• Compensación de la atenuación de agudos de las mascarillas

    La llegada de la pandemia de Covid-19 ha introducido cambios importantes en nuestra vida cotidiana. Uno de ellos es el uso de mascarillas (tapabocas, barbijo, buconaso, nasobuco ...) faciales protectoras que, aparte de otros inconvenientes (en mi caso, una molesta sequedad ocular), amortiguan el habla, lo que, lógicamente, se traduce en una menor inteligibilidad, tanto en las conversaciones normales de persona a persona como en el refuerzo sonoro (y también en la difusión en medios y la grabación).

    Aunque es inmediatamente obvio que las mascarillas amortiguan el sonido que sale de nuestra boca, y particularmente las frecuencias más altas, quería evaluar objetivamente el efecto. Normalmente, yo utilizaría un analizador de laboratorio para medir la atenuación en función de la frecuencia, pero, en este caso, decidí probar el analizador gratuito REW de John Mulcahy (Room Eq Wizard, software gratuito de tipo donationware) con funcionalidad de barrido de frecuencia. Nunca he sido muy partidario del análisis de función de transferencia (aunque en una vida anterior trabajando para JBL en el Sur de California fui uno de los formadores iniciales de Smaart cuando salió su primera versión a finales del siglo XX con la marca JBL); prefiero hacer un barrido rápido que poner ruido o música y cruzarme de brazos mientras espero que el trazo se estabilice, así que me alegra ver una clara tendencia del mercado en esa dirección.

    No teniendo a mano una cabeza artificial con altavoz en la boca, y, en lugar de colocar simplemente una mascarilla delante del micrófono de medición, puse las mascarillas cubriendo una pequeña caja acústica con un altavoz de gama completa de frecuencias, para poder comprobar así los efectos de la forma y no sólo del material de las mascarillas.

    Al principio de la pandemia, las mascarillas eran muy difíciles de conseguir fuera de la profesión médica, y la gente recurría a fabricarlas de forma casera. Hoy en día se compran mascarillas comerciales de diferentes tipos y capacidades de filtrado, pero decidí probar las de tipo quirúrgico plisado estándar (comparadas en España en un conocido supermercado de origen valenciano) y las desechables de tipo 'pico de pato'. En concreto, la que utilicé del primer tipo utiliza tres capas (una de polipropileno hidrófobo en el exterior y otra en el medio, así como una capa de poliéster en contacto con la piel), tal y como especifica una norma local española publicada de urgencia para el Covid-19 y también cumple la norma T/GDBX 025-2020 de la provincia china de Guangdong; tiene una filtración del 99% según las pruebas realizadas por una organización de consumidores. La segunda mascarilla que probamos es una de tipo FFP2, con un mínimo de 94% de filtración que cumple con la norma de la Unión Europea EN149, muy similar a una mascarilla N95 de EE.UU. y a otras mascarillas tipo pico de pato utilizadas en todo el mundo), y que consta de 5 capas, una hidrofóbica en el exterior, dos de polipropileno, una de algodón y finalmente una capa hipoalergénica en contacto con la piel. Audiblemente, el efecto de la mascarilla FFP2 es bastante extremo comparado con la otra.

    Hice barridos del altavoz amortiguado con las dos mascarillas. Para la quirúrgica, medí una vez con la mascarilla plana contra el altavoz, y otra con la mascarilla ahuecada, asemejándose a la forma que adopta cuando se lleva puesta. También medí la respuesta sin mascarilla como referencia para comparar. En la figura 1 se muestran las respuestas de frecuencia relativas de 1/3 de octava suavizadas, correspondiendo el negro a la 'pico de pato', el azul oscuro a la quirúrgica con forma y el azul claro a la quirúrgica plana. Aunque cabría esperar un descenso gradual de las altas frecuencias, el efecto es más bien un escalón de 8 dB para la mascarilla de pico de pato y de 4 dB para la quirúrgica. También se observa una pequeña resonancia acústica (es decir, un nivel superior a 0 dB, en algunas frecuencias). Como era de esperar, la mascarilla quirúrgica plana (tal cual viene en el envase, sin desdoblar) muestra una mayor atenuación de agudos en comparación con la parcialmente desplegada (ahuecada), ya que hay más material por superficie.


