Si alguna vez has hurgado en los ajustes de tu DAW y te has quedado atónito ante la variedad de frecuencias de muestreo que se ofrecen, no eres el único. Algunos DAWS importantes (Logic Pro y Pro Tools, por ejemplo) ofrecen seis frecuencias de muestreo entre las que elegir: 44,1, 48, 88,2, 96, 176,4 y 192.

Por si no estás familiarizado, la frecuencia de muestreo es la resolución con la que se graba y, en el caso de los instrumentos virtuales, se produce el audio. Por lo tanto, más grande es mejor, ¿no?

No necesariamente.

Aunque la mayoría de los debates sobre frecuencias de muestreo se centran en los límites de la audición humana, hay otros factores que deben tenerse en cuenta a la hora de elegir la frecuencia de muestreo con la que se va a grabar.

Y ahí es donde entramos nosotros. Este artículo se adentra en los ceros y unos del audio digital. ¿Complejo? En algunos puntos, sí. Pero al final de este artículo conocerás los pros y los contras de grabar a 48 kHz frente a 96 kHz, y podrás decidir cuál es la mejor opción para ti.

Comprender las frecuencias de muestreo

Imagina que un coche pasa por delante de tu casa. Se desplaza de izquierda a derecha y pasa por delante de la casa de tu vecino en un movimiento continuo. Es el equivalente del sonido en el mundo analógico: la forma de onda es un sonido continuo.

Ahora supongamos que quieres reproducir ese coche en movimiento. Decides hacer una animación flip-book del vehículo desplazándose de izquierda a derecha. Cuantas más imágenes hagas de ese coche en movimiento, más detallado y suave parecerá el movimiento.

Así funciona el audio digital: toma una serie de imágenes (o muestras) de la forma de onda analógica a velocidades superrápidas, para replicarla en el mundo digital.

Las frecuencias de muestreo se refieren a la frecuencia con la que se toman esas instantáneas por segundo; una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz significa que cada segundo se toman 44.100 muestras de la forma de onda entrante. Las frecuencias de muestreo más altas permiten capturar más instantáneas. Pero, ¿se oyen los detalles?

Teorema de Nyquist

Harry Nyquist descubrió que la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia más alta grabada. Es lo que se conoce como frecuencia de Nyquist o límite de Nyquist.

Como el ser humano puede oír una frecuencia máxima de unos 20 kHz, se necesita una frecuencia de muestreo mínima de 40 kHz para captar todas las frecuencias audibles.

Si se intenta grabar frecuencias superiores a este límite, se produce aliasing o foldover. Las frecuencias más altas se representan erróneamente como frecuencias más bajas, lo que provoca distorsiones o artefactos en la señal reconstruida.

Todos los convertidores analógico-digitales modernos incorporan filtros antialiasing para eliminar cualquier artefacto, actuando esencialmente como un filtro de paso bajo para eliminar las frecuencias altas que puedan producir alias. La grabación a frecuencias de muestreo más altas permite que estos filtros actúen sin cortar ninguna frecuencia audible.

En términos sencillos, el teorema de Nyquist es una regla de "cuánto es suficiente" para la grabación digital.

La aparición del audio de calidad CD

El estándar de calidad de CD de 44,1 kHz surgió en los primeros tiempos del audio digital, cuando los discos duros no estaban preparados para almacenar todo el material de un álbum y se reutilizaron las grabadoras de vídeo.

Basándose en la velocidad de fotogramas y las líneas utilizables por fotograma, las cabezas de lápiz solían almacenar 3 muestras de audio por fotograma, lo que daba como resultado una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz. Esta era la frecuencia de muestreo mínima posible que se ajustaba a la teoría de Nyquist y permitía almacenar el master en una cinta de vídeo. Se convirtió en lo que hoy conocemos como audio de calidad CD.

Transformada de Fourier

Las frecuencias de muestreo no sólo afectan a la forma en que se captura una señal, sino también a la forma en que se "lee" el audio digital.

La transformada de Fourier es una herramienta matemática utilizada para analizar una señal compleja y descomponerla en formas de onda simples a diferentes frecuencias. Así es como funcionan plug-ins como los ecualizadores, los espectrogramas y la detección de tono, analizando toda la señal y descomponiéndola en bandas más pequeñas.

