Source: http://aficionados.foroactivo.com/t27-aula-para-el-aficionado
Timestamp: 2017-09-22 15:23:06+00:00

Document:
Aula para el aficionado
ACME el Miér Oct 03, 2012 12:31 am
Este interesante artículo aparecido en mundo-hifi, tiene un especial interés :
http://www.mundohi-fi.com/forum/viewtopic.php?f=75&t=16877
"En esta serie de talleres dedicados a nuestra pasión que es la música,
vamos a ir comentando los resultados de las sesiones de audición realizadas en
nuestras salas y también como no, comentaremos un poco los aspectos técnicos, de
forma que aquella persona que esté interesada los pueda entender sin problemas.
FORMATOS DIGITALES DE AUDIO Y AUDIO HD:
Primeros esbozos.
Con el advenimiento a grandes pasos de la última tecnología, la cual en
los últimos años está dejándose notar en todas las áreas de nuestra vida, en el audio por
supuesto no podía ser menos. Esta se muestra claramente con los nuevos formatos de
alta definición (24bits/192Khz), y en la conectividad a través de redes domésticas de
datos, para empezar.
Desde los sistemas sencillos de música en red, como pueda ser el sistema de Sonos, el
cual ofrece un nivel de posibilidades elevadísimo, (interconectividad, actualizaciones
cada poco tiempo, etc...) y llegando hasta el máximo nivel, como puedan ser una
conexión usb asíncrona, o una firewire optimizada (intercalando un regenerador de
Weiss por poner un ej.) y un DAC externo de alto nivel, está claro que hay que ponerse
las pilas para entender y tratar este nuevo mundo, concretamente esta nueva forma de
reproducción digital, dado que al principio parece algo complejo y extenso, pero se
puede abordar fácilmente cuando se entienden sus bases y se posee cierta experiencia.
La finalidad de todo esto es que (comenzando con un usuario de un sistema digital
básico, que quiera escuchar música en cualquier parte de su casa controlándola a través
incluso de su móvil, hasta uno poseedor de un sistema más avanzado que pueda
disfrutar de las grabaciones con el más alto nivel de definición, y a ser posible, de los
“Masters” originales de grabación del estudio en su propio hogar), tengamos todo un
abanico de posibilidades para en cada caso establecer la mejor opción disponible.
Son varios los aspectos técnicos a tener en cuenta en todo sistema digital. Las
palabras que hay en el texto en negrita y algunas más, se explicarán de manera
sencilla en las líneas que siguen, pero sin ahondar en tediosas fórmulas
matemáticas que lo único que pueden lograr es aburrir, y además no tienen cabida
Tecnología y primeras audiciones:
Sistema sencillo: Sonos.
El sistema de Sonos es muy versátil, de hecho cada dia más, puesto que su software se
va actualizando, y sus aplicaciones pueden crecer y derivarse. Este sistema tiene un
sonido más que correcto en función de la franja de precio en la que está. Lleva un
convertidor digital actual, de buena calidad, y llega hasta resoluciones de 48Khz de
muestreo de la señal musical. El "truco" estriba en cuidar la señal que le llega,
escogiendo bien el cable digital que le pongamos.
Sistema intermedio: Marantz NA7004.
Este aparato es un gestor de música más avanzado en cuanto a calidad de sonido, por
supuesto. Incorpora un convertidor digital de muy alta calidad (CS4398), y en la entrada
USB trasera admite señales desde el ordenador de hasta 96Khz. Se puede conectar a la
red de nuestra casa y podemos escuchar música con el itunes o windows media, o la
radio por internet, etc. También incorpora entradas y salidas digitales tanto RCAs como
Sistema superior: DAC8.
Este convertidor admite señales de hasta 24 bits y 192Khz. dispone de 5 entradas, que
son : XLR (AES/EBU), BNC, RCA, óptica, y USB asíncrona de alta velocidad
(480Mbps).
Emplea 2 conversores PCM1792. Este chip es actualmente uno de los mejores
existentes en el mundo para la conversión de señales digitales. Luego le sigue una
circuitería analógica cuidada hasta el más mínimo detalle. Las salidas analógicas son
XLR (balanceadas) y RCA (single ended).
Hilando fino: conexión USB asíncrona y firewire.
Empleando la entrada USB asíncrona, se consigue reducir a 1/100 el nivel de Jitter de
la señal proveniente desde el ordenador. Con esto conseguimos una transparencia sin
precedentes en este tipo de conexión, y podemos escuchar nuestros master digitales o
nuestra música en alta definición como nunca antes lo habíamos podido hacer.
Lo mismo sucede si tenemos un ordenador Apple, el cual sale por firewire. Para ello
existen unos regeneradores de señal, como por ej. el de la marca Weiss. Éste sale tanto
en XLR como en RCA, ambos en digital, hacia el DAC8, después de haber reducido el
jitter unas 100 veces.
Primeras audiciones:
La evaluación de todo el conjunto de componentes ha sido realizada con el siguiente
• Previo EVO202 de Krell.
• Etapa de potencia EVO302 de Krell.
• Cajas acústicas Vienna the "Kiss".
• Cables transparent reference en todos los elementos y en digital.
• Filtros y cables de red Isotek.
Bueno, las primeras conclusiones a las que hemos llegado son que para quienes busquen
algo sencillo, asequible, y con posibilidades de manejo sorprendentes, el sistema de
Sonos es la mejor opción. El Marantz, evidentemente suena mejor a todas luces, y está
pensado para ser el centro de control y de satisfacción de un hogar moderno, sin tener la
necesidad de estar escuchando música en todas las estancias de la casa. Ambos pueden
complementar a un sistema de mayor envergadura sin problemas de compatibilidad, y
sobre todo el segundo con muy buena calidad musical.
Tema aparte es el sistema de más altos vuelos, evidentemente. Y es que no se puede
comparar con nada, porque el resto de elementos queda en evidencia, lógicamente, ante
tal magnitud de tecnología y maestría a la hora de diseñar una electrónica de este
calibre. El DAC8 es una máquina verdaderamente excepcional, y si encima se
complementa con grabaciones en alta definición, pues todavía más. Así que la
conclusión es harto evidente. Tenemos ante nosotros 3 tipos de electrónicas para tres
segmentos de precio bien diferenciados, y cada uno cumple muy bien su cometido, la
verdad sea dicha.
Las escuchas fueron desde buenas hasta excepcionales, con buenas grabaciones por
supuesto, donde se expone de manera clara y concisa hasta dónde llega cada sistema. El
último de todos fue escalofriante, era como si el auditorio dónde originalmente se hizo
la toma de sonido estuviera allí mismo, algo sublime, con un nivel de detalle y una
musicalidad que erizaban los pelos.
El Jitter:
¿Qué es el jitter y cómo afecta al audio digital?
Tipos de jitter hay muchos. Éste no es un error digital como mucha gente
piensa, si no que es simplemente una ligera desincronización en el impulso de datos, la
cual sin embargo se nota muchísimo en el audio digital. De los varios tipos que existen,
es el producido por el ruido de fase el que más nos interesa realmente.
¿Qué es el ruido de fase?
El ruido de fase en los osciladores es ampliamente conocido en el mundo de las
telecomunicaciones, sobre todo en las militares. Es una entidad indeseable, que está
presente en todos los osciladores que se construyen en la práctica. Causa distorsión o la
completa pérdida de datos en los receptores, y errores de bits en las aplicaciones de
modulación de fase. Por eso, es necesario entender que es este ruido, y minimizarlo. Es
el tipo de jitter que más afecta a las señales digitales, y sobre todo a las involucradas en
la alta fidelidad.
Podemos poner como símil una rueda. Imaginemos que tenemos una rueda girando. Si
está mal engrasada o mal diseñada producirá ruido en su giro, evidentemente. Este roce
además producirá cierta inestabilidad. Esta suma en nuestro caso equivale al jitter
producido por el ruido de fase unido a la imprecisión en la oscilación y a la variación
lenta de la misma con el tiempo (variación Allan). Aquí tenemos tres tipos de jitter
juntos. Esto es lo que produce esa sensación de sonido “metálico” en los sistemas
digitales. ¿Cómo se soluciona?, pues la respuesta a esto la tenemos en los osciladores
atómicos, como por ej. los de la marca Esoteric. Estos diseños se basan en la
elevadísima precisión, estabilidad, y muy bajo ruido de fase del rubidio empleado como
elemento oscilador. Lo que se traduce en una sensación de musicalidad muy elevada, y
una naturalidad fuera de lo normal para un sistema digital.
Hemos hablado de la precisión en los osciladores, y hoy en día los atómicos se pueden
fabricar con muy baja tolerancia (+-0.001ppm), y con un ruido de fase muy bajo (-
160dbc/hz), pero no son nada baratos (+ de 1000€), y además, no existen para las
frecuencias que se emplean en audio digital, a no ser que se fabriquen "ex profeso"
como en nuestro caso sería el de la firma Esoteric.
Luego tenemos los osciladores compensados en temperatura, los TCXO (Temperature
Compensated Crystal Oscillator), con una precisión aprox de +-2ppm, y cuyo ruido de
fase está en torno desde -145 a -160dbc/hz.
