Grabación de audio analógica y digital: consideraciones y comparaciones
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Pianista, compositor, arreglista, ingeniero de sonido, escritor, bloguero
Alessandro Fois es músico, compositor, pianista, arreglista e ingeniero de sonido. Desde 2018, también es escritor, bloguero y webmaster. Actualmente reside en Ivrea (Turín) donde, además de las actividades anteriores, gestiona Lycnosel estudio de audio, vídeo y servicios web, y el estudio de grabación Estudio de grabación Glamour.
Audio analógico y digital
No reconciliado es el debate en curso entre los partidarios de laanalógico y los de la digital.
Si puede servir de referencia, no me importa citar la opinión de un músico considerado uno de los más grandes directores de orquesta de todos los tiempos: Herbert von Karajan, que ya en los años 80 afirmaba con firmeza la absoluta superioridad del digital para reproducir los infinitos matices tonales y dinámicos de la gran orquesta sinfónica.
Sin embargo, planteada en términos de calidad absoluta, la pregunta tiene poco sentido, ya que los procesos de audio digital y analógico son sencillamente diferentes y ambos tienen sus pros y sus contras.
Mediante una simple comparación directa entre ambos mundos, podremos afirmar algo más, como veremos.
Antes de seguir, subrayemos que, aparte de la comparación de calidades, los mandos digitales del DAW nos proporcionará algunas ventajas prácticas incuestionables que no se pueden conseguir en el entorno analógico:
- costes de compra significativamente más bajos
- sin desgaste y sin tiempo ni coste de mantenimiento
- ahorrar espacio en el estudio
- tiempos de conexión reducidos y sin necesidad de cableado
- menor riesgo de averías, que pueden resolverse con un simple reinicio
- posibilidad de replicar infinitas "instancias" del mismo plugin en la misma sesión de trabajo (por ejemplo: compro 1 y utilizo 100 al mismo tiempo)
- almacenamiento de infinitas memorias de ajuste
Alta definición digital
Comparación de la definición y la dinámica durante la grabación
Empecemos con una comparación entre analógico y digital basada en dos parámetros muy importantes, como son la definición y la dinámica, que se pueden encontrar durante la grabación multipista y durante la producción de másters.
Antes, sin embargo, permítanme hacer algunas aclaraciones:
Es necesario disipar la idea "absoluta" de que lo analógico carece de "resolución" o "definición" de tipo limitado, por elevada que sea. La supuesta "continuidad de la información magnética" de la cinta analógica es una idea abstracta que sólo adquiere significado conceptual en contraste con el método digital, ya que no tiene correspondencia en el mundo real. De hecho, el óxido de hierro, que permite el almacenamiento magnético de la información sonora, está compuesto de gránulos microscópicos cuyo tamaño es, de hecho, una "medida de resolución", de forma diferente pero análoga a la digital.
La demostración empírica de la influencia de lo anterior se puede ver comparando los resultados que se pueden obtener utilizando diferentes velocidades de funcionamiento de la cinta magnética: las velocidades más altas, de hecho, mejoran la linealidad de la respuesta especialmente a altas frecuencias, así como mejoran perceptiblemente la fidelidad general; esto sucede porque con cada duplicación de la velocidad, se duplica el número de informaciones magnéticas leídas por el cartucho; que es algo análogo a lo que sucede en el dominio digital con la duplicación de la frecuencia de muestreo.
Sin embargo, la "definición" de lo analógico se comporta de forma diferente a lo digital, ya que el almacenamiento de la información magnética no es tan esquemático como en lo digital: una disminución de la velocidad de funcionamiento de la cinta corresponde a una disminución de la fidelidad no lineal, lo que se traduce en una deformación del sonido, que seguirá siendo "escuchable" y no "granulado", así como "ausente" en las frecuencias altas, como ocurriría en lo digital al bajar la frecuencia de muestreo a sólo 24 Khz o incluso 12 Khz.
Sin embargo, en digital con frecuencias de muestreo a partir de 44,1 Khz, las comparaciones de fidelidad entre ambos sistemas adquieren un mayor significado práctico.
