Korg MR-1


Grabador digital master portátil a 1 bit / 2.8 MHz. Entrada dual miniTRS balanceado y salida estéreo. Conector USB para transferencia de ficheros mediante software AudioGate incluido. Incluye micrófono electret. Alimentación por batería recargable de litio.

Korg ha desarrollado y está presentando una línea de grabadores digitales portátiles - los primeros en utilizar la grabación de audio a 1 bit. El MR-1 que cabe en una mano, es capaz de grabar y reproducir a 1 bit/2.8 Mhz mientras que el modelo de escritorio MR-1000 ofrece una calidad de 1 bit/5.6 Mhz, doblando el estándar de calidad DSD de la industria. Una parte integral de estos grabadores digitales a 1 bit es el software exclusivo de Korg Audiogate? que se incluye de forma gratuita con cada unidad. AudioGate cuenta con compatibilidad entre las grabaciones a 1 bit realizadas en el MR1 y MR-1000 y otros formatos de audio a 1 bit y PCM.

Para poder repasar las capacidades y los beneficios que ofrecen estos grabadores, hemos preparado este dossier de audio digital. En él, vamos a explorar y discutir las diferentes técnicas de audio digital PCM y algunos de los principios y ventajas que ofrece la grabación a 1-bit, tanto en términos de fidelidad como de grabación y archivo para un uso posterior.

Catpurar audio a 1 bit/5.6 Mhz permite alcanzar a las grabaciones la mayor calidad de sonido de la historia para profesionales y aficionados, además facilita la re-procesado y distribución de las grabaciones a cualquier formato PCM conservando la pureza y calidad de sonido de los archivos grabados a 1 bit para su utilización en formatos futuros.

La tecnología de grabación a 1-bit no es algo novedoso en el mundo del audio profesional. Fue desarrollada originalmente por el Dr. Yoshio Yamasaki a finales de los 80 en la Universidad de Waseda en Japón. El Dr. Yamasaki patentó el proceso de grabación a 1-bit en 1992, y se ha convertido en Historia con su investigación y desarrollo de la tecnología de grabación a 1-bit. Esta tecnología ha sido adoptada y promocionada por Sony y Phillips como la grabación DSD (Direct Stream Digital Recording) bajo la denominación SACD la grabación a 1-bit ha estado disponible desde 1999 con unos 4000 títulos en este formato.

En un sistema de reproducción analógica, la fidelidad y el rango dinámico estaban limitados por el medio físico en el que se grababan - cinta, vinilo, etc. Además, cada vez que la cinta pasaba por las cabezas lectoras o cada vez que la aguja del plato rascaba sobre su superficie, la grabación original se degradaba como consecuencia del contacto mecánico. Las cintas y los vinilos se debían de conservar en un ambiente aislado, las cintas deben de permanecer fuera del alcance de campos magnéticos - altavoces o monitores de ordenador. Eran muy caras, su capacidad de almacenamiento era limitada y se degrabadan de forma continua con el paso de los años entra en el Audio Digital. En el otoño de 1982 (primavera de 1983 en EEUU), el Compact Disc presenta las primeras grabaciones de audio digital en el mercado de consumo. El audio digital ofrece un número de mejoras respecto a los sistemas de audio analógico ? Léase, una mayor fidelidad de sonido, un rango dinámico más amplio gracias a una reproducción no mecánica y una mayor capacidad de grabación y archivo.Bien, ¿qué es el audio digital?. En esencia, el audio digital analiza una onda de sonido contínua tomando pequeñas "muestras" de los puntos distribuidos en ella. Cuando hablamos de sampling ? sampleado ? hablamos de la conversión de las señales de audio analógico a datos digitales - generalmente hablaremos de dos conceptos en este proceso: Bit-depth (Resolución) y Sampling Frequency (Frecuencia).

En el ejemplo anterior, los puntos azules representan los puntos de muestra de la señal de audio. Las líneas verticales representan la frecuencia o rate. Se define en hertzios, que representan el número de ?lecturas? que se realizan por segundo. Las líneas horizontales representan la resolución. Lo primero que llamará tu atención es que los puntos no representan la señal original con toda precisión. Esto se debe a que la resolución es este ejemplo es muy baja.

