Caja Directa o DI: ¿Qué es y para qué sirve?

En este artículo vamos a hablar de la caja directa o Direct Injection (DI), una de las herramientas más imprescindibles en un estudio de grabación, en situaciones de sonido en vivo y que además suele ser subestimada o desconocida para muchos instrumentistas.

Si alguna vez necesitaste grabar un bajo, guitarra o instrumento por línea y no pudiste hacerlo correctamente, probablemente necesitabas una caja directa.

¿Qué es una caja directa?

La caja directa en términos simples es un implemento de audio que tiene como objetivo balancear una señal de audio y adaptar la impedancia, para poder usarla de manera óptima en una consola o preamplificador.

Una caja directa nos sirve para transformar una señal desbalanceada de nivel de instrumento a una señal balanceada con nivel e impedancia de micrófono. Esto permite usar cables mucho más largos con menos interferencias de ruido y trabajar con una impedancia óptima al llegar al preamplificador.

Existen muchos matices a esta definición pero hay que tomarla como algo global para facilitar el proceso de describir lo que es una caja directa.

En la práctica una caja directa suele ser un dispositivo con forma de caja de metal que tiene entradas del tipo plug, para conectar el instrumento y salidas balanceadas de XLR, para conectar a la consola o sistema de grabación.

Ahora describamos en mayor detalle sus funciones.

Adaptación de Impedancia

La impedancia es un parámetro eléctrico que refiere a la oposición al paso de una corriente y es muy importante en los circuitos de audio para poder tener una transmisión óptima de las señales entre dispositivos.

Como regla general para que exista una buena transmisión de señal de voltaje, como las señales de audio, se necesita que el dispositivo receptor tenga una impedancia de entrada mucho más alta que el dispositivo emisor.

¿Para qué necesitamos adaptar la impedancia? 

Ciertos instrumentos eléctricos como una guitarra o bajo eléctrico tienen una impedancia de salida muy alta, debido a las cápsulas que usan y no permiten transmitir la señal correctamente hacia una consola u otro dispositivo, ya que no cumplen la regla mencionada.

La caja directa nos permite hacer este traspaso mediante la adaptación de impedancias, de esta forma mantiene una buena transferencia del voltaje dentro del circuito y logra que la señal se pueda transmitir de un lado a otro de forma óptima.

Dicho en criollo, el circuito del instrumento tiene una alta impedancia de salida pero el circuito que queremos alimentar (una consola por ejemplo) necesita «ver» una baja impedancia.

Para este cambio, requerimos un circuito que sea capaz de llevar la alta impedancia del instrumento a una impedancia mucho más baja, como la de un micrófono, para ser usada por la consola o preamplificador.

La razón por la que el circuito al que se va a conectar la señal quiere «ver» una impedancia baja tiene que ver con optimizar la transferencia de voltaje y minimizar la carga reflejada del instrumento en el circuito.

Balanceo de la señal

La adaptación de impedancias no es la única función de una caja directa, puesto que también puede ayudarnos a balancear señales, que es un método de transmitir señales que ayuda a reducir el ruido por interferencias.

Un cable puede actuar como una antena y sumar ruido a la señal, que es lo que ocurre normalmente en conexiones desbalanceadas donde la señal viaja pero se inducen interferencias electromagnéticas, ondas de radio, etc.

Esto hace que en conexiones desbalanceadas no se puedan usar cables muy largos, pasados algunos metros, ya que la señal se deteriora rápidamente.

Entonces para solucionar el problema, a una mente brillante se le ocurrió que si de alguna manera podríamos restar solamente el ruido de la señal que transporta el cable, quedarnos con la señal pura y el problema estaría resuelto.

¿Cómo se logra eso? 

Para conseguir reducir el ruido inducido en el cable se emplea un método de transmisión de la señal llamado diferencial. Aquí se genera un duplicado de la señal que se invierte en polaridad y es llevada por un segundo conductor dentro del cable. La señal duplicada va a contener también el mismo ruido inducido que la señal original, ya que las interferencias ingresan por igual.

