Source: http://www.ruraltex.org/2007/07/endless-debate-cd-vs-lp-pt-3.html
Timestamp: 2017-08-17 09:31:00+00:00

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Rural Tex | Videojuegos – Cine | Reseñas y Noticias: The Endless Debate: CD vs. LP pt. 3
The Endless Debate: CD vs. LP pt. 3
Nonbreakable 360º Sound
Terminemos con esto. Hay quienes apuntan que la muestra de sampleo del CD es muy pobre para captar ciertos pasajes de resolución que pueden ser bastante complejos. Bueno esto depende el material que se utilice. En casos extremos, como orquestas en su máxima expresión, puede haber cierta dificultad en captar una muestra generosa que recoja toda la densidad y resolución en las frecuencias medias donde el oído humano es más sensible (1kHz – 7kHz); pero eso no quiere decir que el vinil también pueda hacerlo por mucho que se pueda trazar una representación casi fiel de las frecuencias en los surcos. La concepción general más errada es que el audio análogo tiene resolución infinita y que los viniles registran las frecuencias idéntico al Master Tape. Falso. Los viniles, debido a las limitaciones físicas del medio (como si ya no tuvieran suficientes), no se graban con una respuesta constante de las frecuencias bajas. Porque para reproducir apropiadamente las frecuencias bajas se requerirían de surcos mas grandes –debido a lo largo que es su longitud de onda– por lo que se reducen en la masterización. Aparte que las altas se acentúan para disfrazar el ruido de fondo. Es extremadamente poco probable, ni con un masterizado a media velocidad con viniles de 180gr, que un LP tenga mayor resolución que un CD usando la misma grabación como referencia, a menos que como dije antes, el masterizado haya sido pobre para empezar.
Granujas, es físicamente imposible representar una compleja gama de frecuencias –menos aún de alto rango dinámico– en las paredes de los surcos del vinil. En primer lugar porque de llegar a hacerlo, no existiría una “nano-aguja” lo suficientemente pequeña y estable para recoger fielmente todas esas frecuencias sin quebrarse por las limitaciones de los materiales y sin introducir un alto porcentaje de resonancia, ruido y distorsión. Recuerden que la aguja recorre los altibajos de las paredes del surco, siendo una pared el canal izquierdo y la opuesta el canal derecho. Imaginen la complejidad del fonocaptor para discrepar entre ambos canales y recoger en cada pared las protuberancias tan variables y complejas para sacar las frecuencias de la señal, a la vez que introduce desgaste y aumenta el ruido; además que actúa el wow and flutter (variaciones de la velocidad –pitch– por la imposibilidad de hacer tracking perfecto a 33 1/3 rpm aún en los tocadiscos mas costosos de control por cuarzo) y disminuye la resolución a medida que se acerca al centro (porque hay menos distancia que recorrer que al comienzo del disco). Sin recordar que le debes añadir el polvo recogido por la estática inevitable que acarrea el vinil, las rayas y las variables imprevistas como discos doblados y la fuerza centrífuga que empuja la aguja hacia la pared exterior (obligando a corregir esto en el estudio de masterización compensando más un canal que el otro por 0.25dB). Por lo tanto, por muy fiel que pueda representar el vinil una frecuencia dada, éste debe lidiar con sus limitaciones de resolución, rango dinámico, además del ruido y la distorsión que son inherentes en el medio. El Audio Digital se sobrepone a estos inconvenientes. ¿Pero el Audio Digital es Data no? ¿Cómo carajo la Data puede ser representada fielmente y recuperada con precisión fidedigna?
