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Alta resolución en audio: mitos y realidades

Alta resolución en audio: mitos y realidades

En el magnífico blog sobre tecnología Xataka, Juan Carlos López  repasa en un interesantísimo artículo las verdades y las mentiras sobre el audio HQ que tanto está dando que hablar por internet en los últimos meses.

El sonido de alta resolución está de moda. Buena parte de los fabricantes de equipos de música, y cada vez más sellos discográficos, sobre todo los que venden a través de Internet, parecen empeñados en convencernos de que el audio de alta resolución es al que todos los que adoramos la música debemos aspirar si queremos disfrutarla con la máxima calidad posible.

Sobre el papel existen fundamentos técnicos que justifican la existencia del audio de alta resolución y nos indican que su calidad debería ser mayor que la que nos ofrece el CD. Pero también hay razones sólidas que nos invitan a no dar por sentada su superioridad, al menos no de una forma tan clara, y poner en tela de juicio algunas de las virtudes que nos vende la industria. Veamos qué es el sonido de alta resolución, qué necesitamos para disfrutarlo, y, sobre todo, si realmente nos ofrece una experiencia mejor que la música con calidad estándar (la del CD).

¿Qué es el sonido de alta resolución?

Para entender de una forma sencilla qué nos ofrece el sonido de alta resolución nos viene bien repasar cómo se almacena la música en los CD que todos conocemos. Estos discos, a diferencia de los vinilos, nos permiten guardar información en el dominio digital, mientras que los discos de vinilo son analógicos. Esto significa que la música de un CD está codificada en forma de unos y ceros, exactamente de la misma manera que la información que tenemos en el disco duro de nuestro ordenador, que también es digital.

Pero un CD no tiene una capacidad infinita; de hecho, el tamaño de las diminutas muescas que vemos en su superficie si lo miramos con un microscopio y la distancia que separa cada una de ellas de las adyacentes revela cuánta información es capaz de albergar. Precisamente, de una forma simplificada, esto es lo que diferencia al CD, el DVD y el Blu-ray Disc: el tamaño de los pequeños orificios que codifican la información y la distancia que los separa. Si comparamos dos discos con el mismo diámetro tendrá más capacidad aquel que tenga estas muescas más pequeñas y más juntas. Este parámetro, precisamente, es el que determina la longitud de onda del láser que debemos utilizar para extraer la información.

La tecnología del formato CD fue desarrollada a finales de los años 70 por Philips y Sony, y fueron los ingenieros de esta última compañía los que propusieron codificar la información utilizando una resolución de 16 bits y una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz. Pero estas cifras no fueron elegidas al azar; estas especificaciones permiten a este formato reproducir los sonidos que se encuentran en el rango de frecuencias que va desde 20 Hz a 20 kHz, que coincide con bastante precisión con el límite de frecuencias que es capaz de percibir el sistema auditivo humano, aun teniendo presente que no todas las personas tenemos la misma capacidad auditiva.

El CD usa un muestreo de 44,1 kHz para, según el teorema de Nyquist-Shannon, poder reproducir frecuencias de hasta 20 kHz

Para entender qué es eso de la resolución y la frecuencia de muestreo sin entrar en detalles demasiado farragosos podemos pensar que para poder almacenar una señal analógica, y, por tanto, continua, en un medio digital, que tiene una capacidad limitada, es imprescindible «trocear» esa señal continua en pequeños fragmentos, o muestras, e introducir tantos como quepan en el soporte digital. La resolución nos indica el número de bits que podemos utilizar para describir cada una de esas muestras, que, a su vez, revela el número de variaciones o posibilidades que puede adoptar cada una de ellas. Y la frecuencia de muestreo nos indica cuántas vamos a poder tomar.

Si nos ceñimos a las características del CD podemos ver que nuestra música se obtiene tomando 44.100 muestras por segundo (corresponden a los 44,1 kHz) a partir de la señal analógica original, y cada una de ellas se codifica en un paquete de datos que emplea 16 bits. Y en este punto, por fin, es en el que entra en juego el audio de alta resolución.

 

El punto de partida de esta tecnología es fácil de entender: presupone que si incrementamos la resolución, la frecuencia de muestreo, o, incluso, ambos parámetros a la vez al pasar una señal analógica al dominio digital, podremos «reconstruir» la señal analógica original con más precisión. Y realmente es así. Por esta razón las especificaciones utilizadas habitualmente en los formatos de audio de alta resolución son 24 bits y 96 kHz, o bien 24 bits y 192 kHz. Ambas opciones, sobre el papel, deberían permitirnos recrear la señal continua original con más precisión que los 16 bits y 44,1 kHz del CD, o, lo que es lo mismo, descartarán menos información de la toma de sonido original.

