Conversores AD/DA. ¿De qué va esto?

Antes era muy sencillo la compra de un dispositívo portátil. Podíamos elegir 

entre un walkman (sonido analógico) o un discman (cd portátil y digital). Hoy en día me temo que la cosa no es tan sencilla y es que como bien sabemos, 

la oferta es amplísima y existen un montón de dispositivos y siglas (mp3, mp4, Reproductores DAC...) que hacen que poco menos uno tenga que ser un experto a la hora de adquirir un reproductor de música portátil. 

Esto es cómo todo en la vida: menos opciones mas facilidad de elección pero mas limitación y al revés, mucha oferta, dudas a la hora de elegir pero mas opciones y mas libertad. Otro debate sería si se prefiere un mundo sencillo o un mundo  mas complicado, pero eso es otra historia que dejaremos mejor, para otro día.

Un conversor o convertidor de señal analógica a digital (ADC) es un dispositivo electrónico capaz de convertir una señal analógica, ya sea de tensión o corriente, en una señal digital mediante un cuantificador, codificándose en muchos casos en un código binario (ceros y unos) en particular. Donde un código es la representación unívoca de los elementos, en este caso, cada valor numérico binario hace corresponder a un solo valor de tensión o corriente.

Este tema se puede complicar todo lo que uno quiera, ya que existén fórmulas matemáticas al respecto y distintos tipos de conversión. Para el oyente normal, no son necesarios tales conocimientos y no vamos a entrar ahí porque la cosa se complica mucho y corremos el riesgo de no aprender nada.

Bien, ya hemos definido que es un conversor de señal de analógico a digital, por lo que a continuación definiremos qué es una señal análogica y qué es una digital:

          1.  Señal Analógica: Una señal analógica es una señal que varía de forma continua a lo largo del tiempo. La mayoría de las señales que representan una magnitud física (temperatura, luminosidad, humedad, etc.) son señales analógicas. Las señales analógicas pueden tomar todos los valores posibles de un intervalo. 

Por ejemplo, la señal de un bajo, guitarra o bateria (bombo, caja, toms...) es analógica. Un pájaro piándo en la naturaleza es analógico, el ruido de una cascada...cualquier sonido que escuchemos mientras la señal no prevenga de un ordenador o un cd o de un mp3...

          2.  Señal Digital: Una señal digital es aquella que presenta una variación discontinua con el tiempo y que sólo puede tomar ciertos valores discretos. Su forma característica es ampliamente conocida: la señal básica es una onda cuadrada (pulsos) y las representaciones se realizan en el dominio del tiempo. Importante, las señales digitales no se producen en el mundo físico como tales, sino que son creadas por el hombre y tienen una técnica particular de tratamiento. Guardan y tratan la información en un lenguaje digital ( ceros y unos ).

La digitalización de las señales analógicas comienza con la toma de muestras o muestreo (sampling) en diferentes puntos a todo lo largo de la señal. A continuación se someten al proceso de cuantificación (quantification) y finalmente se codifican en forma de (ceros) "0" y (unos) "1" correspondientes al código matemático binario.

En definitiva, la señal digital es una copia de la señal analógica. Cuánto mas alto sea el muestreo, mas fiel será la señal digital a la señal analógica, por lo tanto obtendremos un sonido mas fiel. Un factor en contra de los formatos digitales, es ese sonido tan nítido y pulcro, lo que se traduce en un un sonido frio, como si todas las grabaciones hechas en un secuenciador y en el terreno digital sonasen sin vida, iguales unas a otras. En resumén, poco natural y sin personalidad.

Aquí los gustos están muy dividídos, habiendo personas que prefieren el sonido analógico (cálido) "de toda la vida" frente al sonido digital moderno, aunque éste tenga una calidad alta. De hecho muchos de los aparatos de hoy en día para tratar el sonido (como procesadores de dinámica, ecualizadores, amplificadores...) tratan de emular el sonido de aparatos antíguos, de los años 70´s dónde el sonido era gordo, cálido y con matices. Prueba un día a ponerte un vinilo en el equípo y a continuación, ponte un cd o una canción nueva que te hayas descargado de Itunes; ésta es la mejor manera de comparar el sonido analógico con el sonido digital. Solo tu puedes apreciar cual sonido te gusta mas, y es que no se trata de un exámen, te puede gustar mas un tipo de sonido que otro y eso esta bien, no hay una respuesta correcta, lo importante es lo que mas te "llegue" a ti.

Ahí esta el debate y es muy positivo que haya gustos diferentes mientras la oferta contemple ambos "mundos" y no margine a ninguno. Pero no nos desviemos del tema!.

El estándar en audio es el Cd, sonido estéreo con una frecuencia de muestreo de 44.1 Khz a una resolución de 16 bits (reproduciendo el rango de frecuencias que el ser humano es capaz de percibir), fijado por sus desarrolladores, Phillips y Sony en el año 1979. Pues bien, estos últimos años se han ido desarrollando calidades muy superiores al sonido que nos ofrece un cd normal.

Poniendo como ejemplo el Cd (soporte digital), los Bits vienen de los conversores digitales que convierten las ondas sonoras (analógicas) en bits, o lo que es lo mismo, cuánta información se captura en cada muestra (la resolución). Y los 44.1 kHz o frecuencia de muestreo, hacen referencia a la cantidad de muestras por segundo que se toman en la conversión.

Por tanto y para almacenar la música en un Cd, ésta se obtiene tomando 44.100 muestras por segundo (44.1 kHz) codificándose en un paquete de datos que emplea 16 Bits. Este soporte no permite tasas mayores.