También existen los OCXO, es decir, controlados por un “calentador” (Oven Controlled
Crystal Oscillator), que los mantiene siempre a la misma temperatura, pero consumen
mucha potencia eléctrica. Sus características son similares a las de los TCXO.
Después están los VCO, es decir, controlados por tensión (Voltage Controlled
Oscillator). Mismas características aproximadas de ruido de fase que los 2 anteriores.
Luego existen los estándar. Se emplean muchísimo en todos los circuitos comerciales.
¿Por qué?, por su coste, entre 2-3 €, o menos (made in china). Estos osciladores
producen una cantidad de armónicos y un ruido tan descomunal, que podríamos
imaginarnos esa rueda de antes produciendo un espantoso chirrido al girar y además a
destiempo, es decir, algo totalmente caótico, inimaginable e inaceptable. Su ruido de
fase es elevadísimo, -70dbc/hz, y la precisión no es alta, entre 20 y 50 ppm.
PPM, significa partes por millón, y podríamos decir que es equivalente a la precisión
en la oscilación. Veamos un ejemplo práctico:
Tenemos un reloj de 11.2896 MHz y 30ppm. En este caso, la desviación en frecuencia
estará comprendida en 11.2896x30 (338.68Hz) hacia arriba, o bien hacia abajo. Con lo
que tenemos que puede variar entre 11.2899Mhz y 11.2892Mhz. Cosa no muy favorable
dado el gran número de impulsos que hay que sincronizar dentro de un circuito digital.
Por eso, entre otras cosas, ocurre el jitter. Sin embargo con uno de las características del
Esoteric, tendríamos que en 11.2896Mhz solo variaría en 0.01128Hz, lo que
prácticamente equivale a decir que no hay variación en la oscilación, ya que la misma
está en el rango de una centésima de hertzio entre algo más de once millones, y todo
esto además con muy bajo ruido de fase, que recordémoslo, contribuye a la
Dbc/Hz, significa decibelios central/Hz. Expliquémoslo algo mejor:
La central es la frecuencia que estamos usando en nuestro reloj oscilador, y respecto a la
cual hacemos la medida del ruido de fase. En nuestro ejemplo es 11.2896Mhz. Pero
Según esta representación espectral, vemos que partiendo desde la frecuencia central, y
alejándonos hasta 1Mhz, por ej, tenemos la resultante del ruido de fase generado por el
oscilador. Cuanto más pura sea la oscilación, menor ruido desde el comienzo. Y en la
medida de dbc/Hz, la parte Hz representa la pendiente por cada Hz.
Variación Allan:
La variación Allan es la cantidad de hertzios (en más o en menos) que se desvían de la
frecuencia del oscilador empleado, al margen de la precisión. Es una medición más
“relajada”, pues se realiza desde unos minutos hasta varias semanas, e incluso meses. Y
es que la variación Allan, es al fin y al cabo importante, porque nos muestra como varía
lentamente la frecuencia a través de un tiempo determinado, y establece la estabilidad a
largo plazo del oscilador.
Alan fue uno de los físicos obsesionados con la medición del tiempo y cuyos estudios y
postulados han dejado varias fórmulas de cálculos acerca del reloj perfecto.
Una conexión asíncrona es aquella que se realiza sin ninguna frecuencia maestra
portadora constante, dicho de manera sencilla. Por ej, la conexión USB del DAC 8 de
Audioresearch es de este tipo, lo cual significa que se le pueden enviar datos desde el
ordenador, con un software especial, y usar el terminal USB como un simple conector,
ya se encarga el DAC8 de sincronizar la frecuencia adecuada en cada caso al tipo de
señal que le está entrando en ese momento.
Si le llegan datos digitales de audio a 192Khz, sincronizará esa señal con una frecuencia
siempre múltiplo de 192, que puede ser por ej, 12.288Mhz (192x64, siendo 64 el
resultado de 2 elevado a 6. Se emplea 2 porque es binario), o bien 24.576Mhz
(192x128, que es 2 elevado a 7).
Hay 2 grupos elementales de frecuencias en audio: la de 44.1Khz y la de 48Khz. Todas
las demás son múltiplos: 88.2Khz y 176.4Khz por un lado y 96Khz y 192Khz por el
otro.Teniendo esto en mente, podemos calcular 2 frecuencias básicas con las que puede
operar el DAC8, que son: 11.2896Mhz y 12.288Mhz, o bien múltiplos superiores. La
primera sería 44.1x256, y la segunda ya la hemos deducido antes.
Esta forma de operar tiene la ventaja de que ya no se usa una frecuencia de 12Mhz
estándar para todos los tipos de archivos de audio, la cual incurre en un nivel de jitter
elevadísimo, porque 12Mhz no es múltiplo de ninguna de nuestras frecuencias, ni por
asomo. Esto quiere decir que la conexión USB normal no es adecuada para el audio, ya
que tendremos niveles elevados de jitter, y la música no sonará del todo bien. Y también
quiere decir que un lector de DVD no va a sonar nunca tan bien como uno de CD, ya
que los DVD normalmente trabajan a 27Mhz, otra vez frecuencia no múltiplo de las
empleadas en audio, pero sí de las de video, aunque en este caso no es de nuestro
La conexión firewire, ya de por si buena por su propia concepción y arquitectura, se
puede mejorar a la hora de transmitir datos digitales de audio a un DAC externo. De
esto se encarga un elemento que convierte a ésta en una señal SPDIF (Sony Philips
Digital InterFace) bien por RCA o XLR. Este elemento, por ej. el de la marca Weiss, en
esencia lo que hace es regenerar la señal firewire, de forma asíncrona, y devolverla con
un nivel de jitter reducido a la mínima expresión (1/100), cosa la cual nos permite
aprovechar esta forma de transmisión y sacarle el máximo provecho a un sistema,
principalmente basado en computadora Apple.
Existen para el puerto USB 2.0 varias configuraciones, dos de ellas son FS (Full Speed)
y HS (High Speed). Esta segunda es la que nos interesa, debido a que la FS solo es
capaz de llegar hasta 24/96Khz, ya que su velocidad de transferencia de datos está
limitada a 12Mbps. La HS puede transmitir datos a 480Mbps, por lo tanto su ancho de
banda es enorme para aplicaciones de alta definición. Audioresearch con el DAC8 se ha
aprovechado de esta ventaja y ha adoptado la HS para poder operar con toda
tranquilidad con palabras de hasta 24 bits y 192Khz, lo cual evidentemente es muy
El muestreo digital es una de las partes que intervienen en la conversión de las señales.
Consiste en tomar muestras periódicas de una señal digital, siendo el intervalo entre las
muestras constante. El ritmo de este muestreo, se denomina frecuencia o tasa de
muestreo y determina el número de éstas que se toman en un intervalo de tiempo
determinado, por ej. si la frecuencia de muestreo es de 44.1Khz, serán 44.100 muestras
Atentamente: Galeb Saleh Sánchez
Las dos figuras representativas no he sabido incluirlas, pero si pincháis en el enlace las podréis ver.
Galeb, el autor de este documento, es el chavalote majete que nos arregla nuestros cacharros cuando van a la enfermería."
http://www.sarte-audio.com/aula_aficion ... 0AUDIO.pdf
Re: Aula para el aficionado
ACME el Miér Oct 03, 2012 10:22 pm
Los amplificadores en clase D o también los mal llamados
“amplificadores digitales”
¿Por qué se les llama amplificadores digitales en lugar de conmutados? Mucho me temo que la
palabra “conmutado” asusta al aficionado a la alta fidelidad, pues puede relacionar esta
palabra indeseable con las fuentes de alimentación conmutadas de ordenador, pero es que
efectivamente así es. Los amplificadores que funcionan en clase D son amplificadores
conmutados, bien en relación a la etapa de salida, bien en la parte de alimentación o bien en
El funcionamiento a grandes rasgos es sencillo. Se hace trabajar a los transistores de potencia
con la señal de audio modulada en pulsos de anchura variable, gobernados por un complejo
sistema de control, por lo que al trabajar en conmutación, los transistores pueden tener
rendimientos de hasta el 95%. Antes de mandar el audio resultante a los altavoces, éste pasa
por un filtro que elimina los restos de conmutación de la señal.
Con estos rendimientos, quiere decir que si disponemos de 100W, podremos obtener en la
salida un máximo de 95W y, además, sin apenas calentamientos y con un peso total del
aparato muy bajo. Esta idea es muy atractiva, porque comparado con la clase AB, por ejemplo,
con estos mismos 100W sólo podremos obtener entre 65‐70W y, si pasamos a la clase A en
push pull, sólo 50W máximo y 25W si es single ended.
Volviendo al nombre erróneo, ¿cómo vamos a amplificar señales digitales? Eso se hace en el
procesado de AV, en relación al funcionamiento interno, con los DSP’s y demás, pero ni el oído
humano es capaz de oír ceros y unos y, mucho menos, podemos hacer que los altavoces los
reproduzcan, tardarían los tweeters en quemarse varios milisegundos.
De los distintos modos de funcionamiento de una etapa amplificadora, de un tiempo a esta
parte han aparecido numerosas tipologías que pretenden mejorar el rendimiento y reducir la
voluminosidad respecto a los esquemas tradicionales que funcionan en clase A y AB.
