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Los Filtros y Los Ecualizadores
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Qué son los filtros y los ecualizadores. 
Distintos tipos. Parámetros. Automatización.

Un filtro (filter) es un dispositivo que, de una fuente de sonido, deja pasar sólo ciertos rangos de frecuencias que vienen determinados por su diseño o sus ajustes.
También se los puede llamar ecualizadores o EQ (equalizer), controles de tono, controles de graves y agudos, y se los suele encontrar en equipos de sonido, amplificadores, consolas de mezcla.
En el ámbito virtual o de software se los encuentra dentro de otros programas y pueden automatizarse o programarse para que evolucionen o varíen sus parámetros en el tiempo, es decir, a lo largo de una canción o archivo de audio.
En la siguiente gráfica, conocida como Respuesta en Frecuencia, se representa cómo varía la ganancia o la atenuación (eje vertical) según la frecuencia (eje horizontal), siendo, el del ejemplo, un filtro pasa-bajos con lo cual se puede apreciar que en las frecuencias bajas la atenuación es cero, es decir que no se van a ver afectadas, mientras que, a partir de los 250Hz comienzan a atenuarse (ganancia negativa representa atenuación) significativamente las componentes del sonido que posean frecuencias superiores. Si, por ejemplo, aplicaramos este filtro a una grabación de un cantante masculino, de voz muy grave, y esa grabación presentara soplido este se eliminaría y sólo se escucharía la voz aunque sin los matices que le pudieran dar las frecuencias agudas y con muy poca presencia de consonantes como las s y las c. Este hecho se deja ver, en el gráfico de más abajo, en la diferencia entre la onda de sonido que entra y la que sale del filtro, ya que se eliminan las ondas que oscilan más rápido y sólo quedan las ondas de oscilación más lenta, es decir las de baja frecuencia.

Para quienes no sepan qué es el Espectro pueden compararlo con las pantallas o displays de barras verticales que suben y bajan según las frecuencias, que son vu-metros para diferentes rangos de frecuencia.
La Frecuencia de Corte
Técnicamente, la frecuencia de corte es aquella a la cual la señal se atenúa 3dB, lo cual equivale a la mitad de la potencia.
Gráficamente vemos que es la frecuencia alrededor de la cual comienza a decaer significativamente el nivel de la señal.
 
Tipos de Filtros
Pasa-bajos (Low-Pass): Sólo pasan las frecuencias que estén por debajo de la frecuencia de corte. Si la señal que procesamos contiene frecuencias cercanas a la frecuencia de corte, se atenuaran cerca de 3dB (decibel) y si las hay por encima de aquella se irán atenuando cada vez más.

 
Pasa-altos (High-Pass): Sólo pasan las frecuencias que estén por encima de la frecuencia de corte. Si la señal que procesamos contiene frecuencias cercanas a la frecuencia de corte, se atenuaran cerca de 3dB y si las hay por encima de aquella se irán atenuando cada vez más.

 
Elimina-banda (Band-stop ó Dip): No deja pasar las frecuencias comprendidas en un rango que está determinado por una frecuencia central y dos frecuencias de corte laterales a la primera, o por una frecuencia central y, en este último caso, puede darse el ancho (width) medido en hertz o un factor Q.

 
Pasa-banda (Band-pass ó Peak): Sólo deja pasar las frecuencias comprendidas en un rango que está determinado por una frecuencia central y dos frecuencias de corte laterales a la primera, o por una frecuencia central y, en este último caso, puede darse el ancho (width) medido en hertz o un factor Q.
 
Meseta de Altos (High-Shelf ó Shelving High): Atenúa ó eleva en forma pareja, según el nivel de atenuación o amplificación que le ajustemos, todas las frecuencias mayores a la frecuencia de corte.

 
Meseta de Bajos (Low-Shelf ó Shelving Low): Atenúa o eleva en forma pareja, según el nivel de atenuación o amplificación que le ajustemos, todas las frecuencias menores a la frecuencia de corte.

 
Entre paréntesis: sus nombres en inglés
 
El parámetro Q
El parámetro o factor "Q" de un filtro es algo así como una medida de que tan abrupta va a ser la caída a partir de la frecuencia de corte aunque para Q mayor que 1 comenzará a darse una amplificación o resonancia en torno a dicha frecuencia.

En un filtro pasabanda afectará también el ancho de la banda
 
Para qué sirven los filtros?
Los filtros pueden tener varios usos.
Pueden usarse para eliminar el zumbido producido por la red eléctrica al introducirse en cables de audio que no poseen una buena pantalla de blindaje. Esto se suele denominar Hum Removal y se consigue con un filtro elimina-banda muy estrecho (elevado factor Q) situado en los 50Hz (o 60Hz, según el país) y sus armónicas principales (100, 150, 200, 250, 300Hz).