Pero esto no es todo. Además, al subir la resolución hasta los 24 bits se incrementa la gama dinámica y mejora la relación señal/ruido (nuestros compañeros de Xataka Smart Home nos explican qué significan estos parámetros en este post). Una resolución de 16 bits nos permite codificar un total de 65.536 niveles posibles para cada una de nuestras muestras, mientras que una de 24 bits alcanza los 16.777.216 niveles.

La resolución utilizada habitualmente en los formatos de audio de alta definición es 24 bits, y la frecuencia de muestreo 96 kHz o 192 kHz

La diferencia entre los dos extremos, que es donde se encuentran el nivel más bajo y el más alto, nos indica la diferencia de gama dinámica entre una resolución y otra. Con todos estos datos sobre la mesa podemos pensar que el sonido de alta resolución debería ofrecernos más calidad que el audio de un CD estándar. Y es así, pero, como veremos más adelante, hay factores que limitan la experiencia y que los usuarios debemos tener en cuenta, más allá de lo que nos «venda» la industria.

Internet: clave en el éxito del audio HD

En este punto podemos entender sin dificultad que el tamaño de un archivo de sonido depende de la resolución y la frecuencia de muestreo utilizadas para codificar la música que contiene. Un mismo tema ocupa bastante más si lo digitalizamos a 24 bits y 96 kHz que si lo hacemos a 16 bits y 44,1 kHz. No obstante, tenemos un recurso muy interesante que nos ayuda a ahorrar espacio: la compresión. Actualmente el audio de alta resolución suele distribuirse en seis formatos diferentes (algunos de ellos ofrecen compresión sin pérdida de calidad): FLAC (comprime sin pérdida), ALAC (la tecnología de compresión sin pérdida propuesta por Apple), AIFF (es el formato de archivo de sonido de los Mac), WAV (es el formato de archivo de sonido creado por Microsoft e IBM para los PC), DSD DFF (tecnología de codificación del formato SACD) y DSD DSF (variante del DSD para ordenadores Sony VAIO).

De todos los formatos que acabo de citar los más utilizados para distribuir música de alta resolución en Internet son FLAC y ALAC porque ambos ofrecen una tasa de compresión muy interesante, y sin pérdida de calidad. Y todos sabemos que en Internet el tamaño importa. Y mucho. De hecho, la red está ejerciendo un papel esencial en la popularización del sonido de alta resolución.

 

La evidente decadencia de los soportes físicos está provocando que muchos sellos discográficos audiófilos coloquen en Internet buena parte de su discografía en uno de los dos formatos que he mencionado. O, incluso, en los dos simultáneamente para que elijamos el que prefiramos. Es habitual encontrar un mismo álbum en MP3 320 Kbps, con calidad de CD (16 bits y 44,1 kHz), a 24 bits y 96 kHz, y a 24 bits y 192 kHz. A estos dos últimos formatos se los conoce como máster de estudio. El precio depende, lógicamente, de la calidad, siendo el MP3 el más barato y los máster de estudio los más caros.

Los formatos FLAC y ALAC se están popularizando porque ofrecen una tasa de compresión alta sin pérdida de calidad

Como os contamos en su momento, el Blu-ray Disc es un formato físico apto para distribuir música en alta resolución por su gran capacidad. De hecho, los Blu-ray Pure Audio, que solo contienen audio con calidad de máster de estudio (las únicas imágenes son los menús de usuario) pretenden abrirse camino en el mercado, pero lo tienen difícil dado el avance imparable de la distribución de música a través de Internet. Algunos sellos discográficos que venden música en alta resolución a los que merece la pena seguir la pista son Linn Records, HD Tracks, 2L, ProMates y HD-Klassik, entre muchos otros.

Esto es lo que necesitamos para aprovecharlo

Para poder escuchar música en alta resolución necesitamos, sencillamente, un equipo que incorpore un DAC capaz de procesar audio en los formatos que queremos reproducir, como DSD, ficheros 24 bits/96 kHz o 24 bits/192 kHz. El DAC incorpora los circuitos responsables de la crítica conversión de los datos del dominio digital al analógico, y, por tanto, debe ser capaz de «entender» el tren de información que va a recibir. De lo contrario será incapaz de descodificarla.

 

El abanico de dispositivos de consumo preparados para llevar a cabo esta tarea es cada vez más amplio. Actualmente podemos encontrar en el mercado sin dificultad receptores A/V, reproductores portátiles de música, smartphones, reproductores de Blu-ray Disc y otros dispositivos capaces de procesar archivos con calidad de máster de estudio. Lo que sucede es que la experiencia que nos van a ofrecer está condicionada por el resto de los elementos de nuestro equipo de música, y, por supuesto, por nuestro propio sistema auditivo.

