Definición
La distorsión no lineal se produce cuando la salida de un sistema no es proporcional a la entrada: y = f(x) con f no lineal. La saturación es una distorsión no lineal gradual, con bajos niveles de distorsión, típica de cinta, válvulas y transformadores; overdrive, distorsión y fuzz indican niveles crecientes hasta el corte neto de la forma de onda.
Desarrollando la función de transferencia en serie: y = a1·x + a2·x² + a3·x³ + …. Con x = A·cos(ωt):
- x² = (A²/2) · (1 + cos 2ωt): componente continua y 2.º armónico;
- x³ = (A³/4) · (3·cos ωt + cos 3ωt): 3.er armónico (y una contribución a la fundamental).
Los términos de grado par producen armónicos pares y derivan de curvas asimétricas; los términos de grado impar producen armónicos impares y derivan de curvas simétricas. Para señales pequeñas el armónico de orden n crece n dB por cada dB de aumento de la entrada: la distorsión aumenta rápidamente con el drive.
La distorsión armónica total es THD = √(V2² + V3² + … + Vn²) / V1, expresada en % o en dB (20·log10 THD): 10% = −20 dB, 1% = −40 dB, 0,1% = −60 dB. La THD+N incluye también el ruido. Con dos o más frecuencias f1 y f2 la no linealidad produce también intermodulación (IMD), con componentes en m·f1 ± n·f2 que no guardan relación armónica con las notas; la prueba SMPTE usa 60 Hz y 7 kHz con relación de amplitud 4:1. En digital los armónicos por encima de fs/2 se pliegan en banda (aliasing) si el procesador no trabaja con sobremuestreo.
Parámetros y unidades
- Drive / input: dB de ganancia antes de la no linealidad.
- THD: saturación ligera 0,1–1%; saturación evidente 1–5%; overdrive 5–20%; distorsión y fuzz por encima de 20%.
- Bias / asimetría: cantidad de armónicos pares.
- Tono / filtros pre y post: controlan qué frecuencias se distorsionan y qué armónicos permanecen.
- Mix: 10–50% en la saturación en paralelo.
- Oversampling: ×2–×16.
- Output: compensación del nivel.
Carácter de los armónicos: el 2.º es la octava (consonante, densidad y calidez); el 3.º es la octava más la quinta (más mordiente); 5.º, 7.º y 9.º son progresivamente más ásperos. La cinta profesional tiene como nivel máximo de referencia (MOL) el nivel al que el 3.er armónico alcanza el 3%.
Función musical
La saturación añade densidad y sonoridad percibida a igualdad de pico, hace audibles los graves en altavoces pequeños gracias a los armónicos (la fundamental ausente la reconstruye el oído), da cohesión a los buses y carácter a las pistas individuales. La distorsión es una elección tímbrica para guitarras, bajos, baterías y voces agresivas. La intermodulación explica por qué la distorsión fuerte suena limpia en los power chords (quinta y octava, relaciones simples) y sucia en los acordes con terceras y séptimas.
Ejemplo práctico
- 808 a 45 Hz en smartphone: el altavoz reproduce a partir de 150–200 Hz y la fundamental no llega. Una saturación con THD 5–10% genera armónicos en 90, 135, 180, 225, 270 Hz: la nota se vuelve audible. En el análisis las bandas Graves altos (120–250 Hz) y Medio-graves (250–500 Hz) de la pista suben 4–6 dB.
- Drive: aumentando el drive 3 dB, el 3.er armónico crece 9 dB en términos absolutos, es decir, 6 dB respecto a la fundamental.
- Voz con saturación de cinta: THD 1–2%; el crest factor baja 1–2 dB y la voz resulta más densa a igual sonoridad integrada.
Errores comunes
- Saturar todas las pistas: las pequeñas distorsiones se suman y la mezcla se vuelve opaca y fatigosa.
- Juzgar la saturación sin compensar el nivel: la señal más fuerte parece mejor.
- Saturar material brillante sin sobremuestreo: el aliasing produce componentes inarmónicos.
- Distorsionar fuertemente acordes complejos o mezclas enteras: la intermodulación vuelve el sonido confuso.
- Añadir armónicos impares fuertes al sub: los armónicos en los medio-graves se acumulan y producen barro.
- Olvidar que la saturación reduce el crest factor y modifica el trabajo de los compresores posteriores.
Cómo comprobarlo
- Análisis de la app: compara la pista antes y después: la energía por banda muestra dónde aparecen los armónicos (para un 808, las bandas Graves altos y Medio-graves); el Crest factor (pico − RMS) y el PLR bajan; la Sonoridad integrada (BS.1770) debe devolverse al valor inicial con la salida para una comparación correcta.
- Medida de la THD: envía al saturador una sinusoide de 100 Hz o 1 kHz y lee los armónicos con un analizador de FFT ≥ 8192 (Voxengo SPAN, Plugin Doctor): THD = raíz de la suma de los cuadrados de los armónicos respecto a la fundamental.
- Prueba de aliasing: con una sinusoide de 5–8 kHz, componentes por debajo de la fundamental o entre los armónicos indican aliasing.
Ajustes de partida
| Parámetro | Valor | Por qué |
|---|---|---|
| Saturación ligera (bus, voz) | THD 0,1–1% | Densidad sin distorsión perceptible. |
| Saturación de 808 y bajos | THD 3–10% | Armónicos audibles en altavoces pequeños. |
| Saturación en paralelo | mix 10–50% | Color controlado conservando los transitorios. |
| Oversampling | ×4–×8 | Reduce el aliasing de los armónicos agudos. |
| Asimetría | baja para neutralidad, alta para calidez | Los armónicos pares suavizan, los impares añaden mordiente. |
| Compensación de nivel | sonoridad invariada dentro de 0,5 LU | Comparación correcta en bypass. |
Cómo comprobar el resultado
- Sonoridad integrada de la pista invariada dentro de 0,5 LU entre saturación activa y bypass durante la comparación.
- Crest factor de la pista saturada reducido como máximo 3 dB.
- Ninguna componente inarmónica en el espectro con sinusoide de prueba de 5–8 kHz.
- Energía de las bandas Graves altos y Medio-graves de la mezcla dentro de ±2 dB de la referencia tras la saturación de los bajos.