Clase G, H y T. Esta última no es realmente una clase de funcionamiento. La he nombrado para
que se tenga en cuenta, pero realmente es la marca Tripath, que es la que hace los módulos
digitales que ARC y numerosas marcas usan en algunos modelos concretos de amplificadores,
por su excelente rendimiento y su gran fidelidad de reproducción.
Resumiendo, estos sistemas funcionan muy bien para amplificación de locales y estadios o
similares, ya que en un espacio relativamente pequeño podemos obtener varios miles de
vatios sin problemas y con muy poco calor disipado.
Por supuesto, siempre hay excepciones a la regla. Audio Research tiene varios modelos de
etapas de potencia con los módulos de Tripath, y, con un diseño y componentes de alto nivel,
los cuales consiguen sonar muy bien y no parecen sistemas conmutados. Wadia es otra de las
marcas que sorprende por la gran calidad de sonido de su pequeño amplificador clase D, el
modelo 151. Primare es otra de las marcas, que con sus galardonados amplificadores modelos
I22, I32 y SP22 consigue que la clase D suene con categoría audiófila. También Esoteric tiene el
modelo I03, que además suena con un nivel de calidad asombrosamente elevado y
Como último ejemplo, nombraré el celebérrimo D premier, de la marca Devialet. Este
amplificador integrado es un ejemplo a seguir por los demás en cuanto a uso de la tecnología
más puntera que existe ahora mismo en todo el planeta tierra, puesta a disposición de la alta
fidelidad. El D premier hace uso en la parte alimentación y de potencia, de la clase D, pero a un
nivel desconocido hasta ahora, ya que tiene una musicalidad absolutamente fuera de
Galeb Saleh, dpto. técnico.
http://www.sarte-audio.com/aula_aficionado.html
ACME el Miér Oct 03, 2012 10:32 pm
En este capítulo vamos a comentar el tema de las vibraciones, puesto que es mucho más grave de lo que pueda parecer a primera vista. De hecho, vamos a enumerar tres ejemplos, dos cotidianos y un tercero no tan evidente. En éste último, nos vamos a adentrar ligeramente en el universo de la física de partículas para explicar de qué manera nos afecta todo este tema.
Las vibraciones en la electrónica son algo inevitable, puesto que nuestro mundo es una entidad que está "viva" y en continuo movimiento. A pesar de esto, es posible tomar algunas medidas para reducir al máximo los efectos adversos que provocan dichas vibraciones en los equipos de música.
Comenzaremos planteando una premisa básica que hay que aplicar al audio si se quieren lograr resultados excelentes. Esta consiste en diferenciar de forma clara dos tipos de pensamiento:
1- Pensamiento de ingeniero puro.
2- Pensamiento de maestro artesano.
¿Por qué hacemos esta distinción? Pues porque por culpa de pensar solamente de una de las dos maneras, en el mundo de la alta fidelidad ha habido muchos conceptos erróneos desde el planteamiento y luego se ha comprobado que los resultados no coincidían con la teoría o viceversa, que lo medido en la práctica no tenía explicación teórica. Ambos casos son malos, desde luego, por separado. Por eso, en el mundo del audio de alto nivel, hay que aunar la ingeniería más avanzada aplicada al audio con la maestría artesanal a la hora de diseñar una electrónica o caja acústica, o lo que venga al caso.
Pensando sólo como ingeniero, hay muchos conceptos que escapan del mero estudio teórico y las vibraciones son uno de esos conceptos. Si no se tienen en cuenta, esto deriva en un diseño no óptimo.
Es lo mismo que cuando en ingeniería se nos enseña que los condensadores son todos iguales. Pues luego, en la práctica, no hay error más grave ni hecho más demostrable que justamente el de los condensadores, cada tipo, marca, y calidad suenan de una manera distinta y, además, dependiendo del lugar del circuito donde son colocados también varía el sonido. El artesano del audio o "gurú" sabe que esto efectivamente es así y, además, sabe qué tipo de condensador es mejor en cada caso, pero no sabe la razón teórica.
Nuestra misión aquí es saber tanto la teoría como la práctica y poner solución a un problema que es real y que se puede demostrar sin ninguna dificultad.
Vamos a hacer una división dentro del mundo de las vibraciones, sólo para tener unas referencias a las que acogernos y poder estudiarlas de forma “científica” y creíble.
Las desglosaremos en tres grupos:
1. Macrovibraciones.
2. Vibraciones a escala media.
3. Microvibraciones.
¿Qué sucede y cómo se pueden manifestar las macrovibraciones?
Las macrovibraciones son las producidas primeramente por un movimiento permanente a escala planetaria, debido al desplazamiento de las placas tectónicas que forman los continentes y el lecho marino. Esto produce una oscilación perpetua residual de fondo, la cual, disponiendo de instrumental preciso, se puede “ver” como una gráfica que expresa dicha oscilación en una escala temporal (de hecho, esto es lo que hacen los sismógrafos en los centros de detección de terremotos para la prevención de los mismos en la medida de lo posible). También tenemos otro ejemplo cotidiano y del cual no nos percatamos, y es el del ascensor en los edificios. Cuando el motor de un ascensor se pone en marcha, se produce un pico de vibración en la estructura del edificio en cuestión, seguido de un aumento de la misma mientras dura la rotación del motor hasta que se para y, seguidamente, otra vez otro pico breve (también se producen fluctuaciones en la corriente del edificio, pero ése es otro tema del cual ya hablaremos). Otro ejemplo más es el del tráfico rodado, que también nos afecta y que añade un fondo de vibración casi continua y que se ve reducido de noche.
Vibraciones a escala media.
¿Por qué las básculas tienen un margen de error de +-100gr? Pues, entre otras cosas, por culpa de las vibraciones, concretamente de las que se manifiestan por el pulso sanguíneo. Nuestro pulso produce una vibración con un ritmo determinado, por eso, si las básculas tuviesen un margen de error de digamos +-5gr, veríamos un peso de por ejemplo 80kg y seguidamente un baile de cifras que nunca terminaría de estabilizarse, porque nuestro cuerpo oscila constantemente. De hecho, las básculas romanas son para este menester las más precisas que existen, aunque parezca inverosímil.
En nuestro caso concreto aplicado al audio, el simple andar por una estancia, la puesta en marcha de la lavadora o el aire acondicionado producen vibraciones que son fácilmente medibles y que afectan de forma negativa a los elementos que componen un equipo de música.
Pasemos al ejemplo 3, que es el que más nos interesa:
¿Qué sucede a escala atómica y subatómica? Pues, sencillamente, para empezar, su funcionamiento es distinto a lo que conocemos. En este microcosmos, el “caos aparente" que reina es la norma. Decimos aparente porque incluso dentro del caos hay un cierto orden, aunque sólo sea de forma matemáticamente predictiva. A estos niveles de tamaño, lo normal es que todo permanezca en continua vibración y, además, a distintas frecuencias, como una especie de “sinfonía” microcósmica.
Estas vibraciones son las primeras que afectan a la electrónica porque se manifiestan en la base misma de la construcción y constitución de los propios componentes electrónicos.
Lo primero que notamos es el soplido de fondo de una electrónica, esto es el parámetro llamado relación señal/ruido. Esta relación expresa en decibelios la cantidad de soplido de fondo existente en un componente o conjunto de componentes que tienen una amplificación determinada en relación con la ganancia. Cuanto mayor sea la cifra, mejor resultado, porque significará que hay menor ruido en relación a la señal útil que deseamos amplificar. Las microvibraciones son el resultado del movimiento caótico de los electrones en su recorrido por los metales semiconductores (y también por los no semiconductores, como son el cobre de los cables o el metal de los conectores).
Desmintiendo una "leyenda urbana":
Las vibraciones en electrónica digital.
Por todos es sabido que se cuenta, sobre todo en los círculos académicos como, por ejemplo, las universidades, que la electrónica digital es precisa, que no le afecta nada o casi nada, etc., etc... .Craso error, señores. La electrónica digital es muy sensible a las vibraciones, a los cambios de temperatura, a los cambios de tensión, a los cambios de humedad ambiental y a un sinfín de cosas más o, de lo contrario, ¿cómo se explica que algunas veces un sistema digital "se cuelgue" sin ningún motivo aparente?.
Teniendo en cuenta las microvibraciones, si a un sólo dispositivo, como pueda ser un transistor, éstas le afectan produciendo ciertos resultados adversos, imaginemos un chip. Uno de estos elementos puede contener desde varias decenas hasta varios millones o cientos de millones de transistores en su interior, entonces, ¿cómo no le van a afectar las vibraciones?. Es totalmente descabellado pensar que no lo hacen, siendo una multitud de elementos los que se encuentran en el interior del mismo. Por lo que llegamos a la conclusión de que, al final, la tecnología que parece más evolucionada y perfecta en realidad no lo es tanto, pero no por su diseño, sino por sus desventajas a escala microscópica.
Por ello hay que cuidar muy especialmente la forma de desacoplar este tipo de electrónica, dado que es la más sensible, más incluso que la analógica (a excepción del plato), que normalmente consta de muchos menos elementos.
¿De qué manera afectan las vibraciones a los distintos componentes electrónicos?
