Direct Boxes – O Que Você Precisa Saber Sobre Elas

por: David Fernandes

Recentemente um amigo me perguntou qual a diferença entre direct boxes ativos e passivos. Perguntou também em que caso é melhor usar um ou outro. Baseado nisto, e sabendo que boa parte das pessoas envolvidas com a sonorização de igrejas também tem dúvidas a este respeito, resolvi escrever este texto.

No entanto, antes de passar às diferenças entre eles e às possibilidades de utilização, gostaria de definir com vocês alguns conceitos importantes, começando com uma pergunta de vestibular: o que é exatamente um direct box?

Direct boxes, também conhecidos como DI’s, são dispositivos usados para alterar o sinal de saída de uma fonte sonora, mudando seu nível e impedância, de forma a adequá-los à entrada do mixer, permitindo a conexão de instrumentos musicais eletrônicos a um sistema de som.

Outra definição, esta dada pela Whirlwind, excelente fabricante destes equipamentos, diz que direct box é um dispositivo casador de impedância e balanceador de sinais.

Afinal, o que é um casador de impedâncias e um balanceador de sinais? Vamos entender estes dois conceitos.

Impedância

A impedância é a capacidade que um circuito ou um componente eletro-eletrônico tem de opor dificuldade à passagem da corrente elétrica. No entanto, muitas das pessoas envolvidas com áudio desconhecem que a impedância é a soma de duas componentes: a resistência e a reatância.

Se observarmos a impedância sob o ponto de vista da freqüência, veremos que a resistência é constante enquanto a reatância varia. Isto quer dizer que a freqüência do sinal que passa pelo circuito não afeta a resistência, mas altera a reatância, influenciando o resultado final da impedância.

A reatância pode ser de dois tipos: indutiva (associada às bobinas) ou capacitiva (associada aos capacitores). A reatância indutiva é diretamente proporcional à freqüência, isto é, aumenta com o aumento da freqüência, enquanto a reatância capacitiva é inversamente proporcional à freqüência, diminuindo com o aumento dela. Os valores da resistência e da reatância são medidos em Ohm, que é representado pelo símbolo Ω.

“Mas como isto afeta nosso trabalho com áudio?”, você pode perguntar. Deixe-me responder de forma bastante resumida: a impedância final do sistema será a soma de todas as impedâncias envolvidas (p. ex: instrumento musical, cabos e caixa ou console de mixagem). Um sistema com dispositivos de alta impedância, como os compostos por instrumentos musicais, é mais suscetível à capacitância dos cabos, que aumenta proporcionalmente a seu comprimento. Esta capacitância é combinada com as impedâncias dos dispositivos fonte e destino gerando um filtro, que afeta a resposta de freqüência do sistema, geralmente degradando os graves. Manter a impedância baixa é de extrema importância para a saúde da resposta de freqüência do sistema.

É neste ponto que os DI’s tornam-se importantes, pois fazem a conversão da impedância do instrumento de alta para baixa, mantendo a resposta do sistema saudável. Este processo é chamado casamento de impedâncias.

Balanceamento

O balanceamento do sistema de áudio é uma técnica desenvolvida para proteger as linhas de transmissão da captação de ruídos induzidos eletromagneticamente. Linhas desbalanceadas são bastante vulneráveis a este tipo de interferência e quanto mais compridas, maiores as chances de captação destes sinais indesejáveis.

A maioria de nós já passou, pelo menos uma vez, por problemas ocasionados pelo desbalanceamento dos cabos usados nos instrumentos ou na conexão dos equipamentos de áudio… querem ver? Quantos de vocês já captaram uma rádio comercial no sistema de som? Este exemplo é típico porque as ondas de rádio são de natureza eletromagnética e o cabo desbalanceado funciona como uma antena. O problema não ocorreria se o sistema fosse balanceado.

Os cabos desbalanceados usados para instrumentos musicais tornam-se críticos depois dos 7 metros. É aí que, novamente, o DI mostra o seu valor: ele transforma o sinal desbalanceado que vem do instrumento em um sinal balanceado que pode ser enviado a uma console que esteja a até 300 metros de distância. No processo de balanceamento, ele ainda faz a adequação do nível de saída de sinal do instrumento, que é alto, para o nível de entrada de sinal na mesa, que é baixo.

Enfim, o direct box…

Os DI’s são divididos em duas famílias: passivos e ativos. Direct boxes passivos não precisam de alimentação elétrica externa para funcionar porque utilizam circuitos elétricos passivos  baseados em transformador. Direct boxes ativos são baseados em circuitos eletrônicos, que usam componentes como transistores, e por isto precisam de energia elétrica para funcionar. Esta energia pode ser fornecida por baterias, fontes externas ou phantom power. Esta é a diferença mais visível entre os dois tipos de DI.

Um DI, independentemente de sua família, possui uma entrada desbalanceada com conector  J-10 (IN), uma saída desbalanceada também com conector J-10 (LINK, OUTPUT ou THRU) e uma saída balanceada com conector XLR macho (OUT ou LOW Z OUTPUT).  Alguns modelos trazem recursos adicionais como a chave INST/SPKR (veja figura 1), que serve para selecionar de onde virá o sinal de entrada, se de um instrumento (nível de linha) ou da saída de um amplificador (nível de caixa).

Figura 1 – INPUT, OUTPUT e INST/SPKR

Há também uma chave chamada GROUND/LIFT (figura 2), que faz o desacoplamento do aterramento do circuito do DI, evitando assim os loops de terra. Se ao ligar um DI no sistema, houver um zunido forte, está ocorrendo um loop de terra. É só inverter a posição da chave GROUND/LIFT, que o problema deverá ser resolvido.

Figura 2 – LOW Z OUTPUT e GROUND/LIFT

Outro recurso adicional é a chave de atenuação do sinal de saída balanceado (chave ATT ou PAD). Normalmente podem-se fazer três tipos de ajustes: 0 dB, -20 dB e -40 dB. Dependendo do fabricante, estes níveis de atenuação podem ser diferentes (p.ex: o DI Klark Teknik DN100 Ativo, mostrado na figura 3, tem atenuação em -30 dB). Apesar de ser um recurso mais comum em direct boxes ativos, há alguns modelos passivos, como o CSR-DBP e o Cybernet, que também dispõem desta característica (figuras 4 e 5). Na posição 0 dB, o direct box não insere qualquer atenuação na linha, mantendo o sinal da saída XLR no mesmo nível do sinal da entrada IN.

Figura 3 – DI Klark Teknik DN100 Ativo com PAD em -30 dB

Figura 4 – DI CSR CSR-DBP Passivo com ATT em 0 dB, -20 dB e -40 dB

Figura 5 – DI Cybernet Passivo com PAD em  -9 dB (botão de cima)

A chave de atenuação é bastante útil quando a fonte de sinal envia um sinal em nível muito alto. Por exemplo: há situações em que a saída do teclado pode ser forte demais e chega distorcendo à entrada da mesa. É só acionar a chave de atenuação do direct box, que o nível do sinal cairá e você poderá trabalhar com níveis de sinal de entrada mais satisfatórios.

DI’s ativos ou passivos? Eis a questão!

Um dos mitos que existem em torno dos direct boxes é aquele que afirma que DI’s ativos são melhores que os passivos. Vamos fazer uma analogia com os microfones: qual tipo de microfone é melhor? Dinâmico ou condensador? Se você respondeu “não há melhor ou pior, depende da aplicação”, você entendeu o princípio do raciocínio. Com os direct boxes é a mesma coisa. No que diz respeito ao seu princípio de funcionamento, não há melhor ou pior. Sua escolha dependerá do tipo de aplicação.

Em geral, DI’s passivos atenuam o sinal na saída balanceada, o que muitas vezes não é desejado. Por exemplo: um violão acústico captado por uma cápsula piezoelétrica (também conhecida como cristal) emite um sinal de saída muito baixo, que será ainda mais atenuado na saída do DI. Resultado: o sinal chegará à mesa muito baixo e provavelmente acompanhado por bastante ruído. Neste caso, o uso de um DI ativo é melhor.

Uma vantagem da utilização de um DI passivo em comparação com um ativo, além de não precisar de alimentação externa, é a maior isolação elétrica proporcionada pelo transformador, o que diminui os ruídos de terra.

No entanto, a qualidade de um DI passivo depende fundamentalmente do seu transformador e bons transformadores custam caro, o que onera o custo final do produto. Há direct boxes passivos mais caros que ativos.

Já os direct boxes ativos têm como maior desvantagem a sua necessidade de alimentação externa. Se a mesa não possuir phantom power, haverá necessidade da utilização de baterias, em geral de 9 volts. Quando a carga das baterias diminui, o DI começa a distorcer.

DI’s ativos, entretanto, possuem resposta de freqüência mais ampla e podem ser interessantes em diversas situações. Imagine, por exemplo, um teclado de qualidade com cinco oitavas conectado ao um direct box passivo. Como a resposta de freqüência do DI passivo é menor, o som do teclado será prejudicado nas pontas do espectro (graves e agudos). Neste caso, use um DI ativo. Você perceberá uma riqueza de detalhes muito maior.

Em resumo…

Não escrevi este artigo com o intuito de dizer a vocês qual DI é melhor ou pior, mas com o objetivo de fornecer as informações de que precisam para fazer a escolha certa. Na tabela abaixo há um resumo das principais características de um direct box para que você possa se basear quando começar a sua busca. Há diversas marcas e modelos no mercado e vocês precisarão separar o joio do trigo. Que comece a sega.

* Os preços levam em consideração os DI’s passivos de boa qualidade.

Abraços diretos.

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