La acepción “frecuencia de muestreo” se refiere al número de veces por segundo que cambia el nivel de una señal digital; esos miles de cambios por segundo se convierten en las ondas sonoras que identificamos como música.
Si trabajas a 44.1kHz, significa que hay 44.100 samples (muestras) por segundo. Esta cifra se ha convertido en un estándar para la mayoría de los proyectos de creación musical. No sólo es la misma frecuencia utilizada en el sistema de CD-Audio, sino también la más baja capaz de reproducir todo el espectro de frecuencia al que el oído humano es sensible: desde unos 20Hz hasta los 20kHz. Pero hay ciertas limitaciones al utilizar una frecuencia que sólo cubre el rango audible.
La frecuencia más alta reproducible es la mitad de la frecuencia de muestreo empleada, lo que se conoce como la frecuencia Nyquist. Si utilizamos una frecuencia de muestreo de 44.1kHz, obtendremos una frecuencia Nyquist de 22.050Hz, que estará justo por encima de nuestro umbral de audición.
Cuando el sonido alcanza esa frecuencia, se dedican menos samples a reproducir su particular forma de onda, y en la propia frecuencia Nyquist, cualquier forma de onda sólo puede ser representada por un patrón repetitivo de samples graves/ agudos. Por suerte, los interfaces de audio utilizan en su salida un filtro de reconstrucción que dibuja una especie de curva a través de los samples, originando una suave onda de seno en este caso.
Por tanto, cuanto más cercana esté la afinación de un sonido a Nyquist, más senoidal sonará. De todos modos, es discutible si la diferencia es detectable, ya que los armónicos adicionales que constituyen una onda, por ejemplo, cuadrada o en diente de sierra con una afinación cercana a Nyquist, suelen estar por encima de nuestro rango auditivo.
Al límite
Por tanto, en teoría, cualquier frecuencia por encima de Nyquist “desaparecería” o sería ignorada por un sistema digital. Pero, en la práctica, no es así, y se produce el fenómeno (poco musical) del aliasing. Piensa en esas películas de baja resolución en donde las ruedas de un vehículo, al girar de forma más rápida que el rango de fotogramas (frames), parece que giran en la dirección inversa –es el aliasing. Si el vehículo se mueve incluso más rápido, parecerá que las ruedas se detienen, para después moverse hacia delante de modo lento, etc. Es lo que le ocurre al audio cuando una onda sonora oscila más rápido que Nyquist.
Las tarjetas de audio cuentan con filtros en sus entradas para deshacerse de cualquier frecuencia que produzca aliasing al grabar; pero éste podría ocurrir dentro del ordenador, cuando sintes y efectos tratan de generar esas frecuencias de forma inadvertida, y éstas se “reflejan” alrededor de la frecuencia Nyquist, convirtiéndose en tonos no musicales.
Analízalo
Las imágenes de la parte superior ilustran un análisis de espectro en frecuencia de lo que ocurre cuando un sampler (de no muy buena calidad) reproduce una onda senoidal en frecuencias que van aumentando. A 44.1kHz, los tonos “se apartan” de Nyquist para ser audibles, y luego vuelven a agruparse ¡para escalar de nuevo en el rango de frecuencia! Pero si empleásemos 96kHz, el aliasing no se produciría hasta llegar a los 48kHz, lo que estaría muy por encima de nuestro rango auditivo. En la práctica, muchos plug-ins emplean técnicas para minimizar el aliasing (lee el apoyo del final, Oversampling), con resultados mucho menos exagerados que los aquí presentados.
Hay que considerar un último dato. Algunos efectos, como EQs y filtros, tienen una respuesta en frecuencia sesgada al aproximarse a Nyquist. Al utilizar índices más altos, su respuesta se mantiene sólida a lo largo del rango audible.
Parece, por tanto, que el uso de frecuencias de muestreo más altas arrojaría diversos beneficios; pero hemos preguntado a unos cuantos productores sobre sus frecuencias de muestreo más utilizadas, y la mayoría señaló 44.1kHz como la opción más sensata. Algunos citaron razones como la incompatibilidad de ciertos plug-ins con mayores frecuencias de muestreo, más castigo para la CPU y más necesidad de espacio para almacenamiento; también nos recordaron que cuando les entregan archivos para un proyecto (como una remezcla, por ejemplo), suelen estar a 44.1kHz.
d’n’b a 88.2kHz
El productor Gavin Price, más conocido como el artista de d’n’b Influx UK (myspace.com/influxuk), no comparte esa tendencia, y utiliza una frecuencia de 88.2kHz. Pero, ¿realmente se nota la diferencia? “Depende de la calidad [del plug-in]”, nos dice. “Lo ideal es que muestree internamente a 96kHz o más, para enviarlo más tarde a tu frecuencia escogida, tras ser procesado. Algunos plug-ins como UAD Pultec EQ lo hacen; y algunos de estos algoritmos de filtrado son mejores que otros –uno malo introducirá artefactos de aliasing y distorsiones en el espectro audible. Por lo que, si tu sistema está ajustado a, por ejemplo, 88.2kHz o 96kHz, se evita el aliasing… o, mejor dicho, se aparta del rango auditivo”.
“Creo que todos nos acostumbramos a pequeños incrementos en la calidad de sonido”, continúa. “En los 60, los equipos no tenían tanta fidelidad como hoy. Pero el público disfrutaba con Elvis, The Beatles o James Brown. Hay que seguir progresando, pero lo más importante es la música –que el oyente perciba la diferencia, depende de su equipo y de sus oídos. Si hoy pones a alguien una mezcla a 44.1kHz, y mañana vuelves a enseñársela a 88.2kHz, no apreciará la diferencia. Pero está ahí, y deberíamos aprovecharla”.
La verdad es que Gavin está en lo cierto. Hoy, muchos se limitan a escuchar MP3 en auriculares de dudosa calidad. Es más que probable que en el futuro se ofrezcan frecuencias de muestreo mucho más altas, pero, por el momento, la gente se conforma con un sonido imperfecto.
Oversampling
Muchos plug-ins utilizan una técnica llamada oversampling –emplean un índice más alto de procesamiento interno que la aplicación anfitriona, mejorando así la calidad de sonido, aunque ello supone más carga para la CPU.
ArkeCode VST Oversampler (chris.r.walton.googlepages.com) es un wrapper que te permite utilizar casi cualquier plug-in VST con el doble de oversampling. “La idea [para algo así] no es muy actual; pero nadie la había llevado a cabo”, explica Chris Walton de ArkeCode. “He empleado un enfoque que permite al plug-in hablar con el anfitrión de forma directa, y además, hay mensajes que el wrapper atrapa y modifica de modo adecuado”.
“En mi opinión, aspectos como la distorsión, la modulación en anillo o la síntesis FM con mucha modulación sólo pueden evitar el aliasing a través del oversampling. Es muy útil para reducir el aliasing, a la vez que para mejorar la respuesta de EQs y filtros a frecuencias muy agudas –hay plug-ins que utilizo mucho, a los que aplico el wrapper, como el gran sinte gratuito NEOkILLER X2”.
“En un futuro, me centraré en un oversampling multiplicado por cuatro”, nos confiesa Chris. “Me encantaría que los anfitriones incluyesen un oversampler al cargar sus plug-ins, que tuviese un sencillo interruptor en el panel gráfico. Así podrían acometer optimizaciones en las cadenas de plug-ins, de las que mi wrapper no es capaz”.