Todo esto para decir que cuanta más información tenga un archivo de audio en términos de instantáneas por segundo (frecuencias de muestreo más altas), más precisos serán los cálculos de la transformada de Fourier.

Respuesta en frecuencia

Otro factor que hay que tener en cuenta al hablar de frecuencias de muestreo es el equipo de grabación y monitorización.

Cada aparato de audio tiene una respuesta en frecuencia, que puede describirse vagamente como:

• Qué frecuencias puede reproducir, y
• la precisión con que lo hace.

Si utilizas un micrófono Radioshack de mala calidad para grabar una toma con una guitarra de mala calidad y la reproduces en un par de altavoces Radioshack de mala calidad, lo más probable es que no suene bien. No importa la frecuencia de muestreo que utilices.

Llévame más alto

Después de todo este rollo científico, podemos ver que las frecuencias de muestreo más altas nos permiten capturar frecuencias más altas y analizarlas con mayor detalle.

Pero aunque grabar a 96 kHz significa que podemos captar frecuencias de hasta 48 kHz, desde el punto de vista de la audición humana no hay una diferencia audible real con una grabación a 44,1 kHz. Incluso para las personas con un oído excepcional, las frecuencias superiores seguirán estando fuera del alcance audible.

Y gracias a la teoría de Nyquist, sabemos que 44,1 kHz es más que suficiente para reproducir perfectamente cualquier señal dentro del rango auditivo humano.

Entonces, ¿por qué utilizamos frecuencias de muestreo más altas?

48 kHz: El estándar de la industria

Cuando se trata de cine, televisión y streaming, 48 kHz se ha convertido en la frecuencia de muestreo ampliamente aceptada. Aunque existen frecuencias de muestreo superiores, 48 kHz se ha asegurado un lugar como estándar en la industria audiovisual gracias a su equilibrio entre calidad, eficiencia y compatibilidad.

¿Por qué se utilizan 48 kHz?

La principal razón para adoptar una frecuencia de muestreo de 48 kHz como estándar en la producción de medios se debió a la compatibilidad. La frecuencia de muestreo se adaptaba bien a los distintos sistemas de vídeo basados en fotogramas que utilizan la televisión europea y NTSC, y al mismo tiempo cumplía los requisitos de frecuencia de Nyquist.

Hoy en día, las plataformas de streaming como Netflix, Disney y Amazon exigen que el audio se entregue a 48 kHz, e incluso si estás componiendo una película real de la vieja escuela para su estreno en cines, se te exigirá que entregues stems a 48 kHz para la fase de mezcla.

Ventajas de utilizar una frecuencia de muestreo de 48 kHz

Otra razón por la que 48 kHz se ha convertido en una frecuencia de muestreo ampliamente aceptada es su equilibrio entre un gran sonido y las exigencias de procesamiento.

Antialiasing

La frecuencia de muestreo ligeramente superior permite un mayor margen de maniobra para los filtros antialiasing. A frecuencias de muestreo de 44,1 kHz, un filtro antialiasing imperfecto puede introducir artefactos sutiles pero apreciables.

Por otro lado, cuando se utilizan frecuencias de muestreo de 48 kHz, cualquier aliasing que se produzca estará fuera del espectro audible.

Remuestreo

Dado el uso generalizado de la frecuencia de muestreo más alta en la industria de los medios de comunicación, la entrega de audio a 48 kHz minimiza la necesidad de remuestreo. Aunque 44,1 kHz es una práctica habitual en la industria musical, si trabajas con licencias de sincronización, el producto final deberá entregarse a 48 kHz.

El proceso de conversión de frecuencias de muestreo cuando se realiza un "upsampling" de frecuencias de muestreo inferiores a 48 kHz puede provocar la introducción de artefactos no deseados en el archivo. Por lo tanto, siempre es una buena idea grabar a una frecuencia de muestreo de mayor calidad y reducirla posteriormente si es necesario, por ejemplo, al imprimir en CD.

Tamaño del archivo

La grabación y el procesamiento de audio a 48 kHz mantiene los tamaños de archivo manejables, lo que resulta esencial para grandes proyectos de televisión y cine en los que los costes de almacenamiento y los tiempos de transferencia de datos son un factor importante.

Limitaciones del uso de una frecuencia de muestreo de 48 kHz

El uso de 48 kHz tiene muy pocas limitaciones. Aunque existe cierto debate en la comunidad de audio sobre si es realmente "suficientemente bueno" para todas las aplicaciones profesionales, la diferencia entre 48 kHz y una frecuencia de muestreo superior sólo suele notarse en entornos de escucha muy controlados y de gama alta.

96 kHz: Audio de alta resolución

Aunque la frecuencia de muestreo de 48 kHz es el estándar de la industria para cine, TV, podcasts y similares, algunos ingenieros prefieren trabajar a 96 kHz. Las ventajas teóricas son un mayor margen para capturar contenidos de alta frecuencia, una reducción del aliasing y una mayor capacidad de procesamiento.

Ventajas teóricas

Rango de grabación ampliado

Una frecuencia de muestreo de 96 kHz permite grabar frecuencias de hasta 48 kHz. Aunque esta frecuencia está muy por encima del alcance de la audición humana (que suele alcanzar un máximo de 20 kHz), hay quien sostiene que este contenido de frecuencia ultraalta interactúa con el sonido de formas sutiles que el ser humano aún puede oír.

Aliasing reducido

¿Recuerdas el límite de Nyquist? La grabación a 96 kHz lleva ese límite hasta los 48 kHz, reduciendo así las posibilidades de que los artefactos de aliasing interfieran con cualquier sonido audible.

Mejor procesamiento de plugins

Las frecuencias de muestreo altas también pueden mejorar el procesamiento de algunos efectos. Esto se nota especialmente al estirar el audio en el tiempo o al realizar tareas de pitch-shifting.

El estiramiento temporal del audio grabado a frecuencias de muestreo más altas produce un sonido más limpio, con una calidad más natural. Por eso muchos diseñadores de sonido trabajan con una frecuencia de muestreo aún mayor (192 kHz).

Lo mismo ocurre con procesamientos como la saturación y la distorsión. Estos plugins añaden contenido adicional de alta frecuencia por encima del límite Nyquist original, por lo que una frecuencia de muestreo de 96 kHz reducirá la posibilidad de que se produzca aliasing tras el efecto.

Medición más precisa del pico de la muestra

Otra ventaja de trabajar a 96 kHz es la mayor precisión en la medición de los picos de las muestras. A menudo, el pico de una señal se produce entre las muestras que se han grabado, lo que se conoce como picos entre muestras. Un ingeniero de mezclas obtendrá una representación más precisa de dónde se encuentran los picos de la señal con una frecuencia de muestreo más alta que contenga más muestras por segundo.

Calidad de audio a prueba de futuro

Otra de las ventajas de grabar a 96 kHz es mantenerse a la vanguardia. A medida que la tecnología evoluciona, las frecuencias de muestreo más altas pueden convertirse en la norma, y algunos ingenieros eligen 96 kHz para garantizar la compatibilidad con futuros formatos de alta resolución.

Inconvenientes de utilizar una frecuencia de muestreo de 96 kHz

Grabar a 96 kHz tiene muchas ventajas teóricas y puede dar como resultado un audio de mejor calidad al estirar el tiempo y realizar tareas de edición. Pero estas ventajas tienen sus contrapartidas prácticas en comparación con el uso de una frecuencia de muestreo inferior.

Tamaño del archivo

Cada vez que se duplica una frecuencia de muestreo, también se duplica la cantidad de datos generados. Una sesión grabada a 96 kHz ocupará el doble de espacio que una sesión a 48 kHz debido a que se crean archivos mucho más grandes.

En proyectos complejos, esto puede disparar rápidamente los requisitos de almacenamiento y dificultar las copias de seguridad, el intercambio y la gestión de archivos.

Potencia de procesamiento

Como es de esperar, una frecuencia de muestreo más alta exige más potencia de la CPU. A menos que dispongas de una máquina muy potente, puede que tu sesión sufra un aumento de latencia, tiempos de renderizado más lentos e inestabilidad del sistema.

Rendimiento DAW

Aunque la mayoría de los DAW admiten frecuencias de muestreo más altas, ejecutar una sesión a 96 kHz o más significa que el DAW tiene que trabajar más para transmitir audio. Dependiendo de tu sistema y de la complejidad de la sesión, aumenta el riesgo de que se produzcan cortes o fallos. No es lo ideal cuando estás mezclando tu próximo éxito.

Rendimiento de los plugins

Algunos plugins sobremuestrean internamente la señal entrante para mejorar la calidad de la salida resultante, por ejemplo los plugins de medición o los limitadores. Ejecutarlos a una frecuencia de muestreo ya elevada puede perjudicar el rendimiento de la CPU.

Eficacia del flujo de trabajo

Aunque las frecuencias de muestreo más altas pueden ofrecer ventajas teóricas y garantía de futuro, ejecutar una sesión a una frecuencia más alta podría ralentizar el flujo de trabajo sin ventajas perceptibles.

• Algunas interfaces de audio económicas no admiten frecuencias de muestreo de 96 kHz, lo que puede distorsionar el sonido.
• Casi siempre tendrás que reducir la muestra para crear los entregables finales, creando pasos de conversión innecesarios por el camino.
• Si tu sistema tiene dificultades para ejecutar una sesión a una frecuencia de muestreo más alta, es inevitable que las cosas tarden más. La mezcla se volverá tediosa y, además, tendrás que reducir la frecuencia de muestreo.

¿Se oye la diferencia entre 48 kHz y 96 kHz?

La pregunta del millón en este debate es: ¿puede la gente oír realmente la diferencia entre 48 kHz y 96 kHz?

Depende de a quién preguntes.

Algunos oyentes entrenados, sobre todo ingenieros de masterización y audiófilos, afirman ser capaces de oír sutiles diferencias entre las frecuencias de muestreo, sobre todo si se trata de un instrumento con el que están muy compenetrados.

Algunas personas sostienen que, aunque no podamos oír la diferencia entre las dos frecuencias de muestreo, la existencia de contenido ultrasónico en el sonido podría repercutir en la experiencia auditiva debido a la interacción armónica.

Si esto se debe a diferencias sonoras reales o simplemente a un sesgo psicológico es algo que se puede debatir. Pero hay un par de cosas que afectan a la forma en que oímos el sonido.

Sistemas de reproducción

¿Recuerdas la discusión sobre la respuesta en frecuencia? Aunque tengas un oído sobrehumano, muy por encima de los 20 kHz, si los altavoces que utilizas no admiten estas frecuencias ultrasónicas, la mayor frecuencia de muestreo se vuelve inútil.

Limitaciones de la audición humana

La mayoría de los adultos experimentan una degradación de los rangos superiores de su audición a medida que envejecen. Aunque las frecuencias ultraaltas estén presentes en un sonido, es muy probable que muchos oyentes no puedan oírlas de todos modos.

Consideraciones prácticas

Podemos resumir este debate en dos ideas:

• 48 kHz es el estándar de la industria audiovisual y cumple todos los requisitos sonoros.
• 96 kHz parece bastante guay, pero también viene con mucho bagaje.

Elegir la frecuencia de muestreo adecuada para tu proyecto depende de tus necesidades específicas y de tu flujo de trabajo. Aquí tienes un desglose práctico para distintos campos de la producción de audio.

Producción musical: Grabación, mezcla y masterización

Cuando trabajas sólo con música, la elección de la frecuencia de muestreo se reduce a equilibrar la calidad de audio con la eficiencia del sistema.

• Grabación: A algunos ingenieros les gusta grabar a frecuencias de muestreo altas, de 96 kHz o más, para captar todos los detalles sonoros y evitar errores de aliasing. Sin embargo, para la mayoría de la música, 48 kHz es más que suficiente y supone una carga menor para las capacidades del sistema y el almacenamiento. Además, elimina la necesidad de utilizar un reloj maestro para mantener todo sincronizado.
• Mezcla y masterización: Hoy en día, muchos plugins ofrecen sobremuestreo interno para proporcionar una salida más precisa, por lo que trabajar a 48 kHz sigue proporcionando un alto nivel de audio.
• Entrega final: Las plataformas de streaming suelen aceptar archivos con una frecuencia de muestreo de 44,1 o 48 kHz. Si la música se va a reproducir en CD, la mezcla final necesitará una conversión de la frecuencia de muestreo a 44,1 kHz. En cualquier caso, grabar a frecuencias de muestreo altas es excesivo en estas situaciones.