Los condensadores:
Dentro de los condensadores, los electrolíticos, que son los que mayor capacidad de almacenamiento tienen, son los más afectados. ¿Por qué? Pues por su construcción física. Son unos cilindros de tamaño variado, pero lo más importante es que son de aluminio y de una capa muy fina. ¿Qué quiere decir esto? Quiere decir que un cilindro de aluminio tiende a vibrar a una frecuencia que está definida por la dimensión de su geometría y, generalmente, dicha frecuencia es alta. Esta vibración lo que hace es que la música tenga granosidad en las frecuencias medias y altas, como en el caso de las voces o de instrumentos delicados, como los de cuerda o un piano. También, de forma indirecta, afecta a las bajas frecuencias descontrolándolas un poco. Por eso, algunas marcas, como puede ser Audio Research, lo que hacen es desacoplar estos componentes con unas láminas amortiguadoras que reducen el efecto de granosidad. Como resultado de esto, la música fluye con mayor limpieza y control tonal, aumentando la musicalidad de la misma de forma muy notable.
Las resistencias se ven afectadas de forma parecida, ya que su estructura puede vibrar y lo hace. Esto provoca un aumento del ruido de fondo. Hay muchos tipos de estructuras resistivas, pero en la imagen se pueden ver las más empleadas.
Los transistores y circuitos integrados:
Los transistores y circuitos integrados también padecen las vibraciones, sobre todo estos últimos, debido a la estructura cristalina de los metales que los conforman unido a la ingente cantidad de componentes integrados en su interior.
Ejemplos de transistores empleados en audio.
Algunos circuitos integrados (chips) usados en audio.
De los componentes semiconductores, son las válvulas las más afectadas, debido a su tamaño y estructura. Su tamaño es el más grande de todos para un componente activo, incluso el de las microválvulas. Y su estructura metálica hace que tiendan a "captar" las vibraciones con facilidad. En su forma de fabricarlas, hay marcas que emplean varias técnicas que reducen de forma considerable esta "captación" o también el llamado "microfonismo".
Las válvulas de previo son las que peor lo pueden tener debido a su factor de ganancia, que es bastante más elevado que el de las de potencia. El factor de ganancia, básicamente, es la cantidad de veces que un dispositivo es capaz de aumentar una tensión de entrada. Para referenciarnos, diremos que lo usual es que las de previo tengan factores que van desde 30 hasta 100 veces y las de potencia desde 3 hasta 12.
Válvulas de uso común (se puede ver una de ellas abierta).
Limpieza, limpieza y más limpieza.
El resultado de la interacción de las vibraciones en general con la electrónica en audio es de "suciedad" en la reproducción. ¿Qué es lo primero que se nota en un equipo desacoplado de éstas? Pues limpieza en la restitución musical. Al fin y al cabo, el objetivo de la Alta Fidelidad es reproducir la música de la forma más fiel posible a la grabación original y, para ello, la limpieza con la que se pueda realizar juega un papel primordial. Los hechos de atenuar las vibraciones y atenuar o eliminar las interferencias en el suministro eléctrico (y otros factores más) lo que consiguen principalmente es que el sonido emane con fluidez, limpieza, naturalidad, apertura, musicalidad y un largo etcétera de buenas cualidades.
Soluciones que ofrece Sarte Audio Elite:
Puntas de desacoplo: (Audio Selection)
Las puntas de desacoplo lo que hacen es minimizar la superficie de contacto de la electrónica en cuestión, reduciendo de forma espectacular el impacto de las vibraciones, con los efectos beneficiosos que ello conlleva en términos cualitativos. A las puntas de desacoplo las complementan unas bases especiales encima de las cuales descansan las primeras, de esta manera, protegemos la superficie donde apoyamos la electrónica.
Bases anti-resonantes: (Audio Selection)
Las bases anti-resonantes son lo correspondiente a las puntas de desacoplo para electrónicas de lectura, bien sean lectores completos o transportes, ya que incorporan material amortiguante que reduce de manera muy eficaz las vibraciones que producen éstos y las que vienen desde fuera, y tienen la ventaja de no acabar en punta por si la superficie donde depositamos la electrónica fuera delicada.
Muebles especiales: (Grand Prix Audio, Alphason)
El mobiliario diseñado para audio, al menos el de alta gama, tiene como objetivo el de "engullir" las vibraciones "ambientales" y dejar libre de resonancias a las electrónicas que reposan en él. No todos los muebles son iguales, lo mismo sucede con las electrónicas. Por ese motivo, para cada necesidad específica existe una solución concreta, para ello hay varias marcas y modelos y hay que pensar en el uso que se le va a dar para escoger la mejor opción disponible. También hay que tener en cuenta si en un futuro próximo se va a ampliar o cambiar alguna electrónica para prever la ampliación de dicho mobiliario.
Aisladores especiales: Cool damper (EAT)
Estos elementos son unos disipadores con sujeción de material anti-vibraciones que se colocan en las válvulas de previo de los equipos, logrando una reducción importante del nivel de vibración captado por la válvula en cuestión y, además, sirven como disipadores para reducir la temperatura externa de dicha válvula.
Rebombori el Miér Abr 30, 2014 9:55 pm
Esta semana queremos dar un enfoque diferente a nuestro Blog como consecuencia de las dudas expresadas por un número creciente de aficionados con respecto a las posibilidades de ese sonido digital que ha sido brutalmente revitalizado por Internet y la banda ancha. Unas dudas que, por supuesto, tienen su fundamento, ya que con la explosión del acceso al sonido de alta calidad a través de la red de redes han aparecido como setas una serie de siglas y formatos que, a la postre, han creado confusión no sólo entre los nuevos adeptos del sonido con mayúsculas, sino incluso a muchos aficionados avanzados que creían estar al día de todo. No pretendemos sentar cátedra en nada, por supuesto, pero sí, aprovechando nuestra experiencia y conocimientos, intentar establecer una especie de guía para que quienes deseen entrar en materia y adentrarse en el universo del sonido digital sepan a qué atenerse. Dicho de otro modo: qué hay y para qué sirve para, a continuación, tomar las decisiones más adecuadas de cara a una posible compra. Y es que sumergirse ahora mismo en el sitio web de una marca o una tecnología relacionada con el audio digital puede ser una aventura que consume mucho tiempo y, para más de uno, acabará resultando de lo más desmoralizante a la vista de la ingente cantidad de conceptos en liza.
Conocer bien el punto de partida
En 1982 vio la luz el Disco Compacto de Audio, alias CD, un producto que tenía que ser poco menos que el soporte definitivo, la asunción de la perfección absoluta en cuanto a reproducción musical doméstica de alta calidad. Y, sí, el CD fue toda una revolución, pero, contrariamente a lo que imaginaron sus creadores (Philips y Sony) más que el final de algo fue el principio de una nueva era que continuó con formatos de menos éxito como el DVD Audio y el SACD en audio puro y otros mucho más celebrados como el DVD (cuya brutal aceptación supuso la popularización del Cine en Casa) y el Blu-ray Disc, soportes todos ellos “físicos”, en concreto de disco óptico. Y si hemos puntualizado esto último es porque con Internet ha estallado una nueva revolución en la que los bits viajan desde servidores remotos a ordenadores, tabletas y un amplio espectro de dispositivos móviles. Una revolución que, sin embargo, parte, en lo que a la forma de presentar la música se refiere, del mismo concepto que el ya entrañable CD: la digitalización de señales de audio. Un concepto que en función de las disponibilidades tecnológicas y las necesidades de cada usuario adopta unas formas de complejidad variable cuyo conocimiento constituye la razón de ser de este Blog.
Cuando grabamos música, convertimos las compresiones y rarefacciones (expansiones) de las moléculas de aire, es decir, las ondas sonoras, en tensiones eléctricas (voltajes) que son análogas a la densidad continuamente cambiante de esas moléculas de aire que transportan el sonido hacia nosotros. Nosotros describimos estas tensiones como pertenecientes al dominio analógico. No, no son ondas sonoras propiamente dichas, pero estas tensiones eléctricas varían de una manera idéntica a esa densidad de moléculas de aire a la que nos acabamos de referir. Lo digital constituye un mundo completamente aparte. No hay nada analógico en las señales digitales de audio -es decir, ningún tipo de “analogía” con la realidad-, lo que significa que las mismas no exhiben ningún tipo de relación con una forma de onda analógica. Lo que hay son series de números binarios que únicamente representan una onda analógica. Así, podemos decir que los datos digitales de audio pertenecen, después de la conversión de analógico a digital (conversión A/D) al dominio digital, a pesar de que puedan ser originados en el dominio analógico. De hecho, al menos desde un determinado punto de vista, puede considerarse que los datos digitales de audio “no son reales” ya que no guardan ninguna relación con los sonidos que oímos y nacen de un proceso de conversión totalmente arbitrario. Pero lo bueno de todo ello es que funciona. La esencia del audio digital es que una forma de onda analógica cualquiera puede ser representada por una serie de números binarios. La conversión A/D transforma dicha forma de onda al dominio digital.
Hay dos procesos involucrados en la conversión del sonido en dígitos. El primero se llama muestreo (“sampling”) y el segundo cuantificación (“quantization”). Y ambos son comparativamente simples de comprender. El muestreo significa sencillamente que tomamos un acontecimiento continuo -por ejemplo una onda sonora compleja pero continua procedente de una orquesta- y la cortamos en una serie de pequeñas rodajas o “muestras”. A continuación, asignamos un valor numérico arbitrario a cada una de estas muestras. Con el fin de capturar de manera precisa ondas sonoras, tenemos que “muestrearlas” a una velocidad muy alta.