El misterioso rincón de la casa redonda
De acuerdo con el Teorema de Nyquist (Shannon-Nyquist sampling theorem), “la reconstrucción exacta de una señal de base de banda a tiempo continuo desde su tasa de muestreo/sample es posible si la señal es limitada por banda y el sampleo de frecuencias es mayor que el doble de la señal original – sin pérdida o alteración alguna.” [H. Nyquist, "Certain topics in telegraph transmission theory", Trans. AIEE, vol. 47, 1928] El audio del CD es sampleado a 44100Hz (44.1kHz), es decir, el doble del límite teórico de un humano (20kHz). Es por ello que una señal musical que llegue a ese nivel se puede capturar y samplear en forma ideal. La señal puede ser reconstruida matemáticamente perfecta siempre y cuando el convertidor Digital-a-Analógico (DAC)ª sea “perfecto” (encontrado en reproductores de calidad y de alta gama). Me ahorro los detalles técnicos que me obligarían a poner fórmulas del teorema y no quiero hacerlo; búsquenlo y sean testigos ustedes mismos, no lo estoy inventando, es una realidad matemática pura y simple. Los vinilófilos han argumentado, erróneamente, que la señal analógica jamás puede ser representada fielmente porque “las ondas son representadas como olas cuadradas”, nunca había escuchado tanta mierda ignorante sin basamentos.
Por su naturaleza óptica lineal en el almacenamiento de información en forma de data binaria, el CD no requiere de ajustes comprometedores durante su masterización por alguna limitación física en su medio de reproducción. Las únicas limitaciones están en su ancho de banda para registrar una frecuencia dada usando el método de PCM* para codificarla, –44.1kHz/16Bits– que fue hasta donde llegaron los límites de la tecnología PCM de 1970-80 cuando se concebía el estándar del Disco Compacto: El Red Book o Libro Rojo (hoy superados por el estándar del DVD-A). Aparte, para los que digan que los CDs también se rayan, éstas no afectan la calidad del sonido porque los correctores de errores reciben instrucciones –inscritas en el disco– para solventar problemas de interrupción de data por causa de daños. Si el daño es muy grande, el CD simplemente salta. Los CDs son grabados con información redundante intercalada. Esto permite al decodificador corregir e interpolar la data dañada causada por un defecto en su superficie. Este mecanismo de corrección, interpretación y recuperación de la data dañada se le llama CIRC o Cross-Interleaved Reed-Solomon Code. [Kenneth C. Pohlmann. The Compact Disc Handbook. A-R Editions. Middleton, Wisconsin, USA. 1992]
Pero se olvidan de los filtros de interpolación en el audio digital (anti-aliasing), que reconstruyen exactamente la onda a su forma original sin alterarla, debido a la aplicación del Teorema de la Interpolación de Whittaker–Shannon que cita “que bajo ciertas condiciones limitadas, una función (señal) puede ser recuperada exactamente de sus muestras (samples), reconstruyendo la señal original” [J. M. Whittaker, Interpolatory Function Theory, Cambridge University Press, Cambridge, England, 1935]. De lo contrario se aplican técnicas no deseadas de aliasing que, “cuando esto sucede, la señal original no puede ser reconstruida de forma unívoca a partir de la señal digital, pero se tornan indistinguibles cuando se les muestrea digitalmente.” [Ob. Cit]
Ustedes vinilófilos pueden contra argumentar todo el día con testimonios subjetivos de su propia apreciación y preferencia, que es válida, pero no podrán usarlas contra esta realidad porque estarán equivocados. Este teorema es una de las bases del Audio Moderno y está en todas las publicaciones referenciales. Es la nostalgia extrema por la costumbre a ese sonido característico y particular lo que nubla subjetivamente a los vinilmaníacos y están en su derecho por ser su gusto particular. Pero de ahí a establecerlo como una generalidad fáctica y un hecho absoluto es otra cosa.