MÁSTER EN PRODUCCIÓN
ANALÓGICO
A maestro grabado en cinta estéreo analógica con 1/2 pulgada de ancho a alta velocidad (30 IPS), utilizando así 1/4 de pulgada para cada pista mono), produce excelentes resultados en términos de definición y buenos resultados en el área de la dinámica.
N.B.
30 IPS = 30 pulgadas por segundo = aprox. 76,2 cm por segundo
DIGITAL
Para alcanzar un nivel de definición diferente, pero de hecho comparable al anterior, será necesario muestra digitalmente en 24 bits a una frecuencia de 96 Khz.
De este modo, en digital se obtendrán resultados muy similares en cuanto a definición, pero claramente superiores en cuanto a dinámica debido al mayor espacio dinámico determinado por la profundidad de bits.
GRABACIÓN MULTIPISTA
ANALÓGICO
También se pueden obtener muy buenos resultados, aunque algo inferiores en cuanto a dinámica y definición, trabajando con mucho cuidado y pericia durante la grabación analógica multipista en cinta magnética de 2 pulgadas (24 pistas en 2 pulgadas = 1/12 de pulgada para una pista mono) a una velocidad de 15 IPS (velocidad no siempre utilizada, a la que se solía preferir la de 7,5 IPS, para economizar en el tamaño del 50% el coste muy considerable de las cintas magnéticas de este tipo). .
La reducción de la velocidad disminuyó la definición y, sobre todo, el espacio dinámico en términos de relación señal/ruido.
En tales sistemas, la diafonía causada por la concurrencia de pistas en la cinta aumenta en comparación con la diafonía menos significativa presente en la cinta maestra; sin embargo, hay mantiene a un buen nivel .
Para mantener el nivel de ruido relativamente bajo y aumentar el espacio dinámico efectivo, a menudo se utilizan procesos de reducción de ruido y, cuando es posible, se tiende a llevar el nivel de grabación hasta los valores más altos de la tolerancia sostenible por la cinta digital, lo que confiere al sonido un color inducido por la saturación progresiva, capaz de modificar y, en cierto sentido, enriquecer su contenido armónico, lo que a menudo se considera un mérito, pero no siempre.
Un método para disminuir la diafonía es utilizar las bandas laterales de la cinta para las fuentes más delicadas, y también evitar colocarlas junto a otras con gran energía y rango de frecuencias similar (por ejemplo, a veces se solía utilizar las pistas 01, 02 y 03 de la grabadora de 24 pistas para el HH y los platillos, dejando la pista 04 vacía y continuando desde la pista siguiente con las fuentes más energéticas, como el redoblante, el bajo, etc.).
DIGITAL
En el ámbito de la definición pura, grabando digitalmente a 24 bits - 48 Khz, se podría argumentar que los resultados serán ligeramente inferiores a los analógicos grabados a 15 IPS, o ligeramente superiores si se graba a 7,5 IPS).
Lo digital superará a lo analógico en la percepción de la definición mediante sesiones multipista de 96 Khz.
En cuanto a la dinámica, la digital de 24 bits o más será significativamente superior, ya que permite un manejo más "relajado" de los niveles durante la manipulación del audio, gracias al rango dinámico casi libre de ruido.
La diafonía digital es inexistente o casi inexistente, ya que sólo puede producirse durante la conversión A/D, y sólo en caso de grabación simultánea de varias pistas.
El digital, por su propia naturaleza, es lineal en todos los niveles de grabación y, por tanto, no ofrece la posibilidad de crear una saturación progresiva en función de los niveles de grabación (lo que también puede tener un valor creativo).
A cambio, ofrece una mayor fidelidad en términos de una mejor correspondencia con el sonido original tal y como se grabó.
Muestreo
El muestreo a 48 Khz resolvió algunos de los problemas impuestos inicialmente por los 44,1 Khz; más tarde, con 96 Khz, se optimizó aún más el muestreo durante los procesos de producción.
Sin embargo, en opinión de muchos ingenieros de sonido, la ventaja que ofrece el muestreo a 192 o 384 Khz es más virtual que real: estos sistemas ofrecerían poca o ninguna ventaja apreciable, al tiempo que restarían grandes recursos de potencia al sistema, tanto en grabación como en procesamiento.