En el caso del CD, necesitamos tomar 44.100 muestras cada segundo para cada canal (esta es la razón por la que decimos que la “frecuencia de muestreo” de los discos compactos es de 44’1 kHz; es otra manera de expresar lo anterior). El motivo por el que necesitamos una frecuencia de muestreo tan alta tiene que ver con algo llamado Teorema de Nyquist o del Muestreo, uno de los bloques básicos del audio digital. El teorema en cuestión nos dice que la frecuencia más alta que un sistema digital puede manejar con precisión es la mitad de su frecuencia de muestreo. Puesto que queremos reproducir frecuencias del orden de 20 kHz (valor que corresponde al extremo superior de la gama de frecuencias que puede captar el aparato auditivo humano), necesitamos una frecuencia de muestreo de al menos 40 kHz. La frecuencia de 44’1 kHz utilizada por el formato CD nos proporciona incluso un pequeño margen de seguridad. Pero lo más interesante del citado teorema es que demuestra matemáticamente –y las matemáticas son una ciencia exacta- que con este proceso se conserva toda la información original, lo que en teoría debería cerrar para siempre la idea de pretender mejorarlo, que no ha sido el caso. Pero de esto hablaremos más adelante. Muchos aficionados se preguntarán por qué 16 bits y no 18, 20 ó 24; y, ya puestos, por qué 44.100 muestras de la señal musical por segundo y no tres veces más. La respuesta es muy sencilla: el combinado de cuantificación a 16 bits (impuesta por Sony; Philips prefería utilizar 14) y el muestreo a 44.100 Hz era el no va más que la tecnología de los albores del audio digital estaba en condiciones de ofrecer.
No vamos a extendernos más en la descripción de los fundamentos del audio digital, aunque sí comentar que el número de valores, es decir, las tensiones eléctricas que se puede asignar a cada una de las muestras, “trozos” de la misma obtenidos al digitalizarla, está directamente relacionada con los bits de cuantificación. En concreto, dicho número es de 2 (que por algo estamos trabajando en un lenguaje binario, ceros y unos “lógicos” para ser exactos) elevado a la potencia 16, lo que nos da un total de 65.536 valores. Esto nos lleva a que una señal sinusoidal (la música es mucho más compleja por cuanto combina varios tonos puros con sus armónicos o sobretonos, todo ello continuamente cambiante) analógica, y, por lo tanto, continua y compuesta por un número de puntos infinito, se convierte en una no continua compuesta por un número de puntos finito. Y es aquí donde conectamos con el núcleo duro de una de las confusiones existentes en el actual universo del audio digital doméstico: los bits de cuantificación, las frecuencias de muestreo y la electrónica que hay detrás para ejecutar adecuadamente la cadena de grabación/reproducción de la música grabada.
Por otro lado, existe una relación íntima entre los bits de cuantificación y la gama dinámica (y por lo tanto el nivel de silencio) del sonido, a la vez que parece lógico que, cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, la resolución de la música aumentará en consecuencia. Todo esto dejando de lado la influencia de los circuitos y componentes asociados al proceso “digital”, del que hablaremos en otro Blog.Varios son los procesos utilizados para convertir señales analógicas en digitales, siendo los más conocidos el PCM y el DSD.
El PCM, acrónimo de “Pulse-Code Modulation” (“Modulación por Codificación de Pulsos” o “Modulación por Impulsos Codificados”), fue el que se utilizó en los inicios del audio digital y se sigue utilizando todavía. Por su parte, el DSD o “Direct Stream Digital” fue desarrollado por Sony para su formato de disco óptico de alta resolución SACD (“Super Audio CD”). Es interesante saber que el PCM es un sistema de tipo multibit y que el DSD es tipo de monobit, existiendo entre ambos los llamados esquemas de conversión de bajo número de bits (caso del delta-sigma). De cara al usuario que desea introducirse en el mundo del audio digital, baste con saber que cada uno de estos procesos tiene sus pros y sus contras pero, por encima de todo, que a la postre todos ellos son muy válidos y están
ya muy depurados.
Concretando un poco o el mundo real...
Llegados a este punto, parece sensato que uno se haga la siguiente pregunta: ¿cuál es el estado del audio digital de hoy en día? Pues muy fácil, ya que basta con tener en cuenta que el actual estado de la tecnología permite trabajar de forma generalizada con cuantificación a 24 bits y frecuencias de muestreo de 96/192 kHz, que son los formatos utilizados de forma mayoritaria por los estudios de grabación. Sí, los estudios de grabación, lo que significa que por vez primera el melómano de a pie tiene la posibilidad de disfrutar en su casa un sonido idéntico al monitorizado por los ingenieros que lo trabaron y mezclaron. ¿Y dónde tenemos esa calidad? Pues en grabaciones sobre Blu-ray Disc y en ciertas descargas de alta resolución disponibles en sitios web especializados como HDtracks (en muchos casos pertenecientes a sellos discográficos). En el caso del DSD, su condición de sistema de codificación monobit hace que el cálculo de su equivalencia con el PCM en términos de resolución/dinámica sea menos intuitivo, aunque haciendo números se llega a la conclusión de que en lo que a resolución se refiere tenemos la equivalente a unos 22 bits. Pero, cuidado: esto no significa que una grabación en PCM con cuantificación a 24 bits tenga que sonar necesariamente mejor. En este sentido, hay que destacar un formato que en principio sólo conocen los aficionados más perfeccionistas e informados: el DXD, alias “Digital eXtreme Definition”, desarrollado en el ámbito profesional para compensar las limitaciones del antes mencionado DSD en lo que a edición se refiere y que, a efectos prácticos, se plasma en una señal PCM de 24 bits con muestreo a 352’8 kHz, es decir, 8 veces la del CD.
Pero no hay que dejarse impresionar en exceso por los números porque, en el fondo, el límite de lo que realmente nos puede ofrecer el audio digital más avanzado del momento viene determinado por un lado por lo que se cuece en los estudios de grabación. Y, por otro, por el potencial de los “chips” de conversión D/A empleados por las fuentes digitales domésticas al uso, dispositivos que, por el momento, tiene su tope “cuantitativo” en la compatibilidad con señales de 24 bits/192 kHz (Crystal, Texas Instruments/Burr-Brown, Wolfson) a excepción de la firma japonesa Asahi Kasei, que comercializa ya de manera generalizada “chips” con tecnología de 32 bits. Nos vamos a detener aquí antes de pasar a la “galaxia Internet”, aunque no sin puntualizar que, al ser la cuantificación a 24 bits el tope utilizado ahora mismo por los estudios de grabación más avanzados, la aportación tangible de los convertidores D/A y/o los esquemas de procesado digital de señal que operen con arquitecturas de 32 o más ..36 en el caso del formidable procesador digital de audio Esoteric Grandioso D1, actual no va más entre los productos de su clase.
En síntesis, creemos que la “lección” a aprender del presente Blog está más que clara: frecuencia de muestreo, cuantificación, convertidores D/A, búsqueda de la máxima resolución posible. La próxima semana veremos cómo se trasladan todas estas posibilidades al ecosistema del audio de Internet, sin dejar de lado una de las técnicas más perversas en términos de calidad sonora auspiciadas precisamente por la ausencia de la hoy omnipresente banda ancha: la compresión de datos.
Rebombori el Sáb Mayo 03, 2014 9:03 pm
Formatos, compresión y conectividad en audio digital
Continuamos nuestra pequeña crónica/guía sobre el renovado audio digital allí donde nos quedamos la semana pasada: en la llegada de Internet. La popularización de la red de redes lo cambió todo, para mal al principio (por lo menos si lo que nos interesa es la calidad) y para bien después. Pero al comienzo los daños fueron catastróficos, una auténtica involución. ¿Por qué? Por la compresión de datos, materializada en formatos como el MP3. Muchos aficionados se preguntarán sin duda el por qué de la palabra compresión, su significado y lo que comportó.
Dejando de lado los juicios de valor sobre la componente ético-moral de las descargas gratuitas masivas, nos concentraremos en la parte técnica de la cuestión. Y la realidad es que antes del advenimiento de la banda ancha, el ADSL en sus diferentes variables, el no va más del que disponíamos para descargar contenidos de Internet eran los módem con velocidad de transferencia binaria de 56 kb/s. Sí, nada de esos megabits por segundo por lo que ahora mismo compiten empresas y consumidores: 56.000 bits por segundo era lo más. No hay que ser un ingenieros informático para darse cuenta de que con tal cifra la descarga de una sencilla canción de un CD (y no digamos ya de una película en resolución VHS… como máximo) era un auténtico drama. El procesado digital de señal (DSP) acudió en ayuda de tal situación aportando una técnica conceptualmente muy brillante que ya se había experimentado décadas atrás en el ámbito de las comunicaciones y a principios de la década de los noventa en el mismísimo sector el audio doméstico (formatos DCC y MiniDisc).