El CD con el que comenzábamos esta conversación fue grabado utilizando una resolución de 16 y una frecuencia de 44.1 kHz (generalmente se representa 16-bit/44.1 kHz). Antes de ir más allá, vamos a dar un vistazo a porqué se han elegido esas cifras. El oído humano responde a las señales de audio que van desde los 20 hz (20 ciclos por Segundo) a 20 kHz (20.000 ciclos por Segundo). Las investigaciones científicas han demostrado que para realizar un proceso de sampleado con precisión el ratio debe ser ligeramente mayor que el doble de la frecuencia de la nota más aguda de la muestra. A esto se le denomina teorema de Nvquist.

En el gráfico inferior, el ratio es de sólo 30 kHz, mientras que la frecuencia de la señal de audio es de 20 kHz. La línea de puntos muestra la señal creada desde la muestra erronea. A estos errores se los conoce como "alliasing" (ruido de alineación).

Como ya hemos mencionado el oído humando tiene un rango de entre unos 20 kHz, y el teorema de Nvquist demuestra la necesidad de samplear a un poco más del doble de esta cifra. Por este motivo es por el que los CD 44.1 kHz como frecuencia. Es el ratio más bajo que asegura un sampleado de precisión en todo el rango de audición.

La resolución del sampleado se expresa en potencias de dos ? ocho, dieciséis, veinticuatro, etc. Cuanto mayor sea este número mayor será la definición de audio, aumentado la precisión y limpieza de las señales más graves antes de entrar en el "ruido de fondo". Esto significa que el rango dinámico del sistema aumenta al poder reproducir frecuencias más graves - se podrán reproducir más señales sonoras. Son las señales de menor volumen y las que se convierten en sonido donde resultan más aparantes las imprecisiones de los sistemas de sonido. Aumentar la resolución de 8 a 16 conseguirá unos resultados mucho mejores aumentando de forma teórica el rango dinámico de 48 dB a 96 dB.

La resolución a 16 bits representó una gran mejora del rango dinámico sobre los medios analógicos, donde se trabajaba generalmente entre 50-60 dB. Los sistemas a 8 y 12 bits no ofrecían estas ventajas, de forma que se adoptaron los 16 bits para el formato del CD. Ten en cuenta que en ese momento, la idea era la de almacenar cuantos más datos mejor en un cd y mantener un precio asequible para que se convirtiese en un medio de entretenimiento para los consumidores.

Casi en el momento de la presentación del CD comenzaron a proliferar otros nuevos formatos que ofrecían mayor resolución y frecuencia. Uno puede asumir que a mayor frecuencia de sampleado y resolución la calidad de sampleado/grabación debe ser mejor Esto es así en muchos casos. El paso de los 16 a los 24 bits supone un cambio de rango dinámico de unos 110 dB, que aunque notable, no resulta tan importante si lo comparamos con el paso a los 16 bits. De forma que aunque cada aumento de resolución produce una expansión del rango dinámico, las mejoras son cada vez menos significativas.

No hay duda de que las señales de audio a 24 bits/192 khz suenan muy bien Pero aún quedan algunos puntos de mejora que se pueden abordar desde una perspectiva diferente para obtener unos resultados sin precedentes.

Proceso de Codificación Multi-Bit PCM

La conversion A/D y D/A se realiza a poca resolución (1-bit por ejemplo) a unos ratios muy altos, entonces se conserva unade cada x muestras ( proceso de decimación).

La decimación ocurre durante la grabación (p.ej. conversión A/D) posteriormente se produce la interpolación y la modulación sigma-delta durante la reproducción (Conversión D/A).

Sorprendentemente, la mayoría de los conversores a 24 bits utilizan la conversión a 1 bit en el front end. Tras capturar a alta velocidad y con una resolución de 1-bit el sonido el conversor utiliza el denominado Filtro de decimación para cambiar los datos de 1-bit al formato muti-bit deseado. Una sencilla definición para filtro de decimación podría ser un convertidor de ratios de sampleado o un divisor que procesa la cadena de sonido a 1 bit y la divide en el número de muestra necesarias para la resolución del formato multi-bit. Lo que supone que eliminará la información de sampleado (de una forma inteligente) que no podrá ser utilizada.