Por otro lado, el uso de archivos de 88,2 Khz y 96 Khz tiene su razón de ser, sobre todo en las fases de manipulación del audio, mientras que puede resultar excesivo para los archivos de usuario final.
Bits y dinámica
Evaluamos mejor el espacio dinámico útil.
Sistemas digitales en 16 bits ofrecer un rango de 96 dbigual o ligeramente inferior a la del analógico profesional, que en su punto álgido, gracias a la considerable tolerancia del soporte magnético, podía darnos algunos db más.
Sin embargo, esta ventaja de lo analógico es teórica, debido al mayor nivel de ruido asociado a la grabación analógica, que resta varias decenas de db al rango dinámico en el extremo inferior.
Relación señal/ruido
En pocas palabras, las mejores máquinas analógicas profesionales son capaces de reproducir un relación señal/ruido (relación señal/ruido) fluctuando entre 55 db y 73 db, dependiendo de la calidad de la cinta y de la grabadora, de la anchura de la banda magnética de la cinta y de la velocidad de funcionamiento utilizada.
Mediante circuitos Dolbyutilizado principalmente durante el grabación multipista pero a veces también durante el masterización a pista estéreoel relación señal/ruido podría incrementarse en unos 10-12 db, lo que daría como resultado una dinámica utilizable de hasta 85 db, que es notable pero sigue siendo inferior a la de los sistemas digitales de 16 bits.
La llegada de los 24 bits
Con la llegada de la tecnología de 24 bits, el proceso de producción de audio digital dio un gran paso adelante.
De hecho, cada bit puede codificar 6 db de rango dinámico, lo que significa que con 24 bits tendremos 48 db más de rango dinámico frente a los 96 db del "sistema" de 16 bits, para un total de 144 db útiles.
Esto permitió anular prácticamente todo ruido de fondo inducido por el propio proceso de muestreo (salvo las imperfecciones de los convertidores A/D, en función de la calidad), lo que nos permitió operar con niveles incluso bastante más bajos de lo habitual, también para prevenir cualquier riesgo de clipping accidental y evitar efectos de saturación no deseados.
Otras ventajas llegaron con la introducción del daw de 64 bits y la codificación en coma flotante.
Estos sistemas estarían equipados con un rango dinámico teóricamente alto, pero aún tendrían que enfrentarse a sistemas de conversión A/D y D/A de 24 bits.
Por lo tanto, esto no produce un aumento apreciable de la calidad o la dinámica en el archivo producido, sino que optimiza el tratamiento de la dinámica durante el procesamiento de audio con el fin de
- Evitar los recortes durante el renderizado
- Reducir en gran medida los errores de redondeo numérico necesarios durante el procesamiento de la señal.
- permitir que el daw y los plugins de 32 o 64 bits funcionen de forma "nativa", evitando el clipping (N.B.: en la práctica experimental, esto es siempre cierto en los plugins "precisos" de 32 o 64 bits, según el caso, mientras que no siempre es cierto en muchos plugins "de color", como algunos ecualizadores y compresores de emulación)
La cadena de audio de calidad
Para mantener un alto nivel de calidad, cada eslabón de la cadena digital debe estar libre de fallos:
- instrumentos virtuales
- Convertidores A/D y D/A
- DAW
- plugins
- otros posibles elementos relacionados
Además, otro elemento importante, aparte de la calidad individual de los componentes, es la optimización de la compatibilidad entre ellos en el ámbito de la frecuencia de muestreo y el número de bits.
Cada uno de ellos debe ofrecer una calidad muy alta, y la sesión de trabajo debe ajustarse a un valor mínimo de 44,1 Khz o 48,0
Si los recursos lo permiten, aún mejor a 88,2 o 96 Khz.
Lo anterior, muestreando a 24 bits o más, pero conservando las convenientes ventajas de la gestión dinámica de recursos.
Aliasing
Para evitar o mitigar el problema del aliasing, todo buen convertidor A/D debería estar equipado con un filtro anti-aliasing en la entrada. En su defecto, el uso de un filtro de paso bajo con una pendiente muy pronunciada, colocado entre la fuente de entrada y el convertidor, podría resolver el problema.
