LFE, o canal de graves

LFE, o canal de graves, este ainda ilustre desconhecido

Introduzido no cinema e depois no ambiente doméstico, o LFE é um canal separado para sons de baixa frequência que até hoje confunde usuários na correta instalação de um som multicanal.

 

No meio da década de 1990 os laboratórios Dolby lançaram o decodificador Dolby Digital, adaptados para a reprodução do codec AC-3, ainda em Laserdisc. Naquela época, eu era participante ativo do então iniciante Home Theater Forum, onde, aliás, fiz alguns bons amigos.

Ninguém ali naquele fórum tinha ideia sólida sobre o AC-3, muito menos sobre as flags de programação usadas no codec. E como o site da Dolby dispunha de documentação farta, eu fui um daqueles que baixou o que pôde, de maneira a não me sentir tão ignorante a respeito.

A necessidade do aprendizado dizia respeito às elucidações das orientações crípticas dispostas nos manuais de usuário entregues ao consumidor. Sem falar que mensagens expostas no display informando o valor da variação em dB (decibéis) da flag de normalização do diálogo (“dialnorm”) sequer eram alvo de um mínimo de explicações.

Durante o período de evolução do áudio no cinema, ainda em películas com banda magnética, a Dolby introduziu uma modificação no formato Dolby Stereo para filmes com cópia em 70 mm: canais normalmente “ociosos” iriam conter reforço de graves (chamados vulgarmente de “boom” pelos técnicos), na faixa de 25 a 200 Hz. Este conteúdo passaria por um filtro passa baixo e direcionado para caixas acústicas dedicadas à reprodução de baixa frequência, com amplificação separada.

 

LFE: usado para reforço de graves

A ideia em si já tinha parâmetros previamente introduzidos na reprodução do áudio estéreo doméstico. Em 1966 o físico Arnold Nudell e o piloto de aviação Cary Christie inventaram o “subwoofer”, mas o formato não foi adiante, por conta do alto custo.

A introdução do subwoofer no formato de áudio do cinema passou a ser altamente relevante quando o codec AC-3 (Dolby Digital) foi lançado nos cinemas em 1992, e depois no ambiente doméstico, em 1995, no videodisco “Clear And Present Danger”.

O decodificador usado para este último lia um sinal de rádio frequência contido em uma das trilhas analógicas do Laserdisc. Este disco era capaz de reproduzir o Dolby Stereo convencional, através das duas trilhas PCM, e mais o Dolby Digital 5.1, através da trilha analógica modificada, ou seja Dolby Stereo PCM, Dolby Digital e Mono analógico.

 

LFE: codec AC-3 (Dolby Digital) foi lançado nos cinemas em 1992 em Clear-and-Present-Danger

Foi exatamente assim que o Dolby Digital chegou ao ambiente doméstico, e com alta qualidade, diga-se de passagem. O problema central, entretanto, era saber ajustar o decodificador, procedimento ainda com pouca orientação disponível naquela época, motivo pelo qual os participantes do fórum trocavam mensagens a este respeito a todo o momento.

O LFE

Historiadores citam que foi Tom Holman, o técnico de áudio que propôs o formato THX, quem primeiro sugeriu um canal especificamente restrito à reprodução de graves nas trilhas sonoras, em uma reunião da SMPTE realizada em meados de 1990, para a elaboração das trilhas em 5.1 canais. A ideia era de reutilizar o “boom” anteriormente empregado para trilhas Dolby Stereo em 70 mm, mas codificado digitalmente em um canal separado. A terminologia “.1” (“ponto um”) se refere à limitação do espectro de frequência utilizado, atingindo o topo de 150 Hz. Mesmo atualmente, o ajuste padrão em todos os processadores e receivers é de 120 Hz, e raramente precisa ser modificado.

A proposta teria sido vista inicialmente como uma anedota, mas a Dolby a levou a sério:

O LFE (Low Frequency Effects Channel), introduzido no codec AC-3 para efeitos sono plásticos com sons de baixa frequência, é um canal separado, que supõe a instalação de um subwoofer no sistema de reprodução.

