martes, abril 11, 2006

Electronica juguetona

En los comentarios de un post anterior se comentó la existencia de un sistema llamado “control automático de ganancia” (AGC en sus siglas en inglés) . Y hoy, vamos a hablar de ello.

La función de este sistema es conseguir un nivel de intensidad (o potencia) constante en una grabación ajustando la ganancia que se aplica a la señal. Hablando toscamente, es como si metemos a Pitufo Teleco dentro de la grabadora, y le hacemos controlar el “volumen” de la grabación, para que lo escuchemos siempre con igual intensidad. Cuando la intensidad aumenta, el pitufo baja el volumen. Cuando la intensidad disminuye, el pitufo sube el volumen. Originalmente, es un sistema implementado en radios, y que se ha adaptado a grabadoras digitales (no sé si a las analógicas también, pero no creo que fuera difícil de hacer).

Evidentemente, este sistema afecta también al ruido de fondo. Cuando la señal aumenta, la ganancia disminuye, de forma que disminuye el ruido igualmente. Y al revés, cuando disminuye la señal, la ganancia aumenta de forma que también lo hace el ruido. Y si la señal desaparece, pues lo único que se escucha es ruido. El efecto sonoro es como si el ruido aumentara o disminuyera, dejando constante la señal que se quiere oír. Un ejemplo magnífico fue el comentado (un par de veces) experimento de radioaficionados del SuitSat. La señal emitida por este experimento iba y venía continuamente, y se puede escuchar muy bien el efecto del AGC: Por ejemplo, aquí.

Aunque en principio éste es un sistema electrónico, es posible simularlo (puede que incluso equipos modernos hagan este control por medio de software) de forma muy sencilla, teniendo en cuenta una serie de parámetros (entre paréntesis) :

Durante un intervalo de tiempo (dT), se calcula la intensidad media de la señal con la ganancia actual (G) aplicada.
Se compara la intensidad media con un nivel de referencia (NR)
Se aumenta o disminuye la ganancia (G) en una cantidad determinada (dG), y se vuelve a empezar el ciclo.

Nótese que el ajuste no se aplica inmediatamente a la señal recibida, sino a las señales que siguen: es lógico si pensamos que el proceso necesita de un tiempo, y que para cuando se aplique la corrección, la señal sobre la cual se hizo el cálculo ya habrá dejado paso a la siguiente. El ajuste consiste en una corrección progresiva (dG), porque no sabemos a priori si las señales siguientes necesitarán o no corrección y en qué sentido.

Cómo de efectiva sea la corrección y el ajuste, depende de estos parámetros. Bien escogidos, aseguran que el proceso será correcto. Mal escogidos, puede salir cualquier cosa.

Como ejemplo, hemos cogido una onda de 400 hz, con ruido blanco, a la que hemos producido un efecto transitorio, y le hemos aplicado un algoritmo sencillo de AGC, teniendo en cuenta los parámetros anteriores.

Este es un gráfico de la forma de onda antes (onda de abajo) y después (onda de arriba) de pasar el algoritmo:

Véase cómo se ha corregido bastante bien, ya que el nivel, permanece más o menos constante arriba, comparado con el efecto transitorio de un aumento del nivel de señal abajo. Y que suenan tal que así:
Antes Después


Si en el Antes, el efecto es una subida de volumen, en el Después el efecto es de una disminución del ruido de fondo.

Ahora, vamos a hacerlo al revés: una disminución de la señal

Antes (onda de abajo)Después (onda de arriba)

Llama la atención que la corrección así a ojo no parece buena. Esto quiere decir que no todas las anomalías pueden corregirse adecuadamente. Unas requerirán ciertos parámetros, que pueden no ser los mejores para otros tipos de anomalías. En cuanto al sonido, el efecto del AGC es como si el ruido aumentara y llegara a tapar la señal.

Y ahora, rizamos el rizo y combinamos subidas y bajadas de la señal:

Antes (onda de abajo) Después (onda de arriba)


Viendo las formas de onda, la corrección parece más o menos correcta. En cuanto al sonido, aquí es donde entramos en lo interesante. Una vez más, parece que el ruido de fondo aumenta y disminuye. Unido a una rápida variación, y a un cerebro imaginativo, podrían darse circunstancias en que esta “modulación” aparente ser un susurro o una palabra.

