Distorsión Digital

Los tipos de distorsión digital suelen ser resultado de limitaciones en la profundidad de bits y la frecuencia de muestreo. Al reducirse, se produce aliasing, recorte, modelado de onda y otros tipos de distorsión comunes. Para evitarlos, podemos aumentar la frecuencia de muestreo mediante sobremuestreo y la profundidad de bits, grabando al menos 16 bits.

Distorsión de recorte (Clipping)

Si tu intención es buscar un sonido con distorsión armónica, el "clipping" o distorsión digital, es uno de los errores, más comunes que se cometen. No suena cálido, por lo contrario es molesto e irreparable. Por eso es tan importante cuidar los niveles de grabación.

Al grabar a volumen bajo, evitas el problema de la distorsión, pero esto tampoco es bueno, porque al subir la ganancia también subirá tu ruido ambiente. Una buena señal de grabación es mantenerse entre -3dB a -4 dB, y si pisas la zona roja de tu medidor, vuelve a calibrar para encontrar ese equilibrio, y si puedes grabar a más de 16 Bit y 44.1 KHz tendrás mayor definición, pero recuerda que tus archivos de audio, también tendrán un mayor tamaño, y necesitaras más recursos de tu ordenador. Si tomas esto como una practica constante en tus grabaciones, conseguirás trabajar con más fluidez en tus mezclas. 

Distorsión de Cuantización o reducción de profundidad de bits (Bit Depth Reduction Distortion)

Reducir la profundidad de bits causa múltiples formas de distorsión, como recorte, ruido o error de cuantificación y modelado de onda cuando la frecuencia se reduce significativamente. La profundidad de bits es responsable de aproximar la amplitud de la señal: a mayor profundidad de bits, más precisa será la aproximación o recreación de la forma de onda. Cuando reducimos la profundidad de bits, reducimos el techo de amplitud, lo que aumenta la probabilidad de distorsión por recorte. Si reducimos lo suficiente la profundidad de bits, la forma de onda puede cambiar por completo debido al recorte y a las amplitudes generales no admitidas que tenía originalmente la forma de onda.

Digamos que cuando conviertes un archivo desde una resolución de 24 a 16bit, tu software de audio digital elimina (o «trunca») los últimos 8bit y redondea los datos para ajustarlos al menor número de dígitos disponibles. Este proceso se conoce como «cuantización». Aunque es un proceso diferente al de cuantizar notas MIDI en un secuenciador, es similar en concepto. En una secuencia MIDI, cuando tomas una frase de semicorcheas y la cuantizas a corcheas, tu DAW tiene que reasignar las semicorcheas que aún no caen sobre una subdivisión de 1/8 de nota a la corchea más cercana. Así que la resolución musical se ve reducida.

Cuando tu DAW o editor cuantiza la resolución al convertir el audio de 24 a 16bit (o desde 32 a 24bit, o cualquier otra reducción similar), hay muchos menos pasos disponibles para asignar los niveles de amplitud. Y como resultado, el redondeo puede causar un fenómeno llamado error de cuantización (también conocido como «distorsión de cuantización» o «distorsión de truncamiento»), y éste se manifiesta como ruido o distorsión de bajo nivel.

Tu música generalmente enmascara este resultado, pero a veces con audio a 16bit puedes escuchar errores de cuantización en pasajes tranquilos, o cuando la música hace fundidos de entrada o salida. La realidad es que es una forma de distorsión indeseable que casi nadie desea para su música. Algunos ingenieros aseguran que aunque no llegues a oír realmente la distorsión de cuantización, hará que la música suene más áspera en general.

Distorsión por alias (Aliasing o Fold-back Distortion)

El aliasing consiste básicamente en armónicos que se forman en el rango de alta frecuencia debido a que nuestra frecuencia de muestreo es demasiado baja para soportar esas altas frecuencias. Supongamos que usamos una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz y tenemos un armónico que llega a los 25 kHz; este rebotará hacia abajo. Dado que la frecuencia más alta admitida con esta frecuencia de muestreo es 22 500 Hz, o la frecuencia de muestreo dividida por 2, no se puede admitir la frecuencia de 25 000 Hz.

