All Pass Filters

No ha pasado mucho tiempo desde que los técnicos de audio tenemos acceso a los All Pass Filters. La idea de hoy es echar algo de luz acerca de este tema que suele dar más miedo que soluciones.

Un All Pass Filter es un procesamiento de señal que deja pasar todas las frecuencias con la misma amplitud, pero modificando la relacion tiempo/fase entre las distintas frecuencias. Es un tipo de retraso selectivo por bandas de frecuencia. Esta herramienta cuenta con 2 parámetros:

1. La frecuencia a la cual desplaza la fase 90° o 180°, dependiendo el orden del filtro, 1er o 2do orden respectivamente.
2. Y el Q o Ancho de banda, que determina el rango de frecuencias que es sometido al desplazamiento de fase. Mientras más alto sea el Q, más selectivo será el filtro, por lo tanto menor será el rango de frecuencias afectadas por el mismo.

Para desmitificar el asunto, vamos a aplicar un All Pass Filter y observar el desplazamiento de fase para calcular el retrazo en función de la frecuencia.

Activamos un All Pass Filter de 2do orden con 500Hz como frecuencia central y elegimos un Q = 1. La respuesta de fase del filtro medida con un analizador FFT tiene el siguiente aspecto.

Frecuencia central 500Hz con un Q = 1

La tabla muestra el desplazamiento de fase y el retrazo para las distintas frecuencias por intervalos de octava. Podemos observar que por debajo de la frecuencia en la que situamos el filtro, el retraso es el mismo para todas las frecuencias, en cambio por encima de dicha frecuencia, el retraso disminuye a medida que aumenta la frecuencia. Para confeccionar dicha tabla solo tenemos que localizar el cursor del analizador en la frecuencia deseada, tomar nota del desplazamiento de fase en grados y luego calcular el retrazo temporal.

Es importante tener presente que los analizadores FFT grafican la respuesta de fase desde -180° hasta 180°. Si desplegamos la respuesta del filtro anterior desde -360° hasta 180° entonces podremos observar la siguiente curva.

Frecuencia central 500Hz con un Q = 1

A continuación podemos ver 2 ejemplos más: uno con la selectividad más alta posible y otro centrado en 2000Hz.

Frecuencia central 500Hz con un Q = 10

Frecuencia central 2000Hz con un Q = 4

Después de analizar 3 situaciones diferentes, podemos notar que sigue siendo válida la afirmación anterior «por debajo de la frecuencia en la que situamos el filtro, el retraso es el mismo para todas las frecuencias, en cambio por encima de dicha frecuencia, el retraso disminuye a medida que aumenta la frecuencia».

Ahora que conocemos bien los All Pass Filters, la pregununta es ¿En qué situaciones se utilizan?

Pueden utilizarse en diferentes situaciones, aquí les comento las 2 más representativas.

1. Combinar 2 Subsistemas con diferentes respuestas de fase, habitualmente de diferentes fabricantes o de diferentes modelos. Este es el caso en el que un sistema presenta mayor desplazamiento de fase que el otro, y lo que se hace es “empeorar” la respuesta de fase del más lineal, es decir, aplicar un All Pass al sistema que presenta menor retraso, para empatar las respuestas de fase de ambos y lograr que sumen en el rango deseado.
2. Combinar 2 vías en un mismo sistema. Está aplicación tiene más que ver con los fabricantes, pero a todos nos a tocado alguna vez tener que setear el procesador para monitores 2 vías. Si bien se puede resolver con el orden de los filtros, tiempos de delay y niveles, los All Pass son una herramienta valiosa para tener en cuenta en estos casos.

Por Matías A. Fernández Parrau

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