Por supuesto, esta solución limitará la respuesta en frecuencia del programa de audio dentro de los límites de la audibilidad, lo que tiene sus pros y sus contras, que expongo a continuación:
PRO - en sistemas capaces de muestrear y reproducir correctamente frecuencias superiores a la banda audible, que el filtro antialiasing incorporado limitará a 96 y 192 Khz (según el sistema utilizado), las frecuencias ultrasónicas pueden contribuir a obtener reacciones sustractivas en la zona audible similares a las que se producen en acústica, ayudando a colorear el sonido de la banda audible de una forma más natural, gracias a la aportación de frecuencias y batimentos que de otro modo se perderían
EN CONTRA - en el mismo muestreo de alta frecuencia, el ingeniero de sonido no tendrá ningún control acústico sobre las distorsiones de alta frecuencia inducidas en la banda inaudible, que podrían producir (por sustracción) armónicos indeseables en la zona audible, creando una degradación considerable de la calidad de audio, tan insidiosa como intolerable.
Una acción antialiasing más eficaz se consigue mediante un filtro antialiasing combinado con un proceso de sobremuestreo, ofrecido por conversores y plug-ins, que siempre es aconsejable cuando se dispone de ellos.
Distorsión entre muestras y sobremuestreo
Hablando de aliasingsabemos que el convertidores utilizan un proceso de interpolación entre dos muestras contiguas, con el fin de recrear una simulación de valores de muestreo continuos, similar al sistema analógico.
Esto produce un redondeo al alza de los valores de intensidad de dos muestras adyacentes.
Por lo tanto, se entenderá claramente que, al llevar una señal digital a valores cercanos o iguales a 0 db, elinterpolación creará una distorsión.
Este riesgo será tanto mayor cuanto menor sea la frecuencia de muestreo del muestreo (y por tanto su resolución), obligando al sistema a producir curvas de interpolación más amplia para compensar una mayor distancia entre las dos muestras contiguas.
Además, ciertos procesos de manipulación de audio pueden crear picos tan rápidos que superen el punto de recorte digital.
N.B.
Ambos riesgos son especialmente delicados cuando se exporta un archivo de audio tras un proceso de masterización.
E incluso al convertir y reconvertir un máster a y desde un formato de audio que utilice procesos de compresión de datos (mp3, aac, etc.), será posible sobrepasar accidentalmente el límite de recorte.
DC offset
En la grabación de audio, un DC offset es una característica indeseable de un sonido grabado.
Se produce en la captación del sonido, antes de que llegue a la grabadora, y a veces está causada por equipos analógicos obsoletos, defectuosos o de baja calidad.
L'offset provoca la centro "de equilibrio" de la forma de onda no está a 0 db, sino a un valor ligeramente superior o inferior.
Esto podría causar dos posibles inconvenientes:
- recorte de picos, si se ha elevado la base de la forma de onda; por ello, el primer consejo es controlar los niveles del programa de audio ya durante la grabación, para evitar distorsiones inesperadas
- una distorsión de baja frecuencia
Una vez digitalizado en una pista de audio, el inconveniente debe eliminarse mediante una función Daw especial, si existe (Eliminación del desplazamiento de CC).
Normalmente, esta función también nos permitirá analizar un archivo "sospechoso" para diagnosticar y eliminar el problema.
Si falta el daw, la aplicación de un filtro pasa alto con un corte drástico por debajo de la banda audible (20 hz o incluso mucho menos) debería en cualquier caso eliminar el problema.
Además del riesgo de recorte, la presencia de DC offset también podría afectar a la respuesta de un compresor dinámico, por lo que siempre es una buena idea retirarlo lo antes posible.
La prueba Montgomery
He aquí un breve resumen de una investigación realizada por laingeniero Christopher Montgomery (creador del OGG y un gran estudioso del muestreo de audio y la percepción acústica), que consistió en realizar numerosas pruebas a lo largo de todo un año, con la participación de un buen número de audiófilos, entre los que se encontraban varios "iniciados".
El objetivo de la prueba era comprobar si un buen número de oyentes experimentados eran realmente capaces de distinguir en elescucha comparada entre archivos de audio que contienen el mismo programa de sonido pero muestreado a frecuencias de muestreo diferentes.
