Níveis de Sinal de Áudio

por: David Fernandes

É muito comum ouvir em nossas igrejas o som alto e com distorções. Muitas das vezes o operador até percebe a distorção, mas não sabe o que a esta gerando. Este é um problema clássico de equipamentos mal ajustados e, em algumas situações, conectados de forma inadequada.

Para que um sistema de áudio funcione adequadamente, é necessário que cada elemento entregue ao seguinte o sinal com o nível correto, sem deformações. Se o sinal vier distorcido da origem, não haverá como evitar que esta distorção vá para as caixas.

O desempenho adequado de um sistema de som depende do conhecimento do operador em como conectar um equipamento ao outro e como ajustar o sinal de saída de um em relação à entrada do outro.

Antes de abordar o tema principal deste artigo, preciso que você conheça um assunto fundamental para sua compreensão: o decibel.

O decibel, como tudo começou…

Há muitos anos atrás, nos primórdios da telefonia, pesquisadores analisaram a variação da intensidade sonora de uma conversação e observaram que ela pode variar em proporções enormes: desde 10 nW (sussuro) até valores 10 milhões de vezes mais forte (gritaria).

Da mesma forma, medições realizadas durante a apresentação de uma orquestra sinfônica demonstraram diferenças de 100 bilhões de vezes no nível sonoro entre as passagens mais fracas (pianíssimo) e as passagens mais fortes (fortíssimo) executadas pela orquestra.

Outro fator observado foi a capacidade de uma pessoa, no limiar da audibilidade, acusar nível de 10-16 watt/cm2 e, logo a seguir, suportar níveis 10 trilhões de vezes mais fortes, o que corresponde ao limiar da dor.

Outro fenômeno que chamou a atenção dos pesquisadores relacionava-se à resposta do ouvido às mudanças no nível da intensidade sonora. Pesquisas demonstraram que para um ouvinte ter a percepção de alguma mudança no nível da intensidade sonora foi necessário dobrar a potência acústica ou reduzi-la à metade. Da mesma forma, para que o ouvinte acusasse o dobro da intensidade sonora, a potência desta precisava ser aumentada num fator de dez.

Este fenômeno, junto às enormes proporções de mudanças perceptíveis para o ouvido humano, indicaram claramente que uma escala linear (como, por exemplo, a escala decimal) não serviria ao propósito da eletroacústica. Elas requeriam uma escala bem mais comprimida a fim de tornar viável seu manuseio. Foi, então, sugerida a escala logarítmica, mais precisamente a logarítmica decimal.

Para quem não se lembra dos logaritmos, uma explicação básica: quando o logaritmo decimal de um número n é igual a x, isto significa que, se elevarmos 10 à potência de x, o resultado será o nosso número n. Ou seja:

Se log10n = x, então 10x = n

A partir daí chamaram cada graduação logarítmica de Bel, em homenagem ao inventor do telefone, Alexander Grahan Bell. Nesta escala, cada Bel adicional correspondia a uma multiplicação sucessiva por dez. Logo os pesquisadores perceberam que o Bel representava grandezas superiores ao necessário no campo das telecomunicações e resolveram adotar como unidade padrão a décima parte do Bel – o decibel ou dB.

Além da conveniência de anotação, a adoção do decibel resultou em outra vantagem: transformou cálculos de sucessivas multiplicações ou divisões em simples somas ou subtrações, facilitando sobremaneira a vida dos projetistas de sistemas eletroacústicos.

O nosso decibel de cada dia…

O decibel não é uma unidade de medida e sim uma relação entre duas grandezas. Veja abaixo os tipos de decibel mais utilizados em Áudio.

Representação

Grandeza

Referência

Fórmula

dBW

Potência Elétrica

1 W

dBW = 10 log

dBm

Potência Elétrica

1 mW

dBm = 10 log

dBV

Tensão Elétrica

1 V

dBV = 20 log

dBu

Tensão Elétrica

0,775 V

dBu = 20 log

dB SPL

Pressão Sonora

20

dB SPL = 20 log

Você poderá encontrar por aí, durante os seus estudos, o dBv. Notação que caiu em desuso, o dBv é o atual dBu.