El problema con el CD es que resulta inapropiado para registrar todo el rango dinámico que nuestros oídos pueden percibir sanamente: 120dB. Es decir, ya hemos hablado que tanto el LP como el CD poseen la capacidad de registrar –uno con menos dificultad que el otro– todo el espectro de frecuencias dentro de la escala auditiva humana 20Hz – 20kHz. Pero ninguno satura el rango dinámico de nuestra sensibilidad psicoacústica. El LP llega con mucho esfuerzo y cuidado a los 76dB, ¡mientras que el CD lo supera cómodamente por 20dB! 96dB para ser exactos (el oído humano es tan sensible para discrepar diferencias tan pequeñas como 1dB). El LP no puede dar más por las limitaciones físicas de su medio; y el CD por las limitaciones elementales de su muestreo en la conversión de Análogo-a-Digital (ADC). Veamos por qué: el CD, usando PCM*, samplea** 44.100 veces por segundo una muestra de sonido de 16 Bits (2 Bytes), quantizando*** la línea continua de la frecuencia analógica a uno de los 65.536 posibles valores numéricos 216 (para poder registrarla en forma binaria usando técnica Eight-to-Fourteen Modulation o EFM). Esto le deja límite teórico posible de 96dB de rango dinámico. Muy por debajo del límite del oído humano de 120dB. Por su parte, el DVD-A y el SACD samplean 96.000 veces por segundo (96kHz) a una muestra quantizada de 24 Bits que es lo mismo que uno de los 16.777.216 posibles valores numéricos o 224 ¡que le dan un límite teórico de 144dB de rango dinámico! ¿Qué jode no? Entonces vinil, ¿quién dijo miedo?
¿Y de aquí para dónde?
Les voy a contar un secreto, aquí en la redacción de RTx hemos alabado y recomendado los dos formatos de alta definición que superan al CD, el DVD-Audio y el Super Audio CD. Siendo distintos entre sí en su fundamento para registrar y reconstruir una señal de audio con “mayor precisión” que el CD, logran el objetivo al obtener una mejor respuesta de la señal musical sampleada. Tanto así, que la crítica y los entusiastas los reconocen como verdaderos formatos de Hi-Fi (incluso los vinilófilos). Pero si revisan cuidadosamente las propiedades sensoriales acústicas del oído humano (con sus limitaciones entre 20Hz – 20kHz) y las comparan con el espectro que cubre el CD (20Hz – 22kHz), notarán que el CD cubre todo lo que el oído humano es capaz de registrar, al menos óptimamente como lo hemos señalado. Entonces, ¿existe la posibilidad de que registrando mas ultra-frecuencias por encima del límite del oído humano (20Hz – 48kHz como hacen el DVD-A/SACD) arroje significativas y dramáticas mejoras en la señal de audio? No y si.
Hecho: tu oído no puede registrar más de 20kHz, punto, es un hecho científico, no se discute, no hay evidencias sustentables más que los oídos de Superman y él no es humano para empezar. Hecho: el DVD-A y el SACD samplean una muestra a 96kHz para obtener 48kHz basándose en el teorema de Nyquest, pero… ¡Ningún instrumento alcanza 96kHz, ningún micrófono registra 96kHz y ningún oído percibe 96kHz! ¿¡Entonces!? ¿¡Pa' qué mash!? Peeero el sonido se comporta de manera lineal, lo cual significa que las frecuencias por encima de los 20kHz no pueden afectar o alterar la "forma" de las frecuencias audibles mas bajas, pero las enriquecen. Por eso los audiófilos claman que estas frecuencias ultra altas producen una notable diferencia. La mejor evidencia científica que soporta este alegato sugiere que existe actividad cerebral que de alguna manera se estimula ante la presencia de sonidos hypersónicos.[Sampling Theory For Digital Audio - By Dan Lavry, Lavry Engineering, Inc.]