Si al final del recorrido volvemos a invertir la polaridad de la señal duplicada, se va a poder sumar con la señal original dando como resultado una señal igual con mayor amplitud. En cambio el ruido que se indujo igual en ambos conductores del cable se va a cancelar al final del recorrido cuando se invierta la polaridad de la señal.

Hagamos un ejemplo del esquema de transmisión:

Tenemos la Señal A = Señal instrumento + Ruido

La señal A se duplica y el duplicado se invierte en polaridad:

Señal A2= (-)  Señal instrumento + Ruido

Cuando restamos ambas, lo que ocurre dentro del amplificador diferencial, se obtiene:

(Señal instrumento + Ruido) – [ – Señal Instrumento + Ruido] = Señal Instrumento + Ruido + Señal Instrumento – Ruido

Lo que da como resultado la señal del Instrumento sumada con mayor amplitud. El ruido que se resta y se cancela.

Además de las funciones antes mencionadas, la caja directa nos puede proporcionar aislación galvánica, lo que significa que no existe un camino de conducción de la corriente entre dos puntos del circuito, pero si puede existir un intercambio de energía debido al principio de inducción electromagnética por ende lo que se conecta a la caja directa tiene una masa distinta que la caja directa en si.

Esto tiene como ventaja la cancelación de bucles de masa que pueden inducir ruido hum.

Si por ejemplo tenemos una guitarra conectada a una consola y a la vez a un amplificador, la referencia a masa se hace en dos puntos distintos y pueden existir diferencias en la resistencia de referencia a tierra, que a su vez causan que circule corriente por el blindaje, lo que provoca que el hum de 50 o 60 Hz se irradie al conductor central ocasionando el molesto ruido.

Entonces resumiendo, la caja directa en términos técnicos  nos sirve para:

• Adaptar impedancias: llevar una impedancia de entrada alta, como la de una guitarra o bajo hasta una impedancia de salida baja, como la de un micrófono. Esto nos permite conectar instrumentos como una guitarra, un bajo o un teclado a una entrada de micrófono en una consola o interfaz de audio, etc.
• Balancear señales:  nos sirve para cancelar el ruido inducido por las ondas de radio e interferencia electromagnética en el cable por donde pasa nuestra señal. El resultado es una transmisión de señales mucho más limpia y libre de ruidos.
• Aislación galvánica: nos permite anular el paso directo de corriente entre el instrumento y el circuito mediante el principio de inducción electromagnética de los transformadores. Esto sirve como medida de seguridad y haciendo de «ground-lift», es decir separando las masas que están a ambos lados de la caja directa.

Tipos de caja directa

Existen varios tipos de caja directa y su diferenciación no esta dada únicamente por un factor. Pero podemos distinguir dos grandes grupos:

• Activas: un circuito es activo cuando tiene algún tipo de amplificación, esto quiere decir que además de hacer una simple adaptación de impedancias el circuito también ofrece la posibilidad de amplificar la señal. Esto se hace generalmente para equipararla con la señal «esperada» por el circuito en términos de impedancia y de voltaje. Las cajas directas activas por definición necesitan alguna forma de alimentación: baterías, fuente DC, etc.
  Al permitir amplificar la señal, este tipo de caja directa se puede usar para mandar una señal a grandes distancias, por ejemplo en una situación de vivo.
• Pasivas: no ofrecen la posibilidad de amplificar la señal. Por lo general usan transformadores para adaptar la impedancia.
  La adaptación de impedancia esta determinada por la relación de vueltas del embobinado del primario y el secundario del transformador.
  Este tipo de caja directa tiene limitaciones en cuanto a que es difícil lograr transformadores con una alta relación de vueltas que suenen limpios, esto causa que la caja directa en sí coloree el sonido, que por lo general no es lo que se busca. Como es de esperarse, las cajas directas pasivas son menos versátiles que las activas.