Audio para cine y televisión

Cuando se trabaja en cine y televisión (incluidas las licencias de sincronización ), 48 kHz es la norma de oro. En la mayoría de los casos, la resolución de la profundidad de bits deberá ser de 16 bits, aunque es una buena idea grabar a una profundidad de bits de 24 para empezar y reducirla para la entrega.

Dado el elevado número de pistas presentes en las sesiones de postproducción, grabar a 96 kHz podría plantear problemas de eficiencia del sistema y espacio de almacenamiento.

Juegos y RV

El audio en juegos y escenarios de realidad virtual a menudo requiere frecuencias de muestreo más altas debido a las exigencias únicas del formato.

A menudo es necesario estirar el tiempo y cambiar el tono de los sonidos, por lo que es mejor grabar a 96 kHz.

Sonido en directo y streaming

En situaciones de directo, el rendimiento en tiempo real es prioritario, por lo que 48 kHz es la mejor opción.

Recomendaciones finales

Como regla general, la forma más eficiente y eficaz de grabar audio es con una profundidad de bits de 24 y una frecuencia de muestreo de 48 kHz.

Estos ajustes son un punto dulce entre la claridad del sonido y la eficiencia en el almacenamiento y el rendimiento de la CPU.

Muchos plugins ya realizan un sobremuestreo interno cuando trabajan a estas frecuencias, lo que significa que las ventajas de grabar a 96 kHz son insignificantes.

Además, los limitadores y medidores digitales de alta calidad compensan los picos entre muestras, reduciendo la necesidad de frecuencias de muestreo más altas.

Por último, 48 kHz es un estándar de la industria para la mayoría de los trabajos profesionales, lo que garantiza una integración perfecta con colaboradores y distribuidores.

Las pocas situaciones en las que puede merecer la pena considerar el uso de 96 kHz para grabar son cuando:

• un proyecto requiere un gran estiramiento del tiempo, cambio de tono o edición (como la síntesis granular).
• un proyecto es para archivarlo y quieres asegurar el futuro del trabajo.

Conclusión

Hemos cubierto mucho terreno. He aquí un breve resumen de lo que hemos tratado. En pocas palabras:

• Una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz es capaz de reproducir perfectamente señales de audio hasta las frecuencias más altas dentro del rango de audición humana.
• La industria de la televisión, el cine y los medios de comunicación utilizan 48 kHz como estándar.
• Grabar a 96 kHz requiere más potencia de procesamiento y más espacio en disco para almacenar los archivos de mayor tamaño resultantes.
• El uso de frecuencias de muestreo cada vez más altas produce rendimientos decrecientes en relación con la eficiencia del sistema y los costes de almacenamiento.
• Si sabes que vas a utilizar el time-stretching y otras funciones de edición en tu audio, graba a 96 kHz para obtener mejores resultados.

Recuerda que el contexto en el que trabajas es más importante que perseguir cifras.

Si eres un artista, puede que a tu público no le importe que hayas producido una pista a 96 kHz. De hecho, es poco probable que escuchen la diferencia entre eso y algo capturado a 44,1 kHz.

Si grabas música para cine y televisión, 48 kHz es el equilibrio perfecto entre calidad de sonido y estándares profesionales.

Y si estás construyendo una biblioteca de sonidos para una biblioteca de efectos, 96 kHz es el camino a seguir para permitir la máxima capacidad de edición.

En última instancia, tú decides. Experimenta con distintas frecuencias de muestreo y comprueba qué te suena mejor. Si notas una diferencia notable a 96 kHz, ¡adelante! (Pero mejor cómprate un disco duro más grande...).

Sea cual sea el que elijas, ¡a crear música!