 
Pueden servir para corregir un exceso en algún rango de frecuencias como, por ejemplo, los sonidos graves (frecuencias bajas) por medio de un pasa-altos o los sonidos agudos (frecuencias altas) por medio de un pasabajos. En el caso opuesto sirven para realzar las frecuencias bajas y las altas que son las que el oído humano menos percibe, sobre todo a volumenes bajos.
Pueden usarse para reducir soplidos de cinta o el sonido del viento captado por un micrófono, pero para estos casos es más conveniente emplear otro tipo de dispositivos que son los llamados Reductores de Ruido (Noise Reduction y Hiss Reduction) que poseen algoritmos (procesos) más complejos que se calculan en base una muestra de audio que se toma y en la que solamente esté presente el ruido que queremos eliminar.
Los filtros pueden usarse para ciertos efectos ambientales como por ejemplo simular que una voz se está escuchando por teléfono o por medio de un megáfono para lo cual se eliminan las frecuencias graves y las agudas, dejandose pasar sólo la banda que va desde los 300 a los 3000Hz. Un efecto similar a este puede apreciarse en la introducción de la canción "The Way" de Fastball.
Suelen aplicarse a secuencias de notas para, por medio de variar constantemente sus parámetros (frecuencia, factor Q, resonancia, nivel), darle al timbre una coloración cambiante. Un efecto similar a este puede apreciarse en canciones como "Lady", de Modjo, en la segunda mitad donde la frase es acompañada con riffs de guitarra muy apagados, filtrados con un pasa-bajos cuya frecuencia de corte en un momento se aumenta para abrir el filtro y volver al sonido normal, dejando pasar todas las frecuencias originales.
 
Los Ecualizadores
Se le llama ecualizadores a un conjunto de filtros que nos permiten corregir una señal de audio, disminuyendo las frecuencias que poseen un nivel excesivo o realzando otras que están muy atenuadas. Por ejemplo, una sala puede tener ciertas frecuencias de resonancia que son aquellas frecuencias que por las dimensiones del recinto se realimentan y es necesario atenuarlas.
Hay diversos tipos de ecualizadores. Podemos citar primero el típico control de tonos de un amplificador de audio que consiste en un ajuste para los graves (frecuencias bajas) y otro para los agudos (frecuencias altas). Estos son ecualizadores fijos debido a que no se puede variar la frecuencia de corte ni el Q, sólo podemos regular la atenuación o la amplificación de las frecuencias que manejan.
Luego están los ecualizadores fijos que pueden tener numerosas bandas, es decir, un control para cada rango de frecuencias con lo cual estaríamos hablando de filtros pasa-banda/elimina-banda, según si le damos ganancia o atenuación, con un factor Q fijo.
Entre los fijos están los llamados ecualizadores gráficos en los cuales cada banda posee un control deslizante vertical de manera que a simple vista se puede visualizar cómo manejará el espectro de frecuencias, es decir que si unimos imaginariamente los puntos donde se ubica cada perilla veremos una gráfica similar a alguna de las mostradas más arriba.
Por Hardware:

Agrandar
Por Software: (Cool Edit Pro) 

Le siguen los ecualizadores paramétricos que permiten un control más preciso de todos los parámetros pues nos permiten ajustar la frecuencia de corte, el factor Q, el ancho de banda, todo esto individualmente para cada banda.
Por Hardware:

Agrandar
Por Software: (Cool Edit Pro) 

 
Sección de ecualización de una consola de mezcla (mixer), de 3 bandas fijas (Low, Mid y High) por canal: 

Sección de ecualización de una consola de mezcla (mixer), de 4 bandas, 2 fijas para los bajos y los alto, 2 parametricas para los medios: 

Las dos bandas parámetricas de la consola de mezcla de la imagen de arriba son muy versátiles dado que permiten corregir una determinada frecuencia que es específica del trabajo que estamos haciendo o del recinto. Por ejemplo, podemos atenuar frecuencias que se ven amplificadas por la frecuencia de resonancia del lugar, o podemos disminuir la estridencia de una voz, un acople, etc. Si situamos completamente hacia la izquierda o hacia la derecha el nivel de la banda de manera de atenuarla y luego vamos variando el ajuste de frecuencia, iremos haciendo un escaneo o barrido que nos permitirá encontrar cuál es la frecuencia que nos interesa en el momento que, al pasar por ella, se atenúe (si el nivel está al mínimo -izquierda-) o se amplifique (si el nivel está al máximo -derecha-).
 
Nivel de Compensación de Salida
Debido a que, en muchos casos, los filtros atenúan la señal puede ser necesario compensar esta pérdida como para mantener un nivel de audio aceptable. Para esto los filtros y los ecualizadores poseen un control de Salida o Nivel General (Output ).
Para los casos en que se realzan algunas frecuencias este control debe ajustarse para evitar una saturación y su consecuente distorsión de la señal de audio.
 
Automatización
En algunos caso, ya sea para lograr un efecto de gradual apertura del filtro o para activarlo sólo cuando es necesario, se puede recurrir a la automatización de cualquiera de los parámetros de un filtro. Los parámetros pueden ser activación (mute on-off o bypass), tipo de filtro, frecuencia de corte, factor Q, ancho de banda (width), nivel (gain), salida (output).
En secuenciadores como el Cakewalk Sonar podemos hacer click derecho sobre una pista y luego seleccionar Envolventes->Crear Envolvente de Pista->Ecualizador (Envelopes->Create Track Envelope->Track Eq) y allí seleccionamos el parámetro que queremos ir variando durante la canción, por ejemplo, la frecuencia de corte (Band 1 Freq).


Sobre la pista de audio nos aparecerá una línea horizontal, del color que se ve en el menú y a una altura que corresponderá al valor de la frecuencia. Si hacemos doble click sobre esta línea se creará un punto o evento que podemos mover para ir dibujando la evolución de su valor.
También podemos ajustar la curvatura o linealidad de dicha evolución haciendo click derecho sobre un tramo y seleccionando un tipo de curva: