Distorsión para niños

La distorsión es un cambio en la forma original de una señal cuando pasa por un sistema, como un cable, un equipo de sonido o una lente. Imagina que dibujas una línea recta y luego alguien la estira o la dobla; eso sería una distorsión.

Este cambio ocurre porque el sistema afecta de manera diferente las partes de la señal, alterando su fuerza (amplitud), su posición en el tiempo (fase) o su velocidad de vibración (frecuencia) de forma desigual. Por ejemplo, si un sonido se hace más fuerte o más débil de manera uniforme, o si se retrasa todo por igual, eso no es distorsión, porque todas sus partes se modifican de la misma manera.

La distorsión puede ser de dos tipos principales:

• Lineal: Cuando la forma de la señal cambia, pero no se añaden nuevas partes que no estaban antes.
• No lineal: Cuando se añaden nuevas partes a la señal que no estaban en la original.

Si la distorsión ocurre en un sistema que usa luz, como una cámara o un telescopio, se le llama aberración.

Distorsión en señales de video

En la televisión, se usan señales especiales para medir cómo los equipos de producción y transmisión cambian la señal de vídeo. Estas señales se llaman señales VIT (Vertical Interval Test). Se insertan en partes de la imagen que no se ven normalmente, o a veces en toda la pantalla, para revisar si hay problemas.

Tipos de distorsiones lineales en video

• Ganancia de inserción: Es la diferencia en la fuerza de la señal entre lo que entra y lo que sale del sistema.
• Respuesta de frecuencias: Mide cómo el sistema maneja las diferentes velocidades de vibración de la señal.
• Respuesta transitoria: Indica cómo se comporta el sistema con señales largas o cortas, lo que nos da una idea de su funcionamiento con frecuencias bajas o altas.
• Diferencia de ganancia crominancia luminancia: Se refiere a la diferencia en la fuerza entre la parte de color (crominancia) y la parte de brillo (luminancia) de la señal de video.

Controlar estas distorsiones puede ser complicado, ya que a menudo dependen del diseño de los aparatos electrónicos o incluso del lugar donde se usan.

Tipos de distorsiones no lineales en video

• Alinealidad luminancia crominancia: Cuando la relación entre el brillo y el color no es constante.
• Fase diferencial: Es un cambio en la posición de la señal de color (crominancia) que depende de la fuerza de la señal de brillo (luminancia).
• Ganancia diferencial: Es un cambio en la fuerza de la señal de color (crominancia) que también depende de la fuerza de la señal de brillo (luminancia).

Distorsiones ópticas

Esta sección es un extracto de Distorsión (óptica).

La posición de la apertura provoca una distorsión en almohada (superior), distorsión en barril (centro), sin distorsión (inferior).

En óptica geométrica, la distorsión es una desviación de la proyección rectilínea; una proyección en la que las líneas rectas de una escena quedan rectas en una imagen. Es una forma de aberración óptica, es decir una aberración geométrica de los sistemas ópticos que conduce a un cambio local en la escala de imagen en la ecuación de la lente. El cambio de escala se basa en un cambio de ampliación a medida que aumenta la distancia entre el punto de la imagen y el eje óptico.

Las distorsiones ópticas son problemas que ocurren en los sistemas que usan lentes, como cámaras o telescopios. Hacen que las imágenes se vean diferentes de la realidad.

Aberración cromática

La aberración cromática ocurre porque la luz de diferentes colores (o longitudes de onda) se dobla de manera distinta al pasar por una lente.

• Longitudinal: Los diferentes colores se enfocan en puntos distintos, lo que puede hacer que los bordes de los objetos se vean borrosos o con halos de color.
• Lateral: El tamaño de la imagen cambia según el color. Esto es un problema en cámaras de televisión, donde varios colores deben coincidir perfectamente para formar una imagen clara.

Aberraciones de Seidel

Estas son cinco distorsiones básicas que pueden ocurrir en un sistema óptico, nombradas así por el científico Seidel.

• Aberración esférica: Los rayos de luz que pasan por el centro de una lente se enfocan de manera diferente a los que pasan por los bordes, causando una imagen borrosa.
• Coma: Los puntos de luz se ven como una "cola de cometa" en lugar de puntos, especialmente en los bordes de la imagen.
• Astigmatismo: Un punto de luz no se enfoca como un punto, sino como una línea o una forma ovalada.
• Curvatura de campo: La imagen se enfoca en una superficie curva en lugar de una plana, lo que hace que algunas partes de la imagen estén borrosas si se enfoca en otras.
• Distorsión: La forma de los objetos en la imagen se altera. Las líneas rectas pueden parecer curvas.

Distorsiones en audio

En el sonido, la distorsión ocurre cuando la señal de audio que sale de un equipo es diferente de la que entró.

Distorsiones originadas en el amplificador

Los amplificadores son equipos que hacen que una señal de sonido sea más fuerte. Pero a veces, al hacerla más fuerte, pueden cambiarla.

• Distorsión en frecuencia: El amplificador no hace que todas las frecuencias de sonido (graves, medios, agudos) suenen con la misma fuerza. Algunos sonidos pueden sonar más fuertes o más débiles de lo que deberían.
• Distorsión armónica de fase: Algunas partes del sonido (llamadas armónicos) se retrasan o adelantan más que otras. Aunque el oído humano no es muy sensible a esto, puede usarse para hacer que el sonido parezca venir de un lugar diferente si se usan varios altavoces.
• Distorsión no lineal (o Distorsión armónica): Este es el tipo de distorsión más común. Ocurre cuando el amplificador añade sonidos nuevos (armónicos) que no estaban en la señal original. Esto puede hacer que el sonido suene "sucio" o "áspero".
• Distorsión por intermodulación: Si entran dos sonidos diferentes al amplificador, pueden aparecer sonidos nuevos que son la suma o la resta de sus frecuencias. Esto ocurre cuando el amplificador no maneja bien las señales de diferentes fuerzas al mismo tiempo.
• Distorsión de cruce por cero: Sucede en algunos tipos de amplificadores cuando la señal de sonido pasa por el punto cero (donde no hay sonido). Durante un instante, el amplificador no funciona correctamente, causando una pequeña interrupción o "corte" en el sonido.

Distorsiones que ocurren fuera del amplificador

No todas las distorsiones vienen del amplificador; algunas pueden ocurrir por cómo se mueven los altavoces o por la forma de la habitación.

• Distorsión Doppler: Si un altavoz reproduce sonidos graves y agudos al mismo tiempo, el movimiento del cono del altavoz al producir los graves puede hacer que los sonidos agudos cambien ligeramente de tono, como el sonido de una sirena que se acerca o se aleja.
• Distorsión de fase en el recinto: Los sonidos agudos viajan un poco más rápido que los graves en el aire. Si los altavoces están en el mismo lugar, los sonidos agudos pueden llegar al oyente un poco antes que los graves, aunque hayan salido al mismo tiempo.
• Frecuencia mínima de la habitación: Cada habitación tiene un límite para los sonidos graves que puede reproducir bien. Una sala de estar normal, por ejemplo, no puede reproducir sonidos muy, muy graves de forma natural. Esto se debe al tamaño y la forma de la habitación. Aunque el cerebro puede "rellenar" los sonidos graves que faltan, escuchar música así puede ser cansado. Por eso, los sonidos graves suenan mejor en lugares grandes como teatros o salas de conciertos.

Compensación de distorsiones

Para reducir las distorsiones, se usan técnicas como la realimentación. Esto significa que una parte de la señal de salida del sistema se envía de vuelta a la entrada para corregir los errores.

Distorsión debida a la realimentación

Aunque la realimentación ayuda a reducir la distorsión, también puede causar nuevos problemas. Los amplificadores no son instantáneos; siempre hay un pequeño retraso entre la entrada y la salida. Cuando la señal de salida se envía de vuelta a la entrada para corregir, puede que no coincida perfectamente con la señal original debido a este retraso.

Esto es más notorio con música, que es muy compleja y cambia rápidamente, a diferencia de una señal de prueba simple. En amplificadores más antiguos (de válvulas), este problema era menor porque eran más rápidos. En los amplificadores modernos (de transistores), si la realimentación es muy alta y hay un retraso considerable, puede introducir una distorsión especial que afecta la claridad del sonido, especialmente en música con muchos instrumentos de cuerda. A esta distorsión se le llama a veces "distorsión por intermodulación transitoria" o "distorsión de slew rate".

Véase también

En inglés: Distortion Facts for Kids

• Relación señal/ruido
• Volumen (sonido)