Como resultado, se "pliega" de forma igual y opuesta. El sonido de estos armónicos suele ser desagradable y puede causar cancelación de fase en otras frecuencias altas. El sobremuestreo reduce el efecto de aliasing.

Distorsión de la frecuencia de muestreo (Sample Rate Distortion)

La distorsión de la frecuencia de muestreo es muy similar al aliasing: al introducir este tipo de distorsión, reducimos la frecuencia de muestreo a propósito, reduciendo las frecuencias más altas admitidas y, en consecuencia, generando armónicos en el rango de alta frecuencia. Aunque no es un tipo de distorsión común, puede usarse de forma creativa.

Distorsión de pre-timbre (Pre-Ringing Distortion)

El pre-ringing es un término más reciente, pero se refiere al efecto que el procesamiento de fase lineal tiene sobre los transitorios. En resumen, al introducir el procesamiento de fase lineal, la señal se retrasa un tiempo determinado. Nuestro DAW intenta entonces compensar este desfase temporal. Al hacerlo, la señal original y la señal compensada por retardo chocan muy levemente, lo que causa una cancelación de fase leve pero a veces perceptible en nuestros transitorios.

Distorsión de archivos con pérdida

Quizás esté familiarizado con el término "archivo con pérdida": se trata básicamente de un archivo MP3 o similar en el que se ha eliminado información para reducir su tamaño. Como puede imaginar, este proceso causa distorsión, que podemos emular con este complemento de códec. La principal causa de distorsión en estos archivos es la reducción de la tasa de bits. Esta tasa de bits es un múltiplo de nuestra profundidad de bits y frecuencia de muestreo; por ejemplo, 16 bits x 44 100 muestras x 2 para que la señal sea estéreo, lo que resulta en 1 411 200 bits por segundo o 1411 kbps.

Los archivos MP3 tienen una velocidad de entre 128 y 320 kbps. En resumen, para crear un tipo de archivo con pérdida, reducimos la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits, lo que provoca ruido, posible recorte, una reducción a las frecuencias altas y un posible aliasing si no se utilizan filtros.

Distorsión por pérdida de muestra (Sample Drop Out Distortion)

Si una muestra o un grupo de muestras se pierden o se eliminan durante la conversión de archivos sin pérdida a archivos con pérdida, notaremos una caída audible en la señal, similar a un clic, son los llamados dropouts.

Distorsión de codificación

El error de codificación o distorsión es otro término que quizás hayas oído. En resumen, es muy similar a la distorsión con pérdida, pero generalmente se refiere al recorte. Cuando los servicios de streaming en línea convierten archivos WAV a archivos con pérdida, reducen la profundidad de bits, lo que resulta en aproximaciones de amplitud menos precisas.

Posteriormente, los transitorios que no habrían alcanzado su máximo ahora alcanzan un límite inferior, lo que resulta en una fuerte distorsión por recorte.

Pico entre muestras (Inter-sample Peaking)

El pico entre muestras se produce cuando la forma de onda digital se convierte nuevamente en una forma de onda analógica mediante un convertidor D a A, lo que ocurre en cualquier amplificador que convierte audio digital en analógico para altavoces, auriculares, etc. Durante esta conversión, los picos a 0 dB, o cercanos a él, pueden leerse incorrectamente. Esto provoca que esos picos se amplifiquen por encima de 0 dB, lo que produce distorsión por recorte. Afortunadamente, cuanto mejor sea el conversor D-A, menos problemas habrá.

Distorsión de pico real (True-Peak Distortion)

Quizás haya notado que algunos limitadores cuentan con detección de picos verdaderos y funciones de limitación; estos fueron diseñados para reducir los picos entre muestras. Irónicamente, introducen un tipo de distorsión independiente, similar a la distorsión de fase lineal, en la que los transitorios se ven afectados mediante la cancelación de fase.

Con esto en mente, si ve un limitador con limitación de pico real, no de detección sino de limitación, es mejor desactivarlo para preservar los transitorios.

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