Recuerden que lo que la mayoría de los que alaban y certifican sobre la superioridad comprobada del DVD-A y el SACD claman que “se siente como vinil” ó “tiene más aire y sensación como el sonido análogo pero con la resolución del digital” ¿a qué se debe? Pues a lo mismo que ocurre con el vinil: ¡son distorsiones armónicas añadidas por el uso de estos sobresampleadores y circuitos que claman alcanzar 96kHz! [Ob. Cit] Hecho: Samplear señales de audio a 96kHz (y hasta 192kHz como hace el DVD-A en algunos casos) resulta hasta tres veces más rápido que la tasa óptima (44.1kHz) del CD. Esto compromete la precisión de la señal original que inevitablemente termina con distorsiones añadidas (ditheringº, non-linear & cero-cross distotions). El incremento en la velocidad de muestreo tiene sus desventajas porque incrementa la data impactando el ancho de banda y la transmisión con información que originalmente no existía (Interpolación, Noise Shaping y Anti-Aliasing). Aumenta los requerimientos de poder, resultando en costosos equipos que inducen elementos que comprometen, aunque favorablemente, la precisión fiel a la señal original. [Idem]
¿Ven mequetrefes? Estos formatos de “alta definición” ¡sólo son “CDs” que añaden distorsiones armónicas beneficiosas que resultan aplacibles al oído y por ende tienden a ser percibidos como mejores como lo hacía el disco de vinil! Pero no es resultado directo de mayores registros en frecuencias que ni los instrumentos dan, ni los equipos registran y ni tu oído percibe. Sí registran frecuencias ultrasónicas que, aunque el oído humano no percibe directamente, ayudan a la estructura de las señales audibles en la información musical. El DVD-A y el SACD son formatos que, aparte de añadir el elemento surround, simplemente ofrecen lo mejor de dos mundos: la alta resolución del CD y las distorsiones armónicas inducidas por las imperfecciones del audio analógico como en el vinil (junto a los beneficios del disco óptico anti-desgaste como ñapa). Es todo.
La tecnología del CD es, en su mayoría, una evolución mejorada a la tecnología del vinil. Déjen de preocuparse y simplemente disfruten de la música.
[*] PCM o Pulse Code Modulation: Ideado inicialmente para transmisión de frecuencias para el telégrafo (y aplicado en la tecnología de telefonía digital actual), es una representación digital de una señal analógica, donde la magnitud de la señal es sampleada regularmente a una tasa fija por segundo a niveles uniformes (ver abajo). Luego es quantizada (ver segundo mas abajo) en una serie de símbolos en código binario dentro de un rango de valores numéricos predeterminados. LPCM o Linear PCM especifica que los valores son proporcionales a la amplitud. Al PCM se le puede aplicar cualquier tipo de codec de compresión de data (MPEG, AC-3 ó "Dolby Digital", MLP, ATRAC, DTS, etc.) [Kenneth C. Pohlmann. The Compact Disc Handbook. A-R Editions. Middleton, Wisconsin, USA. 1992]
[**] Sampling: La muestra de sampleo, o sampleo de frecuencias viene de sampling o el número de veces por segundo que se toma una muestra de una frecuencia dada para obtener una señal discreta. Se mide en Hertz (Hz). El inverso de la frecuencia sampleada es el período de sampleo o intervalo de sampleo, lo cual es igual al tiempo entre muestras. En el CD la tasa de sampleo es de 44.1kHz, pero existen tasas mayores y menores que afectan la calidad de la muestra dependiendo de la complejidad del material a samplear. En el formato PCM se samplea en 22kHz, 32kHz, 44.1kHz, 48kHz, 88.2kHz, 96kHz, 176kHz y 192kHz. [Kenneth C. Pohlmann. The Compact Disc Handbook. A-R Editions. Middleton, Wisconsin, USA. 1992]
[***] Quantization: Es el proceso de seleccionar números enteros para representar el nivel de voltaje de cada sampleo (ver arriba). El convertidor de Análogo-a-Digital (ADC) debe seleccionar números enteros que se aproximen a la señal, lo más cercano posible, al nivel de la señal en el instante que es sampleado. Esto produce errores de redondeo que ocasionan distorsión llamada quantization errors. Esta es una imperfección ineludible en todos los ADCs por su resolución finita. [Kenneth C. Pohlmann. The Compact Disc Handbook. A-R Editions. Middleton, Wisconsin, USA. 1992]
[ª] Digital-to-Analog Converter (DAC o D-to-A): Es un procesador o dispositivo en un chip que convierte la señal digital (usualmente binaria usando el formato PCM) a señal analógica (corriente, voltaje o carga eléctrica). Convertidores de Digital-a-Analógico son interlocutores entre el audio digital abstracto y el audio analógico de la vida real. Su inverso, el ADC o el Convertidor de Análogo-a-Digital, es el que interpreta la señal analógica para representarla en código binario. Esto se hace mediante un proceso de sampleo y quantización bajo el principio de la arquitectura Delta-Sigma, que evalúa la señal, mide el error y luego lo integra para compensarlo mediante sobresampleo u oversampling. Todos los ADC sufren de errores por la ocasional no-linearidad de la señal de entrada, por causa de imperfecciones en sus diseños físicos.