RESULTADO DE LA PRUEBA
Ninguno de estos oyentes experimentados fue capaz de distinguir con fiabilidad diferencia alguna entre los archivos de audio procedentes de fuentes muestreadas en muy alta definición y los convertidos a partir de ellas con distintas combinaciones de frecuencia y número de bits.
En cuanto a la bithay que dejar claro que el procesado de un archivo de audio lo somete a pérdidas de dinámica, por lo que es recomendable trabajar siempre con un número elevado de bits, permitiendo así a los procesos un amplio margen de tolerancia, para evitar cualquier riesgo de distorsión.
La reducción de la definición a 16 bits ahora sólo es tolerable al final del trabajo, mediante una adecuada dithering que minimice cualquier desventaja inducida por la conversión final.
Resumen final
- será suficiente utilizar las frecuencias de 44,1 o 48 Khz tanto en el procesamiento de audio como en la producción de archivos de audio para el usuario final
- si los recursos del sistema de grabación y tratamiento de audio lo permiten, será aconsejable utilizar 88,2 o 96 Khz durante la producción y posterior manipulación del audio, mientras que frecuencias más altas resultarían excesivas
- en particular, los procesos de masterización, que no requieran un gasto muy elevado de recursos daw, deberían realizarse en sobremuestreo, con frecuencias dobles a las de la mezcla
- el uso de 24 bits o más será indispensable durante la manipulación de audio y para la exportación de un master de archivo, mientras que su uso puede considerarse opcional durante la exportación de ficheros destinados al usuario final, para cuya operación 16 bits serían absolutamente suficientes
- el uso de sistemas de coma flotante es siempre aconsejable para que la gestión de capas en el daw sea más práctica, rápida y segura
En cuanto a las frecuencias de muestreo de los sistemas de 176,4, 192, 352,8 y 384 Khz, dada la falta de información sobre la calidad que surgió durante las pruebas, el propio Montgomery decretó su dudosa utilidad.
El sonido
Utilizando un número apropiado de bits y frecuencias de muestreo adecuadas para digital, ya no es posible definir ninguna superioridad entre digital y analógico en el ámbito del sonido puro, ya que ambos ofrecen ventajas y criticidades muy diferentes y, por este motivo, difícilmente conmensurables. No obstante, a continuación intentaremos resumir sus diferencias características
- Digital:
- Limpieza y claridadLos sistemas digitales suelen producir grabaciones muy limpias y claras, casi sin ruido de fondo.
- LealtadReproducción de alta fidelidad del sonido original, con una decoloración o alteración mínimas.
- DinámicaAmplio rango dinámico, especialmente con formatos de 24 bits o superiores. El rango dinámico de las fuentes se respeta fielmente
- Rustle: El ruido de fondo del propio sistema es inexistente, aunque en la práctica puede ser inducido en una proporción muy pequeña por los convertidores de entrada y salida.
- Analógico:
- Calidez y carácterLas grabaciones analógicas suelen describirse como más "cálidas" y "llenas", con una cierta coloración del sonido que puede resultar estéticamente agradable, aunque en realidad se trata de una alteración, debida a elementos que no tienen nada que ver con las fuentes originales, sino inducidos por las fluctuaciones de la cinta y el proceso de distorsión armónica de la cinta y el equipo.
- Saturación natural: Cuando la cinta se sobrecarga, produce una saturación armónica que muchos encuentran musicalmente agradable.
- Dinámica: La gama dinámica suele ser más limitada que en digital; a valores dinámicos altos, las fuentes tienden a comprimirse ligeramente debido tanto a la saturación relativa de los preamplificadores como al "esfuerzo de contención dinámica" de la cinta magnética.
- CrujidoEl ruido de fondo (como el siseo de la cinta) puede ser más perceptible, pero cuando está por debajo del nivel audible contribuye a colorear el sonido, que resulta así más sucio pero también enriquecido en plenitud tímbrica.
El futuro de lo digital
La historia de todas las tecnologías nos enseña que los procesos tradicionales alcanzan un ápice infranqueable de evolución, mientras que los nuevos procesos dan sus primeros modestos pasos.