Na década de 1990 nem todo mundo notou (por incrível que pareça) que o LFE era de fato um canal separado, e que, portanto, não tinha absolutamente nenhuma correlação com o conteúdo de baixa frequência (graves) do resto do conteúdo da trilha sonora.

O Bass Management

Como nem todo mundo tem ou quer ter um subwoofer, o que fazer para adaptar a reprodução do LFE incluso no Dolby Digital a todos os equipamentos indistintamente?

A solução foi a introdução do chamado “Bass Management” (“Gerenciador de Graves”) dentro do decodificador. E esta modificação foi estendida até hoje aos codecs mais novos.

O Bass Management permite ao usuário discriminar os tipos de caixas acústicas usadas na cadeia de reprodução, no tocante ao número e ao tipo de cada uma delas. Isto implica saber e depois estabelecer no setup do decodificador a faixa de resposta de frequência dessas caixas acústicas, e principalmente indicar se um subwoofer está instalado no sistema ou não. Se estiver, ainda será necessário estabelecer o ponto de corte de frequência entre as caixas e o subwoofer. A partir deste ponto, qualquer frequência abaixo do corte será automaticamente redirecionada ao subwoofer.

No setup do Bass Management várias informações têm que ser inseridas no decodificador. A primeira delas refere-se à presença ou não de um subwoofer, Se não houver um subwoofer instalado, o ajuste padrão é dirigir o conteúdo de graves para os canais frontais esquerdo e direito, a não ser que as caixas acústicas desses canais forem incapazes de reproduzir baixa frequência corretamente.

No passado (e ainda se vê hoje em dia em muitos processadores e receivers) a seleção da capacidade das caixas era baseada no critério de “Large” (“Full Range”) e “Small” (resposta limitada). Este critério é falho, porque nem sempre uma caixa considerada “Large” tem boa reprodução de graves. Tanto assim que já na década de 1990 quando um usuário instalava um subwoofer (recomendado) o correto era indicar todas as caixas como “Small” indistintamente!

Em receivers e processadores mais modernos, mesmo que a configuração como “Large” e “Small” esteja presente, é obrigatório delimitar o corte de frequência de cada par de caixas.

Não existe ume regra padrão para se delimitar corte de frequência, mas sempre existirá uma maneira de resolver isso. Uma delas, recomendada por fabricantes de subwoofer é verificar a faixa de resposta de frequência de uma caixa a mais ou menos 3 dB, como indicada no manual. Desta faixa toma-se o menor valor como ponto inicial de ajuste de corte. A seguir, verifica-se a mesma coisa, para o subwoofer. O valor máximo será o ponto final de corte. Por exemplo:

 

  • Caixa surround lateral: 65 Hz a 20 kHz
  • Caixa surround back: 80 Hz a 20 kHz
  • Subwoofer: 29 Hz a 150 Hz

 

As faixas de ajuste seriam: 65 Hz a 150 Hz para as caixas surround lateral, e 80 Hz a 150 Hz para a(s) caixa(s) surround back. Note que tudo isso é teórico e não existe nenhuma fórmula mágica para fazer este ajuste.

Na dúvida, o usuário deve “estreitar” a faixa de ajuste e se for necessário eliminá-la completamente. Por exemplo: em vez de 65 Hz, ajustar para 80 Hz ou 100 Hz, ou então 150 Hz, que é o topo da reprodução do subwoofer.

É sempre bom lembrar que as curvas de resposta de frequência raramente (amplitude em dB contra frequência) são dadas ao consumidor doméstico e mesmo que fossem elas são levantadas (medidas) dentro de câmara anecóica. Este tipo de câmara não tem similaridade em outros ambientes, portanto os valores medidos devem ser olhados com cautela. É bem possível ou provável que o limite inferior de reprodução de uma caixa não reflita a sua real capacidade de reproduzir com eficiência sons daquela frequência.

Daí a importância que o subwoofer adquiriu ao longo do tempo, porque se trata de uma caixa dedicada à reprodução de frequências mais baixas, com um nível de pressão sonora adequada, coisa que a caixa acústica periférica normalmente não tem.

