se denomina flanging.

La forma y la fuerza del efecto del filtro de peine dependen del tiempo que transcurre entre el sonido original y el sonido con retardo. En el caso de un sonido directo y su rebote desde una barrera, si el rebote más fuerte se produce menos de 2 ms después del sonido original, cualquier filtro de peine que pueda producirse no será muy molesto, ya que sólo las frecuencias agudas se verán afectadas dentro de esta ventana de tiempo tan breve. A medida que el tiempo de retardo/rebote se aproxima a los 10 ms, las cancelaciones y amplificaciones del filtro de peine se desplazan a la gama de tonos fundamentales, y el efecto del filtrado se hace más audible y problemático.

Si los primeros rebotes llegan después de los 20 ms, el oído humano distinguirá los dos eventos sonoros (el sonido directo y su rebote). El efecto del filtro de peine se debilita y acaba desapareciendo por completo cuando el retardo entre los dos eventos sonoros aumenta lo suficiente.

Los rebotes del sonido no son el único fenómeno del mundo real que puede provocar el filtro de peine. El uso de varios altavoces y micrófonos también puede provocar un efecto de filtrado de peine. Exploremos más a fondo estas tres situaciones y entendamos cómo evitar un filtrado de peine problemático.

Cada vez que se produce un sonido, éste se irradia desde la fuente y rebota en las superficies duras cercanas. Por ejemplo, al grabar una caja, cuando el baterista golpea el parche, el sonido emitido se transmite al micrófono y a las paredes cercanas de la sala. Evidentemente, también se producen rebotes en las mesas, el suelo y el techo, así como en el mobiliario, las ventanas, etc.

Como los sonidos rebotados recorren una distancia mayor que el sonido directo, llegan más tarde a nuestros oídos o a un micrófono. Ambas señales son idénticas, pero una de ellas se retrasa unos milisegundos, lo que provoca un filtro de peine, en el que ciertas frecuencias se cancelan y otras se suman.

Para evitar el filtrado de peine causado por los rebotes, se pueden seguir algunos consejos. En primer lugar, como la energía de las ondas sonoras disminuye rápidamente con la distancia, trata de aprovechar esto y coloca los micrófonos lo más cerca posible de la fuente de sonido. De este modo, el nivel del sonido directo será significativamente más alto que el de los sonidos rebotados.

El otro método eficaz es centrarse en absorber las reflexiones tempranas (o primeros rebotes) que llegan al oyente o al micrófono. Por otra parte, la difusión de las primeras reflexiones mediante su dispersión en muchas direcciones diferentes atenuará claramente la cantidad de energía que regresa al oyente o al micrófono. Hay muchas formas de difuminar y absorber los rebotes, que no se detallan en este artículo.

Altavoces QSC KLA

Cada vez que se envía una señal idéntica a varios altavoces, existe la posibilidad de que se produzca un filtrado de peine. En la reproducción estereofónica, los altavoces izquierdo y derecho se colocan equidistantes entre sí. Ambos sonidos directos llegarán a la posición de escucha y a tus oídos al mismo tiempo con todas las frecuencias perfectamente en fase. No habrá ningún filtro de peine.

Sin embargo, en cualquier entorno no ideal en el que la escucha no tenga lugar precisamente en la posición de escucha definida, se producirá un filtrado de peine cuando el oyente esté sentado más cerca de un altavoz que de otro, lo que hará que algunas frecuencias se cancelen y otras se sumen.

El problema del estéreo también está presente en las aplicaciones de sonido en vivo, junto con el problema de la alineación temporal de los altavoces en espacios con mucho público. En estas aplicaciones se requieren sistemas de altavoces múltiples, y los altavoces adicionales bajo la tarima suelen complementar el conjunto de altavoces principal. Si el sistema no está bien configurado, el sonido del conjunto de altavoces principal llegará con retraso al altavoz bajo la tarima, provocando un filtrado de peine.

