He decidido escribir este articulo porque desde hace muchos años veo y escucho hablar a colegas sobre el Headroom en el audio digital y lamentablemente en mi opinión es un término mal usado. Es por eso que analizaremos la historia del concepto y cómo ha evolucionado.
Aclaremos el concepto
El término de Headroom viene de las cinco etapas del rango dinámico analógico. Cuando esto se desarrolló, el audio digital ni siquiera existía.
Empecemos de abajo hacia arriba para que el concepto se entienda.
1. Ruido de fondo, es la primera etapa. Los equipos analógicos en mayor o menor medida, tienen ruido de fondo; por ejemplo, una Tornamesa tiene un ruido de fondo bastante alto, provocado por la fricción que existe entre el Fonocaptor y la superficie del disco, pero como para establecer un parámetro que se entienda mejor, tomemos como referencia un equipo analógico de calidad. En ese caso, el ruido de fondo estará rondando los -100db VU, aunque hay equipos analógicos como los ecualizadores que se usan en masterización que superan este valor; es decir, tienen menos nivel de ruido.
2. Relación señal ruido. Es la segunda etapa que suele identificarse con S/N o SNR (Signal to noise ratio); esto se refiere al espacio entre la señal y el ruido de fondo, cuando el dispositivo está trabajando a un nivel nominal, (que generalmente es 0db VU); es la diferencia entre dicho nivel y el ruido de fondo, es decir, que si trabaja a un nivel demasiado bajo en el dominio analógico, lo más probable es que la señal tenga ruidos tanto de Hiss como de Hum.
3. Nivel nominal o de referencia. Es la tercera etapa; como dije anteriormente, es bastante general que se encuentre a 0db VU. Este nivel es donde el equipo se comporta de manera “óptima”, sin colorear la señal y sin añadir ruido de fondo.
4. Headroom es la cuarta etapa y es el espacio entre el nivel nominal y la última etapa, que es la distorsión. Aquí, la señal puede ser coloreada y el sonido tornarse mas cálido, y también es la posibilidad de alejarnos más del ruido de fondo.
5. Distorsión es la quinta y última etapa. Cabe destacar que en el mundo analógico (y dependiendo de la calidad del equipo), podemos estar en esta etapa y no percibir que el sonido suene mal, al contrario, muchas veces añade cierto color encantador; sin embargo, si se abusa de esto, en algunos equipos puede provocar una sobrecarga en el circuito y puede traer resultados que no sólo no suenan bien, sino que además, algún componente de la entrada del preamplificador se puede dañar. Aquí empiezan todas las confusiones, porque dependiendo de la calidad del equipo, el nivel de la última etapa, es decir, distorsión, puede estar entre +3, o +18db VU o incluso más. De hecho, hay algunos ecualizadores de masterización que ni siquiera traen Vúmetros, porque dependiendo del rango frecuencial que estén recibiendo, es como se comportará en la etapa de distorsión. No es lo mismo para un equipo recibir una señal de 1kHz que una señal de 100Hz; ésta última, por ser más grave, tiene más voltaje y esto puede sobrecargar más el circuito de entrada.
Dicho esto, entonces, el Headroom básicamente es el paraíso de los ingenieros de audio, porque es donde el sonido analógico comienza a expresarse en su totalidad.
Si conecto un micrófono a un preamplificador de calidad y grabo un tambor con un nivel de pico de +8dbVU o más, el sonido (como se está acercando a la etapa de distorsión), se comprimirá y a su vez añadirá distorsión armónica, mientras que dependiendo de si el preamplificador o equipo son de bulbos o transistores, generarán armónicos pares o impares.
Llegado a este punto, procederé a desmentir la idea de que los armónicos pares son más bellos que los impares, ya que depende del sonido al que se quiere llegar. Básicamente son distintos; es cierto que con los años de trabajo he comprobado que a la mayoría de los ingenieros en audio les gustan más los armónicos pares que los impares, pero no me gustaría hacer preferencia por ninguno, ya que considero que ambos tienen su encanto.
En el mundo analógico, cuando la señal se expresa entre el nivel nominal y la etapa de distorsión, (Headroom), el sonido cambia constantemente y nuestra mente se estimula con estos cambios. A medida que nos acercamos a la última etapa (distorsión), el sonido se comprime y genera más armónicos. A este efecto también se le conoce como Warm, y si el material que grabamos tiene dinámica, notaremos que los golpes más fuertes tienen más compresión y los más suaves tienen menos; es decir, que la variabilidad del sonido en esta zona es infinita. Sí, amigo, leyó bien: infinita, porque así son los valores en el mundo analógico, mientras que en el mundo digital, los valores son finitos; es decir, el audio digital tiene un techo que son los -0dbFS y si estamos trabajando en 24 bits, ese techo tiene un valor numérico que es 16.777.216 pasos o valores. Es por eso que se dice que el sonido digital es finito y el sonido analógico es infinito.