Además debe de contener un filtro a la mitad de la velocidad de sampleado (teorema de Nvquist) para eliminar los ruidos de alineación ? por ej. A 44.1 kHz es necesario utilizar un filtro a 22.05 kHz. Dado que el diseño del filtro afecta al audio, las consideraciones en cuanto a la fase, linearidad, respuesta transient y otras estarán ligadas al proceso realizado, lo que se traduce en la responsabilidad de la persona que haya escrito el código para el filtro de decimación. Esto se puede comparar en como suena el mismo micrófono en dos preamplificadores de micro diferentes.

En el proceso de D/A los datos PCM se manipulan nuevamente para re-asentar estos datos en el audio (hasta entonces no hablamos más que de voltaje hasta que llegan a un altavoz). Durante este proceso, se producen otros muchos cálculos para ?recomponer? los datos en una cadena de audio incluyendo procesos más estimativos que intentarán reconstruir el audio de la forma más fidedigna posible al momento en el que fue capturado. Estos procesos incluyen la interpolación para reconstruir una aproximación detallada de la señal analógica original, la modulación sigma-delta para controlar el inevitable ruido de fondo que aperace cuando se está procesando la información.

Una práctica habitual consiste en utilizar "oversampling" para la reproducción para doblar el ratio de sampleado de una fuente de sonido "estimando" donde estarían los datos si se hubiesen grabado digamos que al doble de la velocidad. Aunque puede resultar efectivo, no es más que una estimación y no es ni de lejos tan preciso como capturar y almacenar toda la información en primer plano.

Asi como puedes ver en este diseño los datos han cambiado, o se han manipulado al menos dos veces desde el original - en la codificación y posteriormente en la decodificación de la señal.

La ventaja de la grabación a 1-bit

En un sistema de grabación a 1bit, el audio se graba a altísimas velocidades, generalmente a 2.8224 MHz, y en el MR-1000 a 5.6448 MHz. A esta velocidad el sistema a 1-bit es capaz de reproducer frecuencias desde DC situadas por encima de los 100 kHz lo que sobrepasa a todos los sistemas digitales e incluso a las cintas magnéticas, que pueden alcanzar los 50 kHz. A estas velocidades no hay por que introducir filtros intermedios lo que supone la imposibilidad de alterar los elementos en la cadena de codificación.

Codificación 1-Bit frente a PCM

Graba la señal original a 1-bit directamente. La conversión D/A puede ser tan sencilla como ejecutar el pulse train dentro del un filtro de paso bajo analógico.

Mejor aún, al mantenerse en el formato de 1-bit que el convertidor ya ha utilizado, no hay necesidad de realizar el proceso del filtro de decimación durante la grabación, y tampoco de ejecutar los procesos de interpolación y filtros de oversampling. De forma que lo que entra, sale, sin ningún proceso matemático extram esto además elimina la necesidad cambio entre datos/audio. Recuerda que los filtros de decimación y sus diseños tienen una gran influencia en el sonido con la grabación PCM, y que la grabación a 1-bit elimina la necesidad de su uso.

Menos es más

Es fácil comprender los beneficios de la grabación a altas velocidades de muestreo. Sin embargo, lo que puede resultar un tanto confuso para el lector es el porqué de descender la resolución a sólo 1 bit. Una mayor resolución en la grabación resulta en un sonido más preciso, ¿de acuerdo?

La idea básica aqui es que al trabajar con unos ratios tan elevados en el sampleado, no es necesario definir cada fragmento con tanto detalle. Con unas lecturas tan continuas de la onda de sonido, cada fragmento sólo necesita ser definido en los términos más sencillos - la señal a aumentado, descendido o se mantiene igual que la última. La grabación a 1-bit sólo ofrece dos valores 1 ó 0. Si está por encima o por debajo de la muestra anterior. Y esto a unas velocidades tan elevadas un estado sin cambios no se puede representando 1 y 0 alternativamente. La posibilidad de error en estos sistemas es mucho menor que en los sistemas multi-bit.