Posteriormente se pueden clasificar de acuerdo a  si tienen transformadores, buffers,  atenuación,  algún tipo de filtro, si la etapa activa es valvular, transistorizada, usa integrados, etc.

Hoy en día muchas interfaces o placas de sonido externas tienen incluida una opción denominada HiZ, que equivale a la funcionalidad de adaptar la impedancia en una caja directa y permite grabar una fuente como un bajo.

Funcionalidades de la caja directa

Normalmente una caja directa tiene unas funciones o parámetros básicos que es bueno conocer para poder sacarles provecho.

• Input: consiste en un conector hembra donde enchufamos la entrada de nuestro instrumento.
• Thru: conector hembra que brinda un duplicado de la señal de entrada. Nos sirve para por ejemplo conectar un bajo a la caja directa y al mismo tiempo a un amplificador.
• Pad: se trata de un atenuador fijo de la señal de entrada para evitar distorsiones a la salida. Normalmente podemos encontrar valores fijos de 15 dB, 20 dB, dependiendo del modelo.
• Ground lift: es un ajuste que permite desconectar el pin 1 de la salida XLR, que es el que funciona con la masa del circuito, para evitar que circule una corriente entre la caja directa y el preamplificador por el cable.
• XLR Output: por el conector XLR sale la señal balanceada hacia la consola o preamplicador.

Otras opciones de caja directa

En el mercado existen algunas alternativas de caja directa que salen de la norma tradicional y es bueno tenerlas en el radar para cuando nos crucemos con ellas.

• Caja directa con emulación de altavoces: nos permite simular el uso de un altavoz o caja acústica a la hora de trabajar con guitarras o incluso con bajos eléctricos. Dentro de esta gama de cajas DI se puede ajustar parámetros que tienen que ver con el tipo de audio que se busca.
• Caja de reamp: son dispositivos que funcionan esencialmente a la inversa que una caja directa tradicional. Permiten enviar la señal grabada de nivel de línea y baja impedancia y salir con una señal con alta impedancia para usar con un amplificador o pedales de manera óptima.
• Caja directa con atenuador: si bien este tipo de implemento no es estrictamente una caja directa clásica, te vas a encontrar con atenuadores de potencia para amplificadores valvulares que además incorporan una caja directa y emulación de altavoces.

Usos prácticos de la caja directa

Hasta acá hablamos en términos técnicos y electrónicos de sus posibles usos, sin embargo sabemos que la parte técnica es anecdótica y solamente sirve para fines de estudio. A continuación mostramos algunos fines prácticos que pueden beneficiar  al músico, que es en definitiva el usuario final de la caja directa.

Las posibilidades

Grabar una presentación en vivo: supongamos que el sábado que viene tocás y tenés planificado grabar el recital. Vos sos el guitarrista de la banda y justo se te rompió el amplificador que te encanta, tu amigo Pepe Guapo te prestó un ampli que esta muy bueno pero que no te gusta tanto como tu ampli de siempre ¿Que puedes hacer?

Fácil, usás una caja directa. ¿Como? Usás el ampli de tu amigo como backline pero dividís la señal con un splitter A/B, que muchas cajas directas incorporan con la función Thru, mandás uno de los extremos al ampli de tu amigo y el otro extremo lo grabás por linea. La semana que viene cuando arreglen tu ampli, usás la toma que hiciste en vivo y la reamplificas mandando la linea a través de una caja de reamp a tu ampli predilecto.

De esta forma obtienes la toma que hiciste el sábado que se puede regrabar en la comodidad de un estudio buscando el equipo y sonido ideal posteriormente.

Grabación en el estudio: la semana que viene tienes una sesión para grabar las guitarras de tu primer disco, el tema es que tu amplificador no te convence del todo y todavía no tienes el dinero o los contactos como para alquilar uno que sea sobresaliente.