Otras observaciones
Ahora analicemos el audio digital PCM. Si grabo un tambor con un nivel de pico de -20dbFS, sonará exactamente igual que si grabo ese mismo tambor a -10dbFS. ¡El sonido no cambia! No se añaden armónicos pares ni impares, no se añade calidez ni nada parecido, sólo se escucha más fuerte o más bajo.
El espacio que dejé entre el nivel de pico de -10db y el -0dbFS se llama Factor de amortiguación y es un espacio “saludable” para que nuestra señal se exprese y no tenga que estar preocupándome si en algún momento “Clipea” y se produce una sobre-modulación; también esto ayudará a que si inserto un Plug-in que no tenga medidores, tengo la certeza de que la señal no está llegando sobre-modulada al Plug-in.
He escuchado y leído miles de veces a renombrados ingenieros en audio llamar Headroom al espacio que acabo de denominar como Factor de amortiguación y ese es justamente el punto clave de este artículo. Hablar de Headroom dentro de un sistema digital es algo bastante confuso, ya que ni siquiera aplican las cinco etapas del rango dinámico. Veamos las razones:
1. El audio digital no tiene ruido de fondo o es casi nulo; si trabajamos en 24 bits, el ruido de fondo estaría aproximadamente (siempre teniendo en cuenta que usemos equipo de calidad), en los -144 dbFS, incluso superior al rango de excelentes equipos analógicos.
2. De ahí ya nos vamos a la última etapa -0dbFS, que tampoco podemos llamarla distorsión. Si queremos expresarnos con las palabras correctas, deberíamos decir una sobre-modulación, o comúnmente llamado “Clipping” o “Clipeo”; en todo este trayecto de 144 decibelios, el sonido es exactamente igual, sobre todo a nuestros oídos. Hago esta aclaración porque en las matemáticas digitales no es lo mismo, ya que en el audio digital PCM a menos decibeles, es igual a menos profundidad de bits, por la sencilla razón de que cada bit aproximadamente equivale a 6 decibeles. Esto hace que a nuestros oídos el sonido no cambie, pero si queremos procesar esta señal; por ejemplo, si deseamos insertar un ecualizador y ecualizar esta señal con un Plug-in, deberíamos saber que los Plug-ins “comen” bits; es decir, a mayor profundidad de bits, mejor es el resultado que nos brindará un ecualizador o Plug-in.
Sin embargo, seguimos sin obtener ese efecto maravilloso que ocurre en el mundo analógico que se llama Headroom y que expliqué anteriormente.
Es cierto que hay intenciones de hacer que los Plug-ins se apoderen del fenómeno Headroom, pero hasta que no se desarrollen mejores algoritmos de procesamiento y obviamente mejores procesadores en nuestras computadoras o dispositivos, tendremos que esperar; hasta ahora yo nunca he escuchado un Plug-in que emule adecuadamente el efecto del Headroom analógico, es por eso que tanto se habla del sonido analógico y es por la variabilidad del sonido cuando se mantiene dentro de esta etapa. Quizás con los procesadores cuánticos tengamos gratas sorpresas, sé que ya se están haciendo pruebas tanto en audio como en imagen con resultados asombrosos, pero todavía debemos esperar y ser conscientes de este fenómeno. A mí me encanta el audio digital, considero que es muy práctico, pero si usted está pensando hacer una grabación cálida y mágica, considere usar equipo analógico de la más alta calidad.
Aunque sea en la masterización, he notado que con mezclas “In The Box”, el Mastering analógico añade una calidez y una vida al sonido que siempre es bienvenida.
Antes de terminar, me gustaría dar unos consejos:
1. Graben siempre en 24 bits para trabajar con un rango dinámico de 144 decibeles, de esta manera también dispondrán de mucha profundidad de bits.
2. No graben ni muy fuerte ni muy bajo; lo ideal es un nivel de pico de -5dbFS (para no perder profundidad de bits). Usen este mismo valor para llevar la señal de un Plug-in a otro; si no pueden trabajar con estos niveles de pico, aconsejo que vayan hacia abajo, nunca hacia arriba. Su trabajo final sonará mejor.
3. Asegúrense de trabajar con gente que conozca a fondo el audio analógico para aprovechar al máximo las bondades del Headroom.
4. Nunca “Clipeen” su señal en el mundo digital, ya que esto no suena bien porque se trata de un error que incluso a veces se traduce en clics audibles. Algunas interfaces suelen ser más tolerantes que otras, de modo que si “Clipean” la señal, en su interfaz puede sonar bien, pero en otras no.
Muchas gracias por leer. ¡Excelentes grabaciones para todos!
*Néstor M. Iencenella, es músico Multi-instrumentista, compositor, productor musical e ingeniero en audio, especializado en Técnicas de mezcla y Mastering. En 2003 fue galardonado por la Unesco como uno de los trece productores más creativos de Latinoamérica. Trabaja como docente en SAE Institute México y Rec Música. Acaba de lanzar un nuevo álbum conceptual titulado “Tesla Frequencies”, sobre la vida, obra y creencias de Nikola Tesla. Imparte clases particulares on line de Técnicas de Mezcla, Mastering y desarrollo de la creatividad musical.