El punto clave del AGC es la intensidad de la corriente sobre la que se hacen los cálculos para el posterior ajuste automático. En estos ejemplos hemos usado una onda simple, con un ruido de fondo, sin preocuparnos qué podría producir un efecto transitorio en esta corriente. Una grabadora en el mundo real, en cambio, está expuesta radiaciones externas que pueden producir estas variaciones, tanto de alta como de baja frecuencia, que pasadas a corriente eléctrica por un altavoz pueden o no ser audibles. Con estas interferencias electromagnéticas, se podría provocar un efecto anómalo (llámese psicofonía), sin causa aparente (“No se escuchó nada”), que malinterpretado por el cerebro, pueden parecer susurros o palabras.

Psicofonías en Ciudad Juárez

El lugar de Ciudad Juárez, en Méjico, es tristemente famoso por la cantidad de mujeres desaparecidas, o que aparecen asesinadas.

Allá por Noviembre, una periodista del Diario Norte de Ciudad Juárez una de sus reporteras captó una acongojante psicofonía durante una entrevista con una chamana, un día que estaban haciendo un ritual para el descanso de las almas de mujeres asesinadas. Hace poco publicaron un artículo dando cuenta de ésta grabación, y de los análisis que habían encargado. Por supuesto, los análisis giran en torno a un “a qué se parece lo que se oye”, y no a un “por qué aparece este sonido” (como suele ser habitual)

Acongojante sonido


Éste periódico se puso también en contacto con GcL para tener nuestra opinión, aunque no se haya reflejado después en el artículo final. Contado rápidamente, lo que se escucha son voces de un tumulto, que luego se callan, para escucharse únicamente a la entrevistadora y la chamana. Cabe desatacar que la grabadora digital utilizada es una RCA modelo Nº. RP5010B, que posiblemente tenga una opción llamada Automatic Level Control (que viene a ser el AGC, pero con otro nombre) dado que un modelo parecido, RP5011 (no encontré información de la grabadora original) sí lo tiene. Además, si se observa la forma de onda del sonido, mantiene un nivel constante durante la grabación. A excepción del momento en que la muchedumbre se calla, y quedan sólo la chamana y la reportera, en que hay un nivel más bajo.

Ahí es donde comienza la psicofonía, en forma de un aumento del ruido de fondo, lo cual se ve muy bien en los espectros de frecuencia. Este aumento del ruido de fondo era en todo el rango de frecuencias, manteniendo además la "forma" general del espectro, lo que hace pensar que eso no se captó en el micrófono (que parece tener una respuesta entre 500 y 2000 hz), sino que más bien era de origen electrónico.

Qué pudo originar esa anomalía o interferencia, es la pregunta del millón, claro. Hay interferencias de 60 hz (la red eléctrica en América es de esa frecuencia, y no de 50 hz como en Europa). Y en la estancia, además de la periodista y la chamana, estaba el fotógrafo. Posteriormente, he podido comprobar cómo una cámara de fotos puede inducir interferencias electromagnéticas en el momento de enfocar automáticamente y de disparar el flash.

Si estas interferencias son capaces o no de generar esas anomalías, o los parámetros del AGC de la grabadora eran o no adecuados, es cosa que ya no se decir. Pero la posibilidad real existe. En cualquier caso, junto con mi opinión (que no es la de ningún experto), les recomendé que se pusieran en contacto con los fabricantes de la grabadora, ya que nadie mejor que ellos la conocen. Recomendación a la que no hicieron mucho caso tampoco.

jueves, abril 06, 2006

VII Feria de Madrid por la Ciencia



Otro año más, ya está por aquí la feria de Madrid por la Ciencia, a celebrar entre los días 20 y 23 de Abril.

Lamentamos comunicar que los Laboratorios Secretos de Gluon con Leche no estarán presentes (el presupuesto sólo llegaba para un par de cervezas) , pero sí universidades, centros de investigación, organismos, colegios oficiales,e institutos... , donde siempre hay demostraciones, artilugios, pequeños experimentos, charlas, etc...

Así que animamos a todo el que pueda a que se pase por el pabellón 10 del IFEMA

Un enlace
Otro enlace
Y otro más