Compresión de datos o la técnica que lo cambió todo
Sin pretender extendernos en la descripción de este crítico concepto, es importante saber que por compresión se entiende un esquema que permite, mediante un algoritmo “de decisión” a su vez basado en una serie de “normas” (que en el caso del audio son el enmascaramiento y el umbral de audibilidad) reducir la cantidad de datos para transmitir un determinado mensaje. Dicho de otro modo: si la canción “x” ocupa, en el formato empleado para codificar el sonido de un CD, 1 millón de bits, la compresión de datos permite que dicha canción se pueda reproducir con la máxima inteligibilidad utilizando sólo 50.000 de esos bits. De este modo, la descarga de un CD completo desde un determinado sitio web se podía llevar a cabo en un plazo de tiempo razonable. Pero, claro, el precio a pagar era elevado en términos de calidad porque tal “castración” del mensaje original (que a su vez tampoco era “continuo”, analógico, sino también digital, aunque “lineal”, sin compresión) implicaba suprimir muchos matices de la música, desastre que en realidad traía sin cuidado a muchos consumidores pero sí preocupó, y mucho, a quienes apostaban por esa Alta Fidelidad en la reproducción del sonido que tanto nos apasiona y que recibió una herida que a punto estuvo de resultar mortal. En este sentido, vale la pena saber que las claves “filosóficas” de la compresión de datos se resumen en dos términos: redundancia e irrelevancia. En el primer caso, se trata de reordenar los datos disponibles para eliminar los que se repiten (por el motivo que sea: seguridad, etc.), un poco a la manera de un archivo informático “zip”. Se trata de una remodelación formal que no afecta en absoluto al mensaje sonoro (pero sí permite ahorrar espacio para transmitir/guardar datos, por lo que resulta muy práctica), por lo que, en este caso, hablamos de compresión sin pérdidas o “lossless”. Es el segundo término el que tiene mayor alcance en términos de calidad sonora porque la idea de irrelevancia implica suprimir datos irrelevantes de un determinado mensaje. Y, claro, ¿quién decide lo que es relevante o no? Pues un algoritmo, un programa que, obviamente, puede ser más o menos sofisticado pero aún así toma decisiones con las que todo el mundo estará de acuerdo. Resulta fácil entenderlo: lo que pueda ser irrelevante para la persona tal y/o el equipo puede no serlo por otro. El caso es que aquí se suprime información musical que, tema fundamental, luego ya no se podrá recuperar. Pues bien: a los algoritmos que en los que hay pérdidas de información musical se los conoce con el nombre de “lossy” o algoritmos de codificación sin pérdidas. De lo dicho se deduce fácilmente que la diferencia entre los conceptos “lossless” y “lossy” es la que marca la frontera entre el audio digital de alta y baja calidad, entre la alta resolución (con los formatos con calidad de estudio de grabación o “Studio Master” en la cúspide) y ese sonido “práctico” (en principio para reproductores portátiles y automóviles) y muy a menudo poco natural de formatos como el en su momento omnipresente MP3, que, insistimos, a punto estuvo de dar al traste con las mejoras aportadas por el CD.
ADSL, la clave del acceso al audio High End vía Internet
En el fondo era un progreso puramente técnico que, por lógica, tenía que llegar. Un progreso que permitiera romper las limitaciones que impedían descargar una canción grabada en PCM a 16 bits/44’1 kHz y, con el tiempo, los archivos de resolución mucho mayor que desde hace ya una buena década y media son los habituales en los estudios de grabación. Así que, gracias al ADSL, el High End en audio vía Internet, y, por tanto, “sin soporte físico” está a alcance de todos. Llegados a este punto, bien estará repasar brevemente la pequeña “sopa” de siglas con la que nos podemos encontrar, por lo demás fruto de la disponibilidad de entornos abiertos y “cerrados” (Windows, Mac), en lo que a CODEC’s (algoritmos que comprimen y descomprimen datos, en este caso de música) se refiere por cuanto la compresión es la norma.
AAC (Advanced Audio Coding): Fue diseñado para ser el sucesor del MP3 y, aunque se trata de un CODEC con pérdidas, los resultados en términos de calidad sonora son superiores a los del MP3 para una misma velocidad de transferencia binaria. El AAC ha sido adoptado para su empleo una extensa gama de dispositivos portátiles de audio como el iPod y sus derivados.
AIFF (Audio Interchange File Format): Es la versión del WAV creada por Apple. Trabaja con archivos sin compresión (es decir, “lossless”) que mantienen la totalidad de la resolución y el tamaño.
ALE (Apple Lossless Encoder), también conocido por ALAC (Apple Lossless Audio Codec): Utiliza compresión sin pérdidas para ahorrar espacio de almacenamiento. Una vez descomprimido para su escucha, el archivo será idéntico bit a bit a uno de tamaño completo codificado en WAV o AIFF. Al igual que en el AIFF o el FLAC, en los archivos ALE/ALAC los metadatos se adjuntan a los mismos.
DSD (Direct Stream Digital): Al igual que el PCM Lineal, es un formato de codificación digital “en bruto”, y, por lo tanto, sin ningún tipo de compresión. Originariamente desarrollado para el SACD “Super Audio Compact Disc”), es utilizado por estudios de grabación que lo consideran musicalmente superior al citado PCM Lineal, siendo el resultado un número de contenidos creciente codificados en el mismo a los que se puede acceder vía sitios especializados de Internet. En este caso, se dispone de dos opciones: DSD64 y DSD128, que pueden encontrarse, respectivamente, en los formatos de archivo DFF 2.82 MHz y DFF 5.64 MHz.
FLAC (Free Losssless Audio Codec): Es un formato libre y sin pérdidas, por lo que generará archivos a tamaño completo, como el WAV. Fue desarrollado originariamente para ofrecer compresión de archivos de audio sin pérdidas de información musical, pudiendo comprimir los ficheros hasta el 50% de su tamaño. Al igual que el formato ALE, una vez descomprimido, el archivo es idéntico a uno de tamaño completo. Como consecuencia de esta característica y de lo fácil que resulta añadir metadatos a los archivos (es decir, la información relativa a canción, compositor, álbum, portada, etc.), el FLAC se ha convertido en el estándar de facto para la grabación de música con calidad audiófila.
LPCM (Linear Pulse-Code Modulation) o PCM Lineal: No es un CODEC, sino un método para codificar digitalmente señales de audio. Es la forma estándar de los datos digitales de audio utilizados en soportes como el CD, el DVD y el Blu-ray Disc. Se trata del formato “bruto” y sin compresión de las señales digitales de audio que son introducidas en los procesadores digitales de audio o DAC’s a través de las entradas S/PDIF (tanto no balanceada como balanceada), TosLink y PC-USB.
MP3 (MPEG-1/MPEG-2 Audio Layer 3): Sin duda, el más popular de los formatos digitales de audio que estuvo disponible para su empleo en ordenadores y reproductores. De tipo “lossy”, es decir, con pérdidas, ofrece tamaños de archivo pequeños a expensas de la reducción del contenido de los mismos y, por tanto, de la calidad sonora.
Ogg Vorbis: Es un formato con pérdidas desarrollado como alternativa gratuita al MP3 y el AAC que ofrece opciones similares en términos de reducción del tamaño de los archivos, así como velocidades de transferencia binaria de hasta 500 kHz.
WAV (Waveform Audio File Format) o WAVE: Crea archivos a tamaño completo y con toda la resolución. En este caso, los archivos no son comprimidos, por lo que consumen bastante espacio de almacenamiento pero son transferidos fácilmente a otras plataformas. El único punto débil es que los metadatos no se adjuntan a los archivos de música automáticamente, por lo que si el usuario cambia los archivos de lugar también deberá hacer lo mismo con los metadatos.
WMA (Windows Media Audio): Fue desarrollado por Microsoft como una alternativa al MP3, l que significa que estamos ante un CODEC con pérdidas (“lossy”). Puede muestrear señales a una frecuencia máxima de 48 kHz y se utiliza mucho en las emisoras de radio de Internet.
WMA Pro: Es una versión del WMA con el algoritmo de compresión mejorado, aunque sigue siendo de tipo “lossy”.
WMA Lossless: Versión sin pérdidas del WMA con capacidad multicanal y compatibilidad con señales de hasta 24 bits/96 kHz. Permite realizar copias bit a bit, es decir, con calidad de nivel audiófilo, para entendernos.
Señalemos asimismo que cada uno de estos archivos se identifica con una extensión concreta (.aac, .wma, .mp3, .flac, etc.).
El punto final de nuestra pequeña aventura digital consistirá en enviar nuestros valiosos datos musicales a un procesador digital de audio o DAC (Marantz, Pro-Ject, Primare, Electrocompaniet, Esoteric, por citar unos cuantos nombres “nuestros”), lo que nos lleva al último punto de nuestro Blog de esta semana: la conectividad. Aquí lo más importante es saber que, con la salvedad del formato óptico TosLink, que por configuración física acepta como máximo datos codificados a 24 bits/96 kHz, todas las entradas digitales con las que nos encontraremos aceptan el que ahora mismo es el “estándar” en audio de alta resolución: codificación con palabras digitales de 24 bits y frecuencia de muestreo de 192 kHz (o su equivalente en la codificación monobit DSD). Traducción: calidad idéntica a la que maneja un estudio de grabación y, por tanto, el Santo Grial de la reproducción musical. Un viejo sueño convertido en realidad, para entendernos, aunque no todo es perfecto: la calidad de la toma de sonido sigue marcando la diferencia y a la hora de la verdad los elementos analógicos y digitales de cada procesador/DAC también aportarán su impronta. Pero esto es ya motivo para enfrascarse en otro Blog, por lo que, por el momento, lo dejaremos aquí. Veamos ya esas opciones de conectividad digital que hay que tener en cuenta:
Formato coaxial S/PDIF: Se trata de una toma coaxial que puede transportar tanto una señal estereofónica (formato CD, es decir PCM), como multicanal (Dolby, DTS). Debería utilizarse un cable diseñado específicamente para el transporte de señales digitales de audio si de verdad se desea lograr la mejor transferencia de señal posible. En otras palabras, habría que utilizar un cable de 75 ohmios de impedancia. Utiliza un conector RCA estándar, que en algunos productos es acompañado por uno de tipo BNC (bayoneta) como consecuencia de su superior precisión.