Una vez que hemos convertido unas señales analógicas en digitales (por ejemplo nos hemos grabado un cd a partir de un cassette antiguo utilizando cualquier software de ordenador), si posteriormente queremos reproducir y amplificar estas señales digitalizadas y hacerlas audibles de nuevo, será necesario someterlas a un proceso inverso que las convierta otra vez en señales analógicas, utilizando para ello otro dispositivo denominado DAC (Digital-to-Analog Converter - Convertidor Digital a Analógico). Este dispositivo "decodifica" las señales digitales permitiendo que recupere aproximadamente la forma original que tenía la onda sinusoidal analógica antes de ser digitalizada.

Por tanto y resumiendo el proceso de Digitalización:

1.- Mediante un convertidor de señal analógica a digital convertimos las señales u ondas analógicas en información binaria o Bits (ceros y unos). Imaginemos para grabar a una vocalista, un guitarrista y un bajista en cualquier secuenciador (Logic, Cubase. Protools...) utilizando una tarjeta de sonido (ADC).

2.- Para ello podemos elegir la frecuancia de muestreo con la que vamos a muestrear las señales analógicas originales (Sample Rate). Hoy en día podemos elegir entre varias:

a). 44.1 kHz.  b). 48 kHz.  c). 88 kHz. d). 96 kHz. e). 192 kHz f). 384 kHz.

3.- También podemos elegir la tasa de bits (la resolución) de entre:

a). 16 Bits  b). 24 Bits  c). 32 Bits (flotantes).

4.- Una vez que tenemos grabado en digital el material que nos interesa, podemos hacer varias cosas con él:

a). Guardarlo en el disco duro de nuestro ordenador. Para ello da igual en que formato lo conservemos (wav, Mp3, Flac, Aiff..). Dependerá del espacio físico del que disponemos y en qué formato nos guste almacenar nuestra música.

b). Reproducirlo. Aquí tendremos que ajustar el Sample Rate y el Bit Rate o resolución al programa que tengamos para reproducir audio. Lo normal suele ser pasarlo a 44.1 kHz y a 24 Bits, que son los parámetros que la mayoría de reproductores de audio pueden reproducir, pero esto no quiere decir que no podamos reproducir el audio a parámetros superiores siempre y cuando el reproductor nos lo permita.

Es precisamente aquí dónde ha habido una revolución tremenda, ya que antes solo podíamos reproducir la música a 44.1 kHz y 16 Bits. Hoy en día disponemos de muchas opciones, ya que en el entorno digital es normal que podamos reproducir 24 Bits sin ningún problema y a frecuencias de muestreo de 88 kHz o 96 kHz, lo cual es una calidad muy alta. Imprescindible tener en cuenta el peso de estos archivos y la cantidad de megas que ocupan, ya que son terriblemente pesados. A mas calidad, mas pesa el archivo.

Para reproducir los archivos digitales necesitamos un DAC que nos devuelva las señales digitales a analógicas ya que como acabamos de aprender, este dispositivo "decodifica" las señales digitales permitiendo que recupere aproximadamente la forma original que tenía la onda sinusoidal analógica antes de ser digitalizada.

c). Grabarlo en un Cd. Para ello tenemos que ajustar el sample rate a 44.1 kHz y los bits a 16, ya que esta es la máxima calidad que nos deja éste formato.

Hay dos tipos de conversores como estamos venga ver, pero diferentes familias de aparatos que incluyen a estos y con diferentes aplicaciones:

1. Conversores DAC o ADC.
2. Reproductores portátiles de audio y video con DAC o ADC incorporado.
3. Conversores portátiles DAC o ADC.
4. Conversores DAC o ADC amplificadores de auriculares.
5. Interfaces de audio con conversores ADC y DAC.

A continuación mostraré fotos de los distintos modelos de conversores de alta definición que podemos encontrar en el mercado con su correspondiente precio.

1. Fiio X1 II: Marca de calidad muy conocida en el sector de conversores. Este modelo de reproductor portátil es capaz de reproducir un montón de formatos diferentes. Extraordinaria su relación calidad/precio, a 119 euros.

2. Sony NW-A25 HN: Otro buen reproductor portátil de la marca que inventó el Walkman a un precio asequible, disponible por unos 199 euros.

3. Astell & Kern AK Jr: Le concedieron el premio a mejor reproductor portátil de alta resolución en el 2015. Su precio es de 500 euros, pero se puede encontrar por la red a 279 euros, una autentica ganga!.

4. Cambridge Audio DAC Magic 100: Este es un DAC no portátil. De pequeño tamaño y con una excelente relación calidad/precio por 149 euros.

5. Oppo HA-2 SE: Este es un DAC (de los mas elegantes del mercado) cuya función principal es la de amplificador de auriculares. De excelente calidad y a un precio de 399 euros.

6. Ifi Nano iDSD: Ifi es una de las mejores marcas en DAC´s. No podía faltar en esta selección el conversor mas pequeño del mundo y también capaz de amplificar auriculares, y todo por un precio de 225 euros. 

Obviamente hay un montón de modelos mas en cada una de sus respectivas familias, los mostrados aquí tan solo son una pequeñisima muestra a modo de representación. 

He redundado a propósito sobre los mismos conceptos, aún a riesgo de resultar repetitivo, con el fin de que éstos queden bien claros. Espero que éste artículo os haya despejado, en la medida de lo posible, en qué se fundamenta "el mundillo digital" y sirva de introducción a los distintos tipos de conversores, sabiendo distinguir entre una señal analógica y una digital.

Si teneís algún aporte o duda, no dudeís en poneros en contacto conmigo.

Paz y amos amig@s!.