Ten esto presente:

En un sistema a 1-bit los valores posibles para cada muestra son sencillos, sólo 1 ó 0 - hay pocas opciones para equivocarse. En un sistema de 24 bits existen 16.777.216 valores posibles. ¿Qué sistema crees que será más preciso en cada lectura?

Como ejemplo práctico para esto, el gráfico inferior recoge los resultados de las pruebas que hemos realizado utilizando el Corp. Mr-1000 y que muestra las ventajas reales de la grabación a 1-bit/5.6 Mhz. Hemos grabado una señal analogica de 20 kHz a diferentes velocidades y capturado sus salidas analógicas.

La señal cuadrada superior es la señal de entrada original, la inferior es la salida. Cada gráfico muestra la señal analógica y la salida a la velocidad de muestro y resolución mencionada. Podemos ver que la señales de salida a 16 bits/44.1 hKz se ha convertido en una señal senoidal. Incluso la señal a 24 bits/96 kHz se convierte en una señal senoidal.

La señal a 24-bits/192 kHz se acerca al original, pero como podrás comprobar la más cercana es la grabada a 1-bit/5.6 MHz, ya que resulta la más parecida a la señal cuadrada capturada.

Esta prueba resulta ser una "tortura" bastante evidente y demuestra a las claras los beneficios de la tecnología de grabación a 1 bit.

La verdadera Importancia de la Tecnología a 1-bit ? Grabación en el Futuro

Hemos pasado un buen rato familiarizándote con esta tecnología para que la conozcas y no para convencerte de que tu sistema de grabación no es bueno. Como hemos comentado antes, los actuales sistemas de grabación a 24-bit/192 kHz consigue muy buenos resultados. Y mientras que los beneficios de sonido de la grabación a 1-bit son reales, nuestro principal éxito es que se trata del primer formato desde las cintas analógicas que merece la pena utilizar como mezcla final y solución de archivo.

La mayoría de los expertos están de acuerdo en que la cinta es aún el medio para las mezclas finales. Pero no se trata de un medio de almacenamiento perfecto dado que se degrada con el paso del tiempo y que el potencial para que siga estando disponible durante décadas es bastante improbable.

Los productos PCM multi-bit consiguen buenos resultados pero no se llegan al rendimiento de una cinta en 5 Hz-50 KHz. Además no son tan fácilmente transportables a otros formatos cuando consideramos posibilidades futuras. Tomando como ejemplo un archivo actual de 16-bit/44.1 kHz para su uso en un proceso de remasterización a 24 bit/192 kHz las mejores y beneficios serían poco perceptibles. Además no podrás mejorar la calidad del material archivado a menos que se capturasen TODOS los detalles y peculiaridades de la señal de audio original. Por este motivo los proyectos de remasterización ?serios? siempre cuentan con las cintas master originales ? tienen el mejor rango dinámico y la mejor frecuencia de respuesta y no necesitan de conversiones de datos ya manipulados. Si estuviesen un poco más ?arrugados? sería perfecto, pero por desgracia se van degradando con cada paso a través del reproductor y con cada año.

La reducción de datos y los filtros se han convertido en el principal obejtivo de los PCM hasta hoy. Pero los tiempos cambian. La capacidad de los discos y las memorias no son demasiados caras, y cuentan con cientos de Gigabytes. El ratio de traspaso de datos y los chispset pueden manejar sin problemas flujos de datos de 1-bit. De manera que la única razón por la que somos tan complacientes con los formatos PCM es por que no han existido grabadoras a 1-bit de precio asequible. Hasta ahora.

Capaz de ser convertido a cualquier estándar PCM actual.

El audio a 1-bit puede ser convertido a todos los formatos PCM multi-bit utilizados en los proyectos actuales. Si grabas tu mezcla final o master a 1-bit, y la conversión a cualquiera de esos formatos te ofrecerá unos resultados aceptables. Y si la industria se desplaza hacia el formato 1-bit tus proyectos ya estarán listos. Ningún otro formato de archive en el pasado o el presente puede ofrecerte tal calidad y confianza para tus datos.


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