Optica TosLink: Los puertos ópticos TosLink aceptan exactamente el mismo formato de datos digitales de audio que las tomas coaxiales RCA, es decir, el S/PDIF, pero utilizan luz pulsante en vez de una corriente eléctrica fluctuante para transportar los datos en cuestión. Las conexiones TosLink emplean cables de fibra óptica especiales como soporte. El formato TosLink se conoce también como EIAJ-TosLink, siendo EIAJ el acrónimo de la “Electronics Industries Association of Japan”; por otro lado, el prefijo “Tos” viene de Toshiba, firma nipona que desarrolló este sistema de conexión.
AES/EBU (XLR): Es el formato para la conexión de señales digitales de audio adoptado por la Audio Engineering Society (AES) y la European Broadcasting Union (EBU) y utiliza las mismas tomas y clavijas XLR “para micrófono” que se emplean en las conexiones analógicas de audio balanceadas. La conexión AES/EBU (la impedancia característica del cable utilizado debe ser de 110 ohmios si se desea explotar al máximo las posibilidades del formato) es muy corriente en audio profesional y en algunos componentes de muy alto nivel para aplicaciones de Alta Fidelidad y Cine en Casa.
USB (Universal Serial Bus): Es el último formato de conexión que se ha sumado a la “fiesta” digital y el que más auge está teniendo a ser masivamente utilizado para la conexión desde ordenadores y un número creciente de dispositivos móviles. Creado inicialmente para la transmisión de datos “no musicales”, el formato USB 2.0 Audio de alta velocidad ha conseguido situarse a la misma altura que el resto en lo que a calidad sonora se refiere gracias al desarrollo de esquemas asíncronos de altas prestaciones (nacidos para compensar la condición “informática” original del USB). En algunos productos se requiere la instalación previa de un “driver” o controlador en el ordenador que vayamos a utilizar, lo que se lleva a cabo sin mayores problemas. Hay conectores USB de dos tipos: el A (“rectangular”) y el B (“cuadrado”). En dispositivos móviles también encontramos ambas opciones en su versión “mini” y “micro”. Es importante, en realidad vital, destacar el carácter “asíncrono” de las tomas USB utilizadas para aplicaciones de audio de alta calidad por cuanto se trata de una estrategia de ingeniería destinada a compensar, como indicábamos anteriormente, las carencias del formato USB para esta aplicación concreta. Lo de “asíncrono” viene a cuenta de incorporar una circuitería de reloj dedicada a la toma USB empleada para audio con el fin de desvincular el sincronismo de las señales digitales de la habitualmente menos precisa y, sobre todo, ruidosa señal de sincronismo procedente de un ordenador.
IEEE1394/FireWire/i.Link: Es un sistema de interconexión que se basa en el empleo de los 4, 6,9 ó 12 conductores de un bus serie que responde a un protocolo inventado por Apple y que también se denomina FireWire. En el IEEE 1394, los datos (que pueden ser tanto de audio como de vídeo) son transmitidos por paquetes a una velocidad de hasta 400 Mbits por segundo. En la actualidad es utilizado, dentro del ámbito del audio High End, en los procesadores digitales de audio de la japonesa Esoteric.
ES-LINK: Es un formato de interconexión para señales de banda pasante muy amplia 8es decir de muy alta resolución) utilizado por los procesadores digitales de audio de referencia de la firma nipona Esoteric. En su versión ES-LINK3 admite señales PCM de hasta 48 bits/176’4 kHz, a la vez que son compatibles con el estándar profesional “Dual AES 8Fs”, que trabaja con señales digitales de hasta 24 bits/352’8 kHz.
HDMI (High-Definition Multimedia Interface): Más habitual en los componentes audiovisuales que en los de audio digital “puro”, el HDMI es, no obstante, utilizado en algunos productos de altas prestaciones para el transporte de señales de audio (tanto estereofónicas como multicanal) de alta resolución.
Rebombori el Sáb Mayo 17, 2014 2:38 am
Convertidores Digital-Analógico (DACs)
Bien. Hemos llegado al final de nuestro “Blog por entregas” para intentar aclarar un poco al aficionado neófito el qué y el por qué del renovado audio digital nacido en Internet y que se está consolidando ya como un referente no sólo entre los usuarios “corrientes”, sino también entre los puristas del High End. Ahora le toca el turno a la parte práctica, lo que significa que daremos una serie de pistas sobre los elementos que marcan la diferencia entre los productos físicos –procesadores digitales de audio o DAC’s,- disponibles en el mercado, de los que además realizaremos una selección de modelos emblemáticos pertenecientes a diferentes categorías de precio. Antes de entrar en materia, recopilemos brevemente lo comentado en las dos primeras partes de este largo Blog.
En primer lugar, tenemos una señal analógica que es convertida en digital mediante un proceso de “troceado” de la misma (muestreo) y posterior asignación del valor de cada “trozo” (cuantificación). Recordemos que se demuestra matemáticamente que tal operativa permite recuperar toda la información contenida en la señal original. Recordemos también que hay varias maneras de convertir una señal analógica en digital, siendo las más significativas en el ámbito del High End el PCM y el DSD. La introducción de Internet en esta ecuación supuso la entrada en juego de la denominada compresión de datos con el fin de ahorrar “espacio de bits” y, en su momento, adaptarse a las enormes limitaciones del “canal” disponible (no había banda ancha). Dicha compresión, catastrófica en sus inicios al implicar la pérdida de una gran cantidad de información (compresión con pérdidas o “lossy”), se tornó mucho más “amable” con el advenimiento de la ADSL, que supuso la aparición de algoritmos de compresión sin pérdidas (“lossless”) y la entrada definitiva del nuevo audio digital en los hogares de los puristas del audio. El siguiente punto a considerar fue la “sopa de letras” de los algoritmos utilizados para los diferentes tipos de compresión, con siglas ya tan célebres como MP3, AAC, WAV, WMA o FLAC. Y, ya para finalizar, hablamos sobre las diferentes opciones de conectividad disponibles, que en realidad serán lo que separe las aspiraciones de quienes se conformen únicamente con conectar su “smartphone” o reproductor portátil a un equipo de Alta Fidelidad y quienes aspiren a reproducir con calidad de estudio de grabación archivos musicales descargados desde sitios web especializados.
Llegados a este punto, nos planteamos adquirir un procesador digital de audio/DAC. Independientemente del bolsillo que tengamos, el mero hecho de querer incorporar el citado componente a nuestro sistema de audio indica que la calidad nos importa.
Rebombori el Mar Mayo 20, 2014 10:38 pm
Y las diferencias están en... ¡El mundo analógico!
Recordemos que un procesador digital de audio tiene como función básica sustituir las mediocres secciones de conversión D/A y/o de salida de ordenadores y reproductores portátiles de audio (con la singular excepción de los extraordinarios diseños de Astell & Kern). A ello habrá que añadir, en el caso de los aparatos que también incluyan conexión a Internet (“streamers”), la presencia de conectividad a Internet aunque sobre esto en concreto no hablaremos porque tanto la circuitería de conversión D/A como la de salida analógica de procesadores D/A y “streamers” es exactamente la misma.
Repasemos lo que habrá que tener en cuenta cuando decidamos hacernos con un procesador digital de audio: los convertidores D/A, el filtrado/procesado digital, el reloj de sincronismo, la sección de alimentación, la circuitería de salida analógica, los circuitos de remuestreo y, por supuesto, la construcción mecánica. En función del nivel de complejidad exhibido por cada uno de esos elementos tendremos una máquina más sofisticada y, si todo ha sido ejecutado con el debido rigor, más musical. Así de fácil… ¡y de difícil!
La clave: que el todo supere la suma de las partes
En lo que concierne a los convertidores D/A, recordemos que los hay de tipo monobit/bajo número de bits y multibit. Puesto que hablar de las interioridades de cada uno de estos esquemas no procede en un Blog como el presente, lo importante es que nos quedemos con lo siguiente: la inmensa mayoría de convertidores D/A utilizados en audio de alta calidad son modelos de precisión específicamente diseñados para esta aplicación concreta por Wolfson, Crystal Semiconductor, Analog Devices, Burr-Brown/Texas Instruments y Asahi Kasei. Todos ellos son capaces de manejar palabras digitales de 24 bits muestreadas a 192 kHz, lo que significa que están en condiciones de reproducir cualquier grabación con calidad “Studio Master”. Más aún, la japonesa Asahi Kasei comercializa incluso “chips” con arquitectura de 32 bits, solución que por un lado permite trabajar con posibles cuantificaciones de audio de resolución ultra-alta que puedan aparecer en el futuro y, por otro, reproducir con mayor precisión las señales con cuantificación a 24 bits. Por otro lado, es importante saber que estos “chips” son relativamente baratos, por lo que podemos encontrarlos tanto en procesadores digitales básicos como de referencia.
