Picos Entre Muestras

Intersample Peaks (picos entre muestras) y dBFS+

Introducción:

Hay algunas tardes de domingo, en las cuales no para de llover, tardes realmente aburridas, que son

idóneas para ponerte un buen CD, sentarte en el sillón y escuchar tranquilamente, mientras ves como el

tiempo pasa a través de las gotas que caen en los cristales de las ventanas.

Hace poco escuchaba uno de Lenny Kravitz, uno de mis artistas favoritos, por su concepción de la música

y su sonido. Centrémonos en el sonido, ¿qué es lo que tiene el sonido de Lenny Kravitz que no tienen

otros músicos? Pues para empezar, tiene algo realmente interesante, y es que sigue utilizando bastantes

equipos analógicos en sus producciones. Y por otro lado, tiene un sonido muy abierto, un sonido sin una

excesiva compresión que hace que sus discos tengan aire y respiren por sí mismos. Pero realmente Lenny

Kravitz es un dinosaurio del sonido, es decir sigue empleando técnicas de grabación del siglo pasado en

una época, en la cual el sonido, es realmente algo secundario. ¿Es cierto que las grabaciones más añejas

son mejores que las actuales?¿ Es cierto que tiempos pasados siempre fueron mejores que los modernos?

Sí y no, la revolución digital ha permitido y facilitado a pasos agigantados, el mercado de la producción

musical, sin embargo la revolución digital, es un arma de doble filo, en la cual se pueden tener calidades

sonoras bastante superiores a las grabaciones analógicas y que sin embargo si no se tiene pleno

conocimiento del tratamiento de señales discretas se corre el riesgo de cometer aberraciones que causan

peores resultados que en el entorno analógico.

Efectivamente, la revolución digital, cuya una de sus premisas principales es obtener una calidad mayor

que la vieja grabación analógica puede producir diferentes tipos de artificios cuyos resultados son

claramente peores que una grabación analógica. Generalmente estos artificios y aberraciones, se producen

por un uso abusivo del entorno digital, en el cual mucha gente cree que una vez que se verifica el teorema

del muestreo de Nyquist, todo vale.

Uno de los grandes problemas que se producen en el audio digital, fue reportado por Thomas Lund y

Soren Nielsen ingenieros de TC Electronic, en diferentes convenciones del AES. De los artículos escritos

para el AES se deduce como debido al uso y abuso excesivo del entorno digital, se estaba

comercializando diferentes materiales digitales, que si bien poseían una distorsión inherente, al final el

oyente no se percataba de la misma, debido a que su oído ya se había educado a este tipo de distorsión.

Thomas Lund achaca esta distorsión principalmente a tres problemas:

1) El primer problema, es el abandono del entorno analógico, en todo el proceso de producción de

un material sonoro, desde que es captado hasta que es tostado en un CD. Hace 25 años la

producción del material sonoro se realizaba casi en su totalidad en el entorno analógico,

dejándose relegado el entorno digital tan sólo en el paso de la digitalización del material para ser

tostado en el CD. Los problemas que Thomas Lund muestra en su artículo, son problemas

propios de los sistemas digitales, no produciéndose intrínsecamente en entornos analógicos.

2) La masterización de los materiales sonoros, buscaban fines artísticos y técnicos, como eran

equilibrar el nivel de sonoridad de todos los temas de un CD. Desde hace 20 años hasta hoy, se

ha puesto de moda la falsa idea de que cuando un material sonoro tiene más sonoridad es que es

mejor. Esta obsesión por alcanzar el mayor nivel de sonoridad posible, produce por un lado el

abuso de equipos de dinámica digitales, los cuales son conocidos por crear diferentes tipos de

artificios, y por otro lado el aplastar la forma de onda, contra el techo de los 0 dBFS del entorno

digi 2

3) El uso de medidores de valor de la muestra instantánea, como parte de la herencia de la

producción en entornos analógicos y masters en CD o en DAT, en donde lo único que se hacía

era digitalizar el master.

Estos tres problemas, han producido que hoy en día, cuando se supone que la revolución digital, debería

aportar más calidad que los entornos analógico, es cuando sucede que se está experimentando una serie de

artificios y distorsiones que no se producían hace 25 años, y son causados principalmente por un abuso, y

una falta de conocimiento del entorno digital.