[ª] Dithering es una técnica empleada –y un mal necesario– para introducir una forma benigna de ruido que ayude a compensar los errores aleatorios introducidos por el proceso de quantización. Esto previene patrones molestos audibles como contorneado del sonido que es mucho más objetable que el ruido correlacionado a la señal para enmascararlo. Dither es una rutina para engañar tanto al ojo como al oído al ser usado tanto en video como en audio para solventar limitaciones del medio reproductor, expandiendo sus capacidades para estar en conformidad con la sensibilidad perceptiva de los sentidos humanos. Y es uno de los últimos pasos en la producción del Compact Disc.
Publicado por Bartolomeo el 7/27/2007
coño broder me tripeo un kilo los posts sobre sonido y musica en este blog, esta trilogia está muy interesante aunque para ser sincero desconozco el 99% de los tecnicismos aqui mencionados, pero x, de pinga, ya tengo bastante material q investigar
salu2 desde el gran caos angular
Comentado por el fiel ruraltejano el 7/27/2007
Dejame decirte que entiendo mejor y es mas facil de explicar, la teoria de la relatividad y la dimension total del espacio sideral, que la explicaciones demasiadas profundas pa este peazo e perro que soy... mil gracias por compartir tus conocimientos y sabiduria... sabias que toda tus explicaciones te las metes por el culo cuando agarro un puto C.D. y lo meto por 10 seg. en el microondas o al cabron vinyl lo pongo bajo la pepa e sol del mediodia... besos y abrazos... cerdiman (aplicando conocimientos adquiridos por el maestro artifice del desastre Bart Simpson).
juancpove dijo:
Totalmente de acuerdo contigo, la calidad del CD jamás se podrá comparar con la del vinil, simplemente que la reproducción por LP tenía ese "ruidito que sé yo" que no sé porque nos encantaba tanto, :P, pero como tu dices es algo más de nostalgia que otra cosa. Saludos y gracias por tu excelente información.
Gracias por las aclaratorias y despejarme las dudas que tenia
Todo se resume a lo que dices en tu última línea: "déjen de preocuparse y simplemente disfruten de la música". Claro, siempre que uno pueda ayudar a un mejor disfrute de la misma, se hace...
Comentado por el fiel ruraltejano el 7/28/2007
Soy un silencioso y anónimo seguidor de vuestro blog (de los pocos que son algo más que un necio con un altavoz) y me encantó este artículo entonces pero pensé que te dejaste un factor importante. Han pasado años desde su publicación y sigo sin encontrar respuesta a la duda: ¿qué pasa con las frecuencias más bajas?. El cerebro humano (en edad adulta) procesa a partir de 20Hz, pero el oído capta desde 0Hz, estas frecuencias no son identificadas como "sonido" pero desde luego se dejan sentir en el cráneo y en el vientre (el "efecto visceral", que llaman...). ¿Qué soporte gana más puntos en estos términos?
Comentado por el fiel ruraltejano el 1/15/2009
Dani: La verdad que no entiendo la pregunta. El hombre, a la edad adulta, escucha hasta casi por debajo de los 20Hz, pero de ahí a más abajo es tal como dices, son tan ultrabajas que se sienten mas no escuchan. Las ultra altas es otra cosa, con la edad, y después de los 40 años, perdemos sensibilidad gradual hasta que apenas oímos por encima de los 15kHz, menos aún si hay daño progresivo por el desgaste (como uso excesivo de audífonos y exposición a ambientes ruidosos).
Pero explicate mejor que apenas logré entender algo de la pregunta. Si acaso algo. Saludos.
