Los filtros de audio (I)

Espectro audio filtrado paso bajo

En este artículo, veremos una presentación básica sobre el filtrado, y algunas de sus aplicaciones generales. No veremos diseños concretos, filtros pasivos, activos, diseños electrónicos, analógicos, digitales, etc… sino una presentación general de los fundamentos del filtrado del audio, que nos permita entender de forma amena cómo se aplica este tratamiento y como afecta a la señal original.

Será en el próximo artículo (Los filtros de audio II), cuando conoceremos a fondo sus parámetros y su análisis teórico.

¿Qué es un filtro?

Un filtro es un sistema o proceso que, aplicado a una señal, elimina una parte de ella que no nos interesa conservar.

Su uso es muy diverso, aplicándose para señales de todo tipo. Se pueden utilizar en su forma más fundamental, o en combinaciones complejas con otros procesados para conseguir efectos concretos.

¿Qué tipos de filtros hay?

Veamos las tipologías más básicas,

  • Paso Bajo: eliminan las altas frecuencias de una señal y dejan pasar las bajas.
  • Paso Alto:  eliminan las bajas frecuencias de una señal y dejan pasar las altas.
  • Pasa Banda: solo dejan pasar una banda determinada de frecuencias
  • Rechazo de Banda: no dejan pasar una banda de frecuencias

La mejor forma de conocerlos, es viendo el efecto resultante del filtrado en una señal de audio. Mirando la gráfica de amplitud de su función de transferencia, y escuchando el antes y el después del filtrado:

Ejemplos de filtros básicos

[swf]/wp-content/uploads/flash/Filtro_paso_bajo.swf, 550, 230[/swf]
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[swf]/wp-content/uploads/flash/Filtro_paso_banda.swf, 550, 230[/swf]
[swf]/wp-content/uploads/flash/Filtro_rechazo_banda.swf, 550, 230[/swf]

Los filtros no sólo afectan a la amplitud de la señal de entrada respecto a la frecuencia, como se ve en los graficos anteriores, sino que hay que tener en cuenta que además también modifican su fase (esto lo veremos al detalle en la continuación del artículo, Los filtros de audio II).

¿Para qué sirven los filtros de audio?

Básicamente, permiten “rechazar” partes del espectro sonoro que no nos interesan, y “extraer” las que necesitamos. Utilizándolos en combinaciones más complejas, también nos permiten conseguir objetivos mas avanzados: limitar la banda a transmitir en una comunicación de voz, separar las bandas especializadas para las vías de un altavoz, crear avanzados efectos de audio, hacer simulaciones de filtros naturales, etc

Ejemplo:

A continuación tenemos un fragmento original de un discurso, que tiene una componente de ruido de fondo en el extremo de frecuencias más altas. A la derecha, tenemos el resultado tras someterlo a un filtrado paso bajo, que elimina las frecuencias por encima de 6000 Hz, y por lo tanto, la componente de ruido prácticamente desaparece. Como la energía de la voz prácticamente no tiene frecuencias por encima de los 6000 Hz, este filtrado no afecta a la voz.

[swf]/wp-content/uploads/flash/discurso_filtrado.swf, 550, 230[/swf]

¿En qué orden se pueden aplicar?

En teoría, si el filtro cumple con la premisa básica de ser un “sistema lineal invariante en el tiempo”, (premisa de la teoría de sistemas, que se podría entender como que su salida es lineal respecto a la entrada, y no varía su comportamiento cuando varía el tiempo),  entonces el orden en el que se apliquen no altera el resultado. 

Esto significa que si, por ejemplo, necesitamos aplicar un filtrado “rechazo de banda” y luego un “paso bajo”, es indiferente el orden en que los apliquemos, porque el resultado será el mismo.

Próximo artículo

Una vez hemos presentado el concepto de filtro, en el siguiente artículo, “Los filtros de audio (II)”, veremos al detalle como se describen, analizaremos sus parámetros, y conoceremos cómo entender su tipología. Asi mismo, entenderemos cómo afectan a la “fase” del audio que modifican, dependiendo del tipo de filtro, y cómo se combinan entre ellos para conseguir incontables funcionalidades.

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Acerca de Diego Ena

Desde siempre he tenido un gran interés por los fundamentos y curiosidades del sonido. Durante mis estudios tuve la suerte de poder hacer una especialización sobre audio, y aunque no me dedico profesionalmente a ello, a día de hoy sigo siendo un gran aficionado. Con este blog espero aportar mi granito de arena a la afición por el interesante mundo del sonido.

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