Es el caso de la tecnología analógica que, en el momento de la aparición de la digital, era indiscutiblemente superior a ésta en casi todos los aspectos.
En los últimos años, hemos asistido a un flanqueo cualitativo de ambas tecnologías, aunque con diferencias que sugieren la posibilidad de una interacción inteligente entre los dos mundos.
En el futuro, será inevitable que lo digital sustituya casi totalmente a lo analógico, ya que cada vez podrá emular mejor sus cualidades y su carácter (ya lo está haciendo), al tiempo que desarrollará otras nuevas y exclusivas, regidas por las indudables y considerables ventajas prácticas inherentes a la gestión digital.
Mil son las "leyendas urbanas" que acompañan a tantos equipamientos tradicionales que, cuando están dotados de una calidad indudablemente excelente, a menudo se consideran "mitológicos", superando a veces la realidad objetiva por el mito.
Más allá de la calidad, el color especial de un ecualizador hardware es algo único, al igual que la reactividad progresiva inducida por un procesador dinámico de válvulas.
Esto justifica el afecto y el culto de muchos ingenieros de sonido, que siguen prefiriendo su uso.
La calidad y el éxito de los procesadores analógicos de gama alta también se ven confirmados por el esfuerzo de muchos diseñadores de software por emular los dispositivos de hardware más célebres diseñándolos en forma de plugin, con resultados a veces sorprendentes.
Una opinión personal
Al haber podido trabajar en la grabación analógica al principio de mis experiencias, comprendo que a muchos ingenieros de sonido les guste la dimensión sonora determinada por la cinta magnética y los procesadores de hardware.
Aquí, sin embargo, cualquier comparación honesta suele estar distorsionada por las preferencias individuales, mientras que lo que cuenta es la búsqueda de una calidad objetiva orientada al objetivo que se quiere alcanzar.
En cuanto al procesamiento, he tenido varias oportunidades de hacer comparaciones directas entre el rendimiento de algunos de los mejores procesadores analógicos y los mejores plug-ins digitales instalados en las mejores DAW.
A menudo prefería el digital en el ámbito del control tonal y a veces también en el del control dinámico, mientras que en otros casos ocurría lo contrario.
En general, podría afirmarlo:
Los ecualizadores digitales precisos suelen ser preferibles en el ámbito de la ecualización quirúrgica, por ejemplo, durante las fases preliminares de ecualización destinadas a limpiar el sonido de resonancias no deseadas, debido a su precisión milimétrica para localizar y controlar el espectro tonal de forma muy selectiva, sin introducir ningún tipo de coloración; también suelen ser preferibles en las operaciones de coloración tonal pasiva, es decir, cuando se utilizan para atenuar un grupo de frecuencias.
en función de la coloración tonal activa, es decir, cuando se intenta amplificar una gama tonal, a menudo obtengo resultados más satisfactorios con ecualizadores analógicos, pero también con sus emuladores digitales (suelo utilizar Neve y Pultec), algunos de los cuales ahora también dan lugar a resultados impresionantes en el ámbito de la correspondencia con el modelo de hardware correspondiente.
En el ámbito dinámico, quizá podría decir que los compresores digitales precisos permiten un control detallado y neutro de la dinámica general de las pistas, mientras que los compresores analógicos y sus emuladores digitales, aunque menos precisos, tienden a suavizar las angulaciones dinámicas de forma más "adaptable" y enriquecen el espectro armónico de forma modulada, contribuyendo a un sonido rico, arenoso y cálido.
Algunas valiosas máquinas analógicas también tienen su propio "color", único y agradable, que algunos de los emuladores más exitosos en forma de plugin nos han devuelto en parte.
En consecuencia, tal y como están las cosas, la elección dependerá del caso concreto que se vaya a tratar, del gusto personal, del presupuesto disponible y de la capacidad para manejar los distintos problemas inherentes tanto a lo digital como a lo analógico.
Como de costumbre, la ausencia de prejuicios será la mejor guía para las elecciones y permitirá construir un montaje "mixto", que incorpore algunos elementos analógicos en un contexto digital moderno.
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