Exacto. Hay frecuencias que se sienten por medio de los efectos no puramente acústicos (como la resonancia craneal, el efecto visceral...). Es el tipo de efecto que contribuye a completar la "masa musical" que percibimos, de una manera única, al escuchar, por ejemplo, música en directo o impactos sónicos como el de un petardo. Es la parte de las ondas sónicas que sí percibe un sordo, por ejemplo.
Este tipo de efectos añadidos, no ponderables en términos acústicos, son más fáciles de sentir en frecuencias bajas.
A lo que voy es que creo que debería ser tenido en cuenta como virtud la capacidad de reproducir infrasonidos.
¿Qué soporte es, por tanto, capaz de reproducir frecuencias más bajas, el CD o el vinilo?.
Dani: Ahora sí te entiendo por dónde vienes. Eso a lo que te refieres con "masa musical" es lo que está implícita en la onda de shock del sonido (recueda que el sonido mueve aire para desplazarse en el ambiente). No es otra cosa que el RANGO DINÁMICO (la diferencia entre los sonidos de intensidades altas contra sonidos de intensidades bajas, lo que en Audio llamamos "ataque")... que no debes confundir con los extremos del espectro sonoro donde el oído humano es menos sensible. Incluyendo esas ondas de sub-frequencias bajas -cerca o por debajo de los 20Hz- que percibimos por sensaciones extra-acústicas en el cuerpo.
Creo que no fui lo suficientemente explícito, aunque expuse estos factores en el artículo, pero sin duda, tanto en papel como en la práctica el CD tiene muchísimo más rango dinámico que el vinil (el LP limita a 76dB contra 95dB del CD). El vinil tiene dificultades para registrar ultrafrecuencias y subfrecuencias cercanos a los extremos de nuestra sensibilidad: 20Hz-20kHz (lo dije en el artículo); por eso se suprimen estas frecuencias en el proceso de mastering del LP. En el CD no sucede porque se registran numéricamente por sampleo, no hay limitaciones físicas de registro/reproducción por las dimensiones de los surcos y la aguja como ocurre en el vinil. Por lo tanto el CD puede registrarlos con una respuesta más plana y con un registro de SPL cercano a los 100dB con mínima distorsión. Cuando digo plano, me refiero a una uniformidad de niveles con el mismo rango dinámico a lo largo y ancho del espectro que registra (de nuevo, 20Hz-20kHz).
En un futuro artículo hablaré de la historia de la tecnologías de grabación -está pendiente- donde tocaré este punto con mayor énfasis con ejemplos fácticos mas no anecdóticos.
Dani: Se me olvidaba darte la razón que SÍ es importante el hecho de registrar infrasonidos aunque el oído humano no sea directamente afectado por ellos. La prueba está en que los formatos de alta resolución como DVD-Audio y Super Audio CD registran frecuencias muy por encima de nuestra sensibilidad y que no escuchamos o percibimos de manera directa. Aunque no se ha esclarecido una conclusión respecto a sus beneficios, es notable que ayudan a darle mayor textura, aire, resolución y definición a las grabaciones en estos formatos contra las mismas grabaciones restringidas a las limitaciones del CD (que sólo se enfocan en nuestra sensibilidad). Por lo tanto un SACD bien masterizado da mayor realismo ante su equivalente en Red Book CD standard (siempre y cuando provengan del mismo master source).
Otra evidencia de esto es que al remover información reduntante y psicoacústicamente minoritaria como hacen los codecs de compresión (léase MP3, AAC, WMA, Dolby Ditital, DTS, AAC, etc.), está en la abismal fidelidad inferior que los formatos comprimidos demuestran. Por más eficientes y "transparentes" que pretendan ser. En la práctica, la compresión del sonido por codecs (lossy compression) reduce el rango dinámico y esos "no se qué" que dan textura y fidelidad.
En Audio se aplica el equivalente al dicho de "ojos que no ven corazón que no siente"... sería más bien, oídos que no oyen corazón que no siente...

References: resolución 
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