He aquí algunos consejos para reducir este fenómeno. En las aplicaciones de sonido en vivo en grandes recintos, los técnicos de sonido intentan sincronizar los sonidos de todos los altavoces utilizando diferentes tiempos de retardo para cada sistema de altavoces de line array, como la serie KLA o WideLine de QSC (enlaces patrocinados). Es una solución eficaz, aunque la alineación temporal entre altavoces sólo puede optimizarse hasta cierto punto. Situarse fuera del eje de los sistemas line array principales izquierdo y derecho supondrá ciertas concesiones, sea cual sea el caso. Siempre habrá ligeros problemas de filtrado de peine con múltiples fuentes de sonido.

Si el propósito es cubrir una gran área utilizando altavoces de fuente puntual, como la serie CP, K.2 ó KW de QSC (enlaces patrocinados), asegúrate primero de seleccionar modelos de altavoces que tengan una directividad muy controlada. Colocando cada altavoz de forma que haya el menor solapamiento posible entre sus coberturas, se garantiza que no haya prácticamente ningún filtrado de peine.

Como ejemplo, utilicemos dos altavoces KW152, que tienen una cobertura sonora nominal de 60 grados y sus paredes laterales construidas a 18 grados. Si ambas cajas acústicas se colocan una al lado de la otra, el ángulo de separación resultante será de 36 grados, y la energía superpuesta creará graves interferencias de filtrado de peine dentro de la zona de escucha. El uso de una separación más amplia de 60 grados entre los altavoces garantizará un solapamiento mínimo y ampliará el ángulo de cobertura total a 120 grados:

Figura 2 – Interferencia de filtrado de peine debido a la cobertura sonora de los altavoces superpuestos (izquierda), y ajuste de separación más amplia entre los altavoces que minimiza la interferencia y amplía la cobertura (derecha).

Las técnicas de microfonía estéreo son una excelente manera de añadir realismo a una grabación. Estas técnicas crean grabaciones con una imagen estéreo amplia que proporciona una experiencia auditiva muy envolvente. Sin embargo, cuando un sonido recorre varios caminos hasta llegar a un micrófono, el retardo causado por los caminos más largos hace que algunas frecuencias se cancelen y otras se sumen. En nuestro ejemplo anterior, en el que utilizamos una batería, varios micrófonos están situados en diferentes posiciones en el espacio. Esto significa que el sonido de cualquier pieza de la batería llegará a cada micrófono en momentos ligeramente diferentes, provocando efectos de filtro de peine.

Otro ejemplo es en las mesas redondas, cuando hay varios micrófonos abiertos simultáneamente. Aunque cada participante tenga su propio micrófono, sus voces también serán captadas por los micrófonos próximos y luego se mezclarán, provocando un filtrado de peine.

Hay unos cuantos métodos para reducir el filtrado de peine causado por varios micrófonos. La regla 3:1 recomienda que si un micrófono está, por ejemplo, a un metro de distancia de una fuente de sonido, debe haber al menos tres metros de espacio entre cualquier otro micrófono cercano.

Si no es posible la separación en el espacio para reducir el nivel de filtración de sonido entre los micrófonos, el uso de la automatización de la ganancia (o “Automix”, como se presenta en el mezclador digital TouchMix-30 Pro de QSC) permitirá aumentar el nivel cuando alguien esté hablando en un micrófono específico y reducirlo cuando el micrófono no esté en uso. Esto reducirá significativamente el efecto de filtrado de peine derivado por el uso de varios micrófonos. Sin embargo, esto no será efectivo si dos o más micrófonos están abiertos y en uso simultáneamente.

Altavoces QSC CP

Los efectos no deseados del filtro de peine pueden generarse por los rebotes del sonido o por el uso de varios altavoces o micrófonos. El sonido parecerá metálico y poco natural, y las voces pueden sonar ásperas y punzantes. Cuando se produce el filtrado de peine, falta una parte importante de las frecuencias fundamentales de los sonidos originales. Como nuestros oídos/cerebro utilizan todo el contenido armónico de un sonido y sus características tonales específicas para recrear en nuestra mente la singularidad de cada sonido, si las frecuencias fundamentales están ausentes, el sonido reproducido o grabado ya no será fiel al original.

Siguiendo unos sencillos consejos y técnicas, se pueden minimizar fácilmente los efectos del filtrado de peine en muchas aplicaciones distintas de sonido en vivo y de grabación. ¡Feliz escucha!