El segundo punto a tratar es el filtro digital, una etapa fundamental en todo procesador digital de audio. Y es que, sea cual sea el tipo de convertidor D/A utilizado, la salida del mismo está constituida por una serie de tensiones que constituyen una forma de onda escalonada. Los flancos de los peldaños contienen frecuencias altas que no estaban presentes en la señal acústica de entrada original. Para recrear adecuadamente la señal original, estas frecuencias altas deben ser eliminadas con un filtro analógico paso bajo de salida. Los primeros lectores de discos compactos utilizaban los denominados “filtros de pared” (“brickwall filters”) o pendiente abrupta para llevar a cabo esta tarea. Sin embargo, estos filtros son caros, físicamente grandes y añaden distorsión a la señal, por lo que hace ya muchos años que fueron reemplazados por soluciones más elegantes, siendo las más sofisticadas las basadas en software (Wadia Digital fue la primera empresa en utilizar el filtrado por software… ¡hablamos de finales de la década de los ochenta del siglo pasado!). Los filtros digitales “aceleran” el convertidor y alejan el “ruido de cuantificación” residual del espectro musical, permitiendo de este modo el empleo de filtros analógicos menos radicales que impongan los desfases y los niveles de distorsión característicos de los antiguos diseños “de pared”. El concepto más importante con el que hay que quedarse es que el filtro digital influye directamente en la calidad del sonido final, lo que ha llevado a diseñar procesadores digitales de audio que permiten introducir sutiles modificaciones en la pertinente circuitería para que el usuario afine, seleccionando entre varias curvas de respuesta prefijadas (basadas en combinaciones de filtros), el sonido final de los mismos.
El tercer elemento, el reloj de sincronismo, tiene una presencia creciente en audio digital pese a su condición de elemento habitual en todo circuito digital. ¿Por qué? Por el “jitter”, una deriva en el sincronismo que tiene como consecuencia directa un empeoramiento del sonido. Hay que pensar que, en audio digital, sobre todo si es de alta resolución (en realidad, de resolución igual o superior a la de un CD), los “trenes” de datos digitales, es decir, de unos y ceros “lógicos”, se suceden a una velocidad muy elevada, y que dichos trenes deben pasar por varias etapas. Pues bien: el elemento que “pone orden” en esa “orquesta” que son los millones y millones de dígitos que conforman la señal musical es el reloj de sincronismo, alias “reloj de sincronismo maestro” o “master clock” y por regla general materializado en un oscilador de cristal de cuarzo. Por lógica, cuanto más preciso sea el citado reloj, más perfecta será la cadencia de los datos de audio y mejor la calidad sonora, aunque hay soluciones alternativas, como, por ejemplo, el uso de etapas intermedias que almacenan los datos correspondientes a un intervalo concreto de música para resincronizarlos a la salida de la misma con un reloj de mayor precisión. Al ser una deriva “cronológica”, el “jitter” se mide en unidades de tiempo, concretamente en pico segundos (1 picosegundos es una billonésima –o millonésima de millonésima- de segundo) y, como cabe esperar, el Santo Grial de los diseñadores de procesadores digitales de audio es lograr que dicha cifra sea cero o casi. Una solución radical y muy efectiva, aunque costosa en este sentido es la propuesta por marcas como Esoteric, que comercializan relojes de sincronismo de muy alta precisión basados en isótopos de rubidio y cristal de cuarzo capaces de mejorar la calidad sonora de todo tipo de componentes digitales que incorporen la toma adecuada.
El “cuarto elemento” a considerar es un clásico en todo componente de audio: el subsistema de alimentación. Clásico y absolutamente esencial porque de nada nos servirá tener la circuitería digital más sofisticada del universo para reproducir los matices más sutiles de la música si los circuitos encargados de alimentarlos son de baja calidad, es decir, que la señal que suministran es poco estable y/o ruidosa. Por lo tanto, cuanto mejores sean los transformadores, diodos, condensadores y transistores empleados en el bloque de alimentación, más limpia, generosa (léase desahogada y por tanto susceptible de satisfacer cualquier demanda de energía instantánea) será la señal que recibirán los convertidores D/A, filtros digitales, etapa de salida, etc. y mejor será el sonido final. Si además tenemos líneas de alimentación separadas (a ser posible con su propio transformador) para cada subsistema clave, mejor que mejor. Esto nos conecta con la etapa de salida analógica, que es la encargada de enviar a nuestro equipo de sonido la señal de audio ya convertida en analógica. De nuevo, si los componentes activos y pasivos involucrados son de alta calidad, el sonido será superior. Es importante destacar que tanto en la sección de alimentación, como en la de salida los componentes activos que se utilicen (para, por ejemplo, los circuitos de regulación) pueden ser de estado sólido (transistores) o válvulas de vacío.
Tenemos luego los circuitos de remuestreo, cuya presencia en los procesadores digitales de audio de última generación es generalizada. Lo que hacen dichos circuitos es, mediante “trampas” matemáticas varias, incrementar la resolución de la señal digital que les es suministrada con el fin de mejorar la calidad sonora de la misma. ¿Vale la pena el invento? Pues sí si está bien ejecutado, lo que significa disponer de potencia de cálculo por un lado y algoritmos “inteligentes” por otro que sean capaces de “predecir” las características de los datos a “crear”. Así, los remuestreadores (“upsamplers” o “resamplers”) aumentan, vía procesado digital de señal (DSP), la resolución correspondiente a 16 bits de un CD a la equivalente a los 24 bits que pueden manejar los convertidores D/A al uso, pero también incrementar la de 24 bits de una grabación “Studio Master” hasta 36 bits (es lo que hace el sensacional Esoteric Grandioso D1) para buscar un no va más que no siempre se percibe con facilidad. En el fondo, sucede como los escaladores de vídeo: si la señal de base es muy mediocre, ni siquiera el mejor remuestreador de la galaxia podrá arreglarla, aunque mejoras palpables sí aportará.
Sin olvidar la importancia de los acabados
Nos queda por comentar un único punto: la construcción mecánica. Algunos dirán: ¡Pero si se trata de electrónica, de ceros y números! Y, sí, parece que en principio debería haber una “igualdad” indiscutible entre procesadores digitales de audio si los mismos han sido correctamente diseñados y los componentes empleados son de alta calidad. Pues no, el tema no es tan fácil. Como aparatos complejos que son, los procesadores digitales de audio pueden verse afectados por interferencias tanto internas como externas, léase ondas eléctricas o magnéticas, vibraciones, etc. En consecuencia, si separamos los circuitos correspondientes a cada subsistema y aislamos a nivel mecánico y eléctrico a componentes como el transformador de alimentación, las mejoras se harán notar. Si además el chasis es de gran masa y está construido con materiales no magnéticos en configuraciones anti-resonantes, la cosa mejorará todavía más. Y si la totalidad del conjunto descansa sobre pies diseñados específicamente para evacuar cualquier posible vibración a la vez que desacoplarlo por completo del ambiente circundante, es decir, la sala de escucha, conseguiremos un “plus” de calidad.
¿Algo más? Ya puestos, es interesante recalcar que un buen visualizador de funciones se agradece, así como una buena parrilla de opciones de funcionamiento, léase un panel frontal y un mando a distancia con posibilidades de gestión bien definidas o, para rizar el rizo, una sección de salida con nivel (volumen) variable para conectar nuestro procesador directamente a una etapa de potencia (nunca se sabe).
Hay procesadores digitales de audio para todos los gustos y, por fortuna, para todos los presupuestos. Los modelos que mencionamos a continuación destacan por su elevada musicalidad, siendo asimismo los mejores del mercado dentro de sus respectivas categorías. Así, como punto de partida tenemos el DAC Box S FL y el DAC Box DS de Pro-Ject, para seguidamente pasar a los Wadia 121 y 151. El siguiente nivel de complejidad lo encontramos el Electrocompaniet ECD-2, el Primare DAC30, el Krell Connect y el Wadia 321, productos genuinamente High End y de excepcional relación calidad/precio. A partir de aquí entramos de lleno en el mundo de las referencias con máquinas tan completas como el Audio Research DAC8, el Esoteric D-07X y el Marantz NA-11S1, mientras que el selecto universo de las referencias absolutas lo dejamos para el Audio Research Reference DAC, auténtico monumento de la ingeniería electrónica al servicio de la reproducción musical a tamaño natural. Es importante recalcar que algunos de los modelos citados –el Connect, el NA-11S1 y el Reference DAC sin ir más lejos- son también “streamers” (o sea que pueden reproducir directamente archivos musicales procedentes de Internet), opción que, en principio, parece consustancial a todo procesador digital de audio pero que en realidad no tiene por qué ser así. Y aquí terminamos nuestra “lección” sobre audio digital. Confiamos sinceramente en que haya sido de su agrado y, por supuesto, que les sea útil cuando decidan incorporar un procesador digital de audio a su equipo de reproducción musical.

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