El hecho de que Lenny Kravitz grabase sus discos con diferentes equipos analógicos y que en la época de

los 90 no existiese aun la obsesión por la sonoridad, hace que los discos de Lenny Kravitz, suenen mejor

que discos producidos hoy en día. No es cuestión de que tiempos pasados fuesen mejores, es simplemente

que en tiempos pasados, las cosas se hacían de otra forma.

Definición de dBFS+ y picos entre muestras

Lund y Nielsen centran sus investigaciones en torno a los conceptos de los dBFS+ y los picos entre

muestras.

Antes de definir estos dos conceptos, debería quedar muy claro, que estos conceptos se refieren tan sólo a

sucesos que se manifiestan en el dominio analógico (continuo). En el dominio digital (discreto), por

definición es imposible que se produzcan estos sucesos, por la propia definición de los sistemas discretos.

Los dBFS+ se podrían definir como aquellos niveles de tensión de la señal reconstruida en el entorno

analógico que están por encima del valor de tensión asociado a los 0 dBFS.

Por picos entre muestras, se conoce aquellos valores de tensión que aparecen entre muestras en el

dominio analógico, tras la actuación del conversor DA, y que poseen un nivel superior en tensión a las

muestras entre las cuales aparecen. Se podría entender cualquier pico que surge entre dos muestras al

reconstruirse la señal, sin embargo el termino picos entre muestras, es utilizado básicamente para expresar

aquellos valores de tensión que se producen entre muestras con valores de cuantificación muy altos y que

van a producir la aparición de dBFS+ 3

El drama surge cuando se descubre que tanto los picos entre muestras como los dBFS+ no forman parte

directa de la naturaleza discreta de la señal muestreada pero si forman parte de la información implícita de

la señal que se reconstruirá posteriormente, por lo tanto no van a poder ser descubiertos de una forma

trivial en el dominio discreto. Visualmente, no existe la representación alguna de estos problemas en

ningún editor de audio profesional, y sonoramente los conversores utilizados en los estudios

profesionales, poseen una electrónica, diseños y fuentes de alimentación, preparados para asumir en parte

estos picos entre muestras. Sin embargo, cuando las producciones actuales son reproducidas en equipos

de gama doméstica, donde los conversores no son dedicados y forman parte de la electrónica de otros

equipos, es cuando realmente se producen las lamentaciones.

¿Por qué surgen los dBFS +?

Los dBFS+ surgen básicamente a partir de los picos entre muestras que provienen de muestras que tratan

de apurar el techo de la escala, es así de sencillo.

Cuando se muestrea una señal a una determinada frecuencia, marcada por un reloj, el sistema adquiere

muestras de tensión equiespaciadas, de tal forma que si la frecuencia de muestreo es al menos el doble de

la frecuencia máxima de la señal, según el teorema de Nyquist, se nos garantiza que si se vuelve al

dominio analógico, la señal reconstruida va a ser una réplica de la señal muestreada. Es decir toda la

información relativa a la señal, es mantenida durante el muestreo, siempre que se verifique Nyquist,

aunque en el dominio analógico se disponga de infinitos valores de tensión, y en el dominio digital tan

sólo se disponga de unos pocos valores. Sin embargo con tan sólo esos pocos valores y mediante el filtro

de reconstrucción del DAC, se podrá obtener una réplica exacta de la señal original. Toda la información

de la señal necesaria para reconstruirla posteriormente se encuentra inherentemente en la señal

muestreada.

El siguiente paso, es imaginar que entre dos muestras del dominio digital, podrán existir infinitos valores

de tensión del dominio analógico, los cuales no podrán presentar una variación en el tiempo mayor que la

mitad de la frecuencia de muestreo. Sin embargo estos valores de tensión pueden poseer mayor amplitud

que los valores de tensión de las muestras tomadas, por lo tanto a la hora de muestrear una señal es

necesario muestrearla dejando un margen con respecto al techo de la escala para de esta forma, cuando en

el filtro de reconstrucción, aparezcan niveles de tensión que estén por encima de los valores de las

muestras máximas cuantificadas, existan un margen de tensiones que el conversor DA pueda manejar

para reconstruir la señal, sin distorsionarla.

Antiguamente la única digitalización que se hacían de las señales analógicas era el paso previo a la

fabricación de los CDs, ya que incluso la masterización se hacía en magnetófonos

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