Quando um subwoofer é instalado ao lado de caixas de maior espectro ainda é possível estabelecer se o conteúdo de graves de todos os canais irá ser redirecionado a ele. Na prática, duas situações são possíveis:

 

  1. Reprodução de LFE + o conteúdo de frequências abaixo do corte de todos os canais.
  2. Reprodução somente do LFE.

 

Na opção 2 o restante do conteúdo de grave da fonte de sinal de áudio terá que obrigatoriamente ser reproduzido pelas caixas mais capazes instaladas no sistema, e nestas circunstâncias o conceito de “Large” fica valendo. Se nenhuma caixa for indicada como “Large” o conteúdo de graves irá compulsoriamente ser redirecionado para o subwoofer. Note que não é possível estabelecer todas as caixas como “Small” sem um subwoofer presente. Existe uma censura na programação do Bass Management que impede que isso aconteça.

O Bass Management ainda prevê um ponto de corte específico para o LFE, com o nome de LPF (“Low Point Frequency”). Este valor estabelecerá o máximo de resposta de graves que será enviada ao subwoofer (ou caixa “Large”, na ausência deste). O corte padrão é de 120 Hz, embora em alguns decodificadores ele possa se estender até 150 Hz. Valores maiores do que 120 Hz são praticamente inúteis, visto que o LFE costuma ser usado para frequências bem abaixo de 100 Hz.

Alternativas de instalação

Via de regra, os processadores e receivers possuem uma saída pré-amplificada exclusiva para o LFE dirigido ao subwoofer dotado de amplificação própria. Dependendo do modelo, o subwoofer deverá ser dotado de uma conexão especificamente para este tipo de sinal. Um cabo RCA-RCA único é usado para esta conexão.

Muitos usuários preferem instalar um subwoofer indicando a sua presença como “Não” no setup e ajustando as caixas frontais como “Large”. O sinal dessas últimas passa primeiro pelo crossover do subwoofer ou por um crossover externo. Estes métodos de ajuste não estão no escopo deste texto, porque aqui eles se referem somente ao LFE como ajuste de referência.

Outra possibilidade, que existe em muitos decodificadores é o chamado “Double Bass”, que duplica as funções de reprodução de graves das caixas do sistema com a do subwoofer. A meu ver, este ajuste está errado! E os resultados, até onde eu pude observar, péssimos!

No final das contas, o que fica valendo é a satisfação de quem ouve, seja lá qual for a regra usada para a calibração de todo o sistema de reprodução.

Vários tipos de auto calibração são fornecidos (por exemplo, Audyssey) junto com o equipamento, o que exclui o esforço do usuário em passar por todas as etapas do setup. Na minha opinião, deve-se verificar o resultado com cautela, principalmente no tocante à reprodução de baixa frequência (LFE e/ou o grave do sinal de áudio), cujo ajuste é normalmente mais complicado.

Se a calibração automática for executada, o recomendável é depois fazer testes auditivos com várias fontes de sinal e reajustar se necessário. Aliás, a audição repetida é a que normalmente indica onde algo não está soando como desejado.

A uniformidade do campo sonoro obtido na sala e a transparência na localização dos sons é o principal parâmetro para ver se tudo está certo, mas isto é assunto para um outro dia!

Outrolado_

 

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Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.

2 comentários sobre “LFE, o canal de graves, este ainda ilustre desconhecido

  1. Olá Paulo
    Como sempre aprimorando nossa cultura, trazendo temas que instruem os audiófilos, que ainda tem muito o que aprender com sua experiência. Esse tema é na minha visão o mais, senão o fundamental para um sistema multivias.
    Sem ele (o LFE), não podemos enriquecer toda a primazia que o som multicanais do cinema pode nos apresentar.
    Possuo um sistema da JVC, mas com os anos de uso pude comprovar, sem esse canal diferenciado qualquer fonte sonora perde a profundidade, pois é no canal LFE que sentimos o “peso” do som. Pena que nas tv´s modernas, se quiser um som razoável só conectado um home theater completo para ter um som decente. Mas é o “avanço” tecnologia Paulo (será?)

    • Pois é, Rogerio, a barra de som quebra um galho mas o subwoofer que eles te vendem, até agora pelo menos, não se equipara a um subwoofer. E, diga-se de passagem, tem muita caixa por aí com o nome de subwoofer, de forma não merecida.

      Obrigado pelo comentário.

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