¿Qué puedes hacer? Usas tu amplificador para grabar la sesión, pero grabas además la toma por línea, usando una caja directa y cuando tengas acceso al ampli perfecto, usas la gran toma que hiciste durante la sesión y la reamplificas con el ampli para conseguir el sonido idóneo.

Grabación de bajo presupuesto: como es sabido los estudios de grabación cobran sus servicios por hora y si te demoras 4 horas grabando una toma de guitarra para un solo tema, el presupuesto final para grabar todo un disco va a ser sideral. 

Por eso hay gente que prefiere grabar las pistas en su casa con una caja directa y una interfaz de audio y una vez tenga la toma que le parece perfecta, en el estudio se hace el «reamping» ahorrando así una cantidad considerable de dinero.

Grabación con plugins de amplificador virtual: si lo tuyo son los VSTs o emuladores de amplificador de guitarra, puedes grabar una guitarra por línea y conseguir un sonido muy bueno usando uno de estos plugins. En esta situación la caja directa te permite registrar la línea de manera idónea cuando tu interfaz no tiene la opción HiZ.

Tienes indecisión: si te cuesta decidirte por un tipo de sonido a la hora de grabar, la caja directa es para ti. Supongamos que no llegaste a ajustar la ecualización ideal para tu sonido grabado, sin embargo el tiempo apremia y hay que hacer la toma.

¿Qué se puede hacer? Después de realizar la toma usando la caja directa, puedes reamplificar la señal de la toma grabada y modificar la ecualización in situ hasta que te convenza del todo y volvés a microfonear el sonido de guitarra escuchando como suena por los monitores del estudio.

Eres bajista: el bajo es distinto a la guitarra, muchas veces el sonido por línea del bajo es cristalino y es lo que necesita la canción. Otras veces puede servir para sumar al sonido grabado por el amplificador. Esto quiere decir que si tenés un ampli que te gusta como suena puedes usar la caja directa para dividir la señal, tomando el sonido del ampli con micrófono y la salida de la caja directa a la consola. Al final se suma el sonido limpio de la caja directa con el sonido del amplificador tomado con el micrófono.

Tocas teclado: la caja directa sirve también para grabar teclados, hoy por hoy tenemos teclados que tienen hasta cientos de sonidos predeterminados pero¿Que pasa si después de unos días te das cuenta que el sonido que elegiste para grabar no era el adecuado? Usás una caja directa para grabar la interpretación del teclado (en combinación con un splitter como mencioné antes) y si el sonido del teclado no te convence podés hacer un proceso similar al explicado con anterioridad ya sea dentro de la computadora o incluso con procesadores externos.

Como referencia para editar: si necesitas grabar guitarras eléctricas que tienen distorsión, muchas veces la forma de onda pierde las transientes del comienzo de las notas y se hace difícil hacer edición correctiva en el tiempo. Para esos casos si grabamos además del amplificador una línea limpia con la caja directa vamos a tener una señal con las transientes mucho más claras que nos servira de referencia para editar.

Conclusiones

La caja directa tiene varios usos tanto en el estudio de grabación, homestudio y especialmente en situaciones de sonido en vivo. Por este motivo es realmente muy recomendable tener al menos una, porque te puede sacar de muchos problemas y convertirse en el alma de la fiesta en muchas sesiones de grabación.

Si trabajas con señales de bajo, guitarra o teclados eléctricos, es muy útil usar una caja directa no solo para adaptar la impedancia y balancear la señal, si no que muchas veces por el impacto positivo que puede brindarte en el audio de la línea limpia.

Desde el punto de vista de la transmisión óptima de las señales, trabajar con sistemas balanceados permite evitar los ruidos de interferencia que aparecen en los cables, sobre todo cuando trabajamos con distancias de cables largas de varios metros. 

Los ejemplos expuestos en el artículo son solamente algunas de las tantas situaciones para las que vas a necesitar una caja directa, por eso te preguntamos:

Y tú ¿Cómo usas la caja directa?