Si lo que queremos es escuchar nuestra música en alta resolución en un reproductor portátil, como un Walkman de Sony o un dispositivo de Astell & Kern, por ejemplo, solo necesitaremos hacernos con unos buenos auriculares. Y listo. Pero para disfrutar estos formatos en un equipo de música doméstico, además de los componentes que todos conocemos (cadena compacta, amplificador, cajas acústicas, etc.) necesitaremos un ordenador, un NAS o un reproductor de música en red que sea capaz de almacenar los ficheros de audio y enviárselos al dispositivo que incorpora el DAC. Lo más habitual es que esta comunicación se establezca a través de un enlace USB (si es asíncrono mucho mejor porque así se reducirá el jitter).

 

Las Consequence Ultimate Edition de Dynaudio, a pesar de ser unas cajas acústicas de referencia, «solo» pueden llegar a los 30 kHz, por lo que se quedan por debajo de los 48/96 kHz de los archivos con calidad de máster de estudio.

Un último apunte: afortunadamente tenemos un abanico de aplicaciones amplio, tanto para Windows como para OS X, que podemos utilizar para reproducir nuestros archivos con calidad de máster de estudio. Algunas de las más interesantes son Audirvana, JRiver, FooBar, Amarra, Fidelia, BitPerfect y Pure Music, pero hay muchas más. Lo ideal es que probéis varias y os quedéis con la que más os guste.

¿Más? Sí. ¿Mejor? Con muchos matices

Si nos ceñimos a las especificaciones es bastante evidente que la música en alta resolución debería ofrecernos una calidad de sonido superior al audio estándar (considerando como «estándar» la calidad del CD). Como hemos visto, una señal digital codificada con una frecuencia de muestreo de 192 kHz y una resolución de 24 bits se parece más a la señal analógica original que una señal digital de 44,1 kHz y 16 bits. Además, también es superior en parámetros como la gama dinámica y la relación señal/ruido. Sin embargo, existen limitaciones que en la práctica van a mermar indefectiblemente nuestra experiencia, y que, por lo tanto, debemos tener en cuenta. Y las más contundente de todas ellas es la capacidad de nuestro sistema auditivo.

Según los expertos el oído humano, en el mejor de los casos, es capaz de percibir los sonidos cuya frecuencia oscila entre 20 Hz y 20 kHz. Todo lo que quede fuera de este rango pasará completamente inadvertido para nosotros. Además, nuestra capacidad auditiva se deteriora con la edad, especialmente la percepción de las frecuencias altas, por lo que no es extraño que muchas personas adultas no sean capaces de oír sonidos que superen el umbral de los 14 o 15 kHz. Con la gama dinámica sucede algo parecido: no está claro que el salto de los 16 a los 24 bits aporte una mejora claramente apreciable en una audición «a ciegas».

Otra limitación importante que debemos tener en cuenta es la impuesta por nuestro propio equipo de reproducción. ¿De qué nos sirve tener nuestra música codificada en un formato capaz de reproducir frecuencias de hasta 48 kHz, como sucede con los archivos codificados con una frecuencia de muestreo de 96 kHz, si nuestras cajas acústicas no son capaces de superar los 22 kHz? Algunas cajas de gama muy alta equipadas con tweeters de cinta o de cúpula de seda superan esta cifra, pero la mayor parte de los altavoces domésticos se quedan claramente por debajo. En cualquier caso, este es solo un ejemplo con el que pretendo ilustrar lo difícil que es que las prestaciones de un equipo de música estén en consonancia con lo que nos ofrecen los archivos con calidad de máster de estudio.

En una audición «a ciegas» no está nada claro que alguien sea capaz de distinguir un CD de un archivo con calidad de máster de estudio de 24 bits y 96 o 192 kHz

Por todo lo que he comentado, en mi opinión, la música en alta resolución es interesante, pero no es ni mucho menos la «panacea universal». La teoría defiende que nos ofrece una mejor calidad de sonido, pero queda claramente marginada por las limitaciones que acabo de describir. Un equipo de muy alta gama en manos de una persona joven con un oído sano y afinado es posible que pueda ofrecer algunas diferencias muy sutiles entre un CD y un archivo de 24 bits y 96 o 192 kHz. Pero, de poder ser apreciadas, seguro que son marginales. He hecho esta prueba cientos de veces durante los últimos años, utilizando un equipo «potente», y he llegado a una conclusión que me gustaría compartir con vosotros: lo más importante es la toma de sonido, y no los bits y los kilohercios.

Una grabación realmente inspirada probablemente sonará de maravilla en un CD, un disco de vinilo y un archivo con calidad de máster de estudio de 24 bits y 192 kHz. Y una toma de sonido mejorable dejará mucho que desear en cualquiera de estos formatos. Por esta razón, mi recomendación es que, además de valorar la calidad artística de una obra, que es esencial, os cercioréis de que su toma de sonido y su masterización están realmente a la altura. Yo le daría incluso más importancia a estos parámetros que al formato. Aquí tenéis varias propuestas de grabaciones con una envergadura artística indiscutible y una calidad sonora sobresaliente. Que las disfrutéis.

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