    Fig. 1 : Respuestas relativas en frecuencia: 'pico de pato' (negro), quirúrgico ahuecado (azul oscuro), quirúrgico (azul claro)

    La forma mencionada de escalón del efecto de atenuación de las mascarillas en la respuesta en frecuencia ayudará con una corrección de ecualización rápida y sencilla a través de la ecualización shelving (Baxandall), como la que suele estar disponible en casi cualquier mezclador y que también tiene forma de escalón. Aunque uno podría utilizar un analizador para neutralizar de forma exhaustiva el efecto de la mascarilla (y funda de protección del micrófono, si se utilizase) en la respuesta en frecuencia mediante el uso de muchas bandas de ecualización, hay muchos tipos posibles de mascarillas y accesorios, así que en lugar de hacer eso (que podríamos dejar para aplicaciones que requieran audio de muy alta calidad siempre que tuviéramos tiempo y las herramientas necesarias) me concentré en soluciones de ecualización más sencillas, rápidas y universales.

    Utilicé las funcionalidades de ecualización virtual de REW (se puede elegir un ecualizador genérico o seleccionar un dispositivo específico de la biblioteca incorporada) para probar un filtro shelving del tipo que suelen traer los mezcladores (con una pendiente fija de 6 dB/octava), así como una versión más paramétrica con frecuencia y pendiente seleccionables (una pendiente de 12 dB/octava se ajusta mejor a la forma del escalón de la atenuación de las mascarillas). La figura 2 muestra la respuesta en frecuencia relativa de la mascarilla de pico de pato (trazo negro), así como las respuestas corregidas con un filtro shelving paramétrico (pendiente de 12 dB/octava y frecuencia de esquina de 3,5 kHz) y un filtro shelving de los que se encuentran en un mezclador (que comprobé que coincidía con el de un mezclador analógico básico que tengo en mi oficina, salvo por un poco de overshoot). Para el primero (en gris oscuro) utilicé una ganancia de 8 dB como solución de compromiso para la elevar los agudos y la linealidad general de la respuesta; para el segundo (trazado en gris claro), la poca pendiente significa que se desarrolla un poco de pico alrededor de 1,4kHz, así que reduje la ganancia a 7 dB. Las trazas de los dos filtros shelving aplicados se muestran en verde.


    Fig. 2 : Respuesta en frecuencia relativa de la mascarilla FFP2 ('pico de pato', en negro) con corrección de ecualización paramétrica (gris oscuro) y corrección de agudos de un mezclador (gris claro)

    El ecualizador shelving del tipo que encontraríamos en un mezclador no funciona tan bien con la mascarilla quirúrgica. La figura 3 muestra la respuesta en frecuencia relativa de esta mascarilla (en azul oscuro), así como las respuestas corregidas con un filtro shelving paramétrico (pendiente de 12 dB/octava y frecuencia de esquina de 4,5 kHz) y, de nuevo, un filtro shelving tipo mezclador. Para el primero (en azul más oscuro) utilicé una ganancia de 4 dB; para el segundo (trazo azul más claro), utilicé una ganancia de 3 dB para no enfatizar la meseta de 2kHz. Las trazas de los dos filtros shelving utilizados se muestran en verde. Para la emulación del ecualizador se utilizó la versión parcialmente desdoblada de la mascarilla, ya que se acercará más a la vida real.


    Fig. 3 : Respuesta en frecuencia relativa de la mascarilla quirúrgica (azul oscuro) con corrección de ecualización paramétrica (azul) y corrección de agudos de un mezclador (azul más claro)

    Como conclusión, la atenuación de una mascarilla facial puede ser bastante severa, pero también puede corregirse razonablemente bien utilizando sólo un ecualizador shelving, idealmente paramétrico con una pendiente de 12 dB/octava y una frecuencia de esquina seleccionable, o bien simplemente utilizando el control básico de agudos de un mezclador.


    (Artículo de José Brusi para el Doctor ProAudio)
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    25 ene 2022, 10:14 Ir al último mensaje