Você também deve ter observado que as fórmulas possuem o multiplicador 10 e 20. O multiplicador 10 representa a décima parte do Bel. Já o 20 está ligado ao fato de que a potência elétrica ou intensidade acústica é proporcional ao quadrado das tensões, correntes ou pressões sonoras, e também pela propriedade de potenciação dos logaritmos mostrados na fórmula abaixo:

log x2 = 2 log x

Se você quiser se aprofundar no estudo dos decibéis, examine o site do engenheiro e consultor de áudio Álvaro Neiva (http://alvaroneiva.site.br.com/tutdb.htm). Há também um excelente texto sobre o decibel, em arquivo PDF, que pode ser baixado do espaço virtual da Attack (http://www.attack.com.br/artigos/decibeis.pdf).

Sobre o que estávamos falando mesmo? Ah! Níveis de Sinal…

Existem basicamente três níveis de sinal num sistema de som: nível de microfone, nível de linha e nível de alto-falantes.

O nível de microfone é também conhecido como baixo nível,mic level ou low level. Como você já deve ter percebido, é o nível mais baixo de um sistema de áudio e opera numa faixa que pode ir de – 52 dBu (2 mV) até – 10 dBu (245 mV). Como o nome já diz, é nesta faixa que os microfones trabalham. Também estão nesta faixa os sinais enviados por direct boxes.

Devido ao baixíssimo nível do sinal, qualquer ruído é facilmente perceptível, daí a importância de se trabalhar, principalmente no nível de microfone, com linhas balanceadas.

Nas mesas de som e consoles, as entradas MIC estão preparadas para receber sinais neste nível de intensidade e por isto possuem baixa impedância de entrada.

O nível de linha, também conhecido como line level, é o nível de sinal onde operam os instrumentos musicais ativos (violão, guitarra, contrabaixo etc) e eletrônicos (teclados). Os sinais trocados entre os equipamentos que compõem o sistema de som também trabalham em nível de linha. Esta faixa de nível opera entre – 10 dBu (245 mV) até + 30 dBu (24,5 V).

As entradas LINE das mesas são projetadas para suportar o nível de linha e por isto têm a impedância de entrada mais alta que as entradas de MIC.

As entradas e saídas dos diversos componentes do sistema de som, com exceção da saída do amplificador, operam igualmente em nível de linha.

Alguns equipamentos vêm com uma chave seletora para o nível de operação: – 10 dBv ou + 4 dBu (lembre-se que dBv = dBu). Verifique se os seus equipamentos possuem esta chave. Em caso afirmativo, coloque-as na mesma posição (tanto faz se em – 10 ou + 4). Se alguns possuírem a chave e outros não, selecione + 4 dBu naqueles que a possuem, uma vez que os equipamentos mais novos trabalham com este nível de linha como default.

O nível de alto-falante, também chamado de alto nível ou high level, é o nível de operação de saída dos amplificadores. Estes sinais possuem amplitude maior que + 30 dBu (24,5 V).

O que fazer e o que não fazer

Nos níveis de microfone e de linha, como os sinais possuem menor intensidade, pode-se trabalhar com cabos mais finos. Em alto nível recomenda-se trabalhar com cabos de bitolas mais grossas, no mínimo 2,5 mm2. No entanto, não se esqueça que a bitola do cabo vai depender da distância e da impedância das caixas.

Não conecte equipamentos que gerem sinal de linha nas entradas MIC das mesas e consoles. O sinal será distorcido e poderá danificar o pré-amplificador de entrada da mesa.

Equipamentos que gerem sinal de microfone conectados à entradas LINE não danificarão a mesa, mas devido ao baixíssimo nível do sinal e à alta impedância de entrada praticamente não excitarão os circuitos pré-amplificadores e provavelmente estarão carregados de ruídos.

Direct Boxes devem ser conectados sempre às entradas MIC, independentemente de quais instrumentos estejam conectados a eles.

Você encontrará, também no espaço virtual da Attack, um texto em PDF muito interessante sobre este assunto (clique aqui).

Abraços nivelados.

David Fernandes
Tecnólogo de Telecomunicações
Membro da Audio Engineering Society (AES)
[email protected]
(27) 8815-9947