Convertidores Digital-Analógico (DACs)
Fecha 12 Mayo 2014 Autor Juan Tags Teoría y Tecnología

Bien. Hemos llegado al final de nuestro “Blog por entregas” para intentar aclarar un poco al aficionado neófito el qué y el por qué del renovado audio digital nacido en Internet y que se está consolidando ya como un referente no sólo entre los usuarios “corrientes”, sino también entre los puristas del High End. Ahora le toca el turno a la parte práctica, lo que significa que daremos una serie de pistas sobre los elementos que marcan la diferencia entre los productos físicos –procesadores digitales de audio o DAC’s,- disponibles en el mercado, de los que además realizaremos una selección de modelos emblemáticos pertenecientes a diferentes categorías de precio. Antes de entrar en materia, recopilemos brevemente lo comentado en las dos primeras partes de este largo Blog.

En primer lugar, tenemos una señal analógica que es convertida en digital mediante un proceso de “troceado” de la misma (muestreo) y posterior asignación del valor de cada “trozo” (cuantificación). Recordemos que se demuestra matemáticamente que tal operativa permite recuperar toda la información contenida en la señal original. Recordemos también que hay varias maneras de convertir una señal analógica en digital, siendo las más significativas en el ámbito del High End el PCM y el DSD. La introducción de Internet en esta ecuación supuso la entrada en juego de la denominada compresión de datos con el fin de ahorrar “espacio de bits” y, en su momento, adaptarse a las enormes limitaciones del “canal” disponible (no había banda ancha). Dicha compresión, catastrófica en sus inicios al implicar la pérdida de una gran cantidad de información (compresión con pérdidas o “lossy”), se tornó mucho más “amable” con el advenimiento de la ADSL, que supuso la aparición de algoritmos de compresión sin pérdidas (“lossless”) y la entrada definitiva del nuevo audio digital en los hogares de los puristas del audio. El siguiente punto a considerar fue la “sopa de letras” de los algoritmos utilizados para los diferentes tipos de compresión, con siglas ya tan célebres como MP3, AAC, WAV, WMA o FLAC. Y, ya para finalizar, hablamos sobre las diferentes opciones de conectividad disponibles, que en realidad serán lo que separe las aspiraciones de quienes se conformen únicamente con conectar su “smartphone” o reproductor portátil a un equipo de Alta Fidelidad y quienes aspiren a reproducir con calidad de estudio de grabación archivos musicales descargados desde sitios web especializados.

Llegados a este punto, nos planteamos adquirir un procesador digital de audio/DAC. Independientemente del bolsillo que tengamos, el mero hecho de querer incorporar el citado componente a nuestro sistema de audio indica que la calidad nos importa.

 

Y las diferencias están en... ¡El mundo analógico!

Recordemos que un procesador digital de audio tiene como función básica sustituir las mediocres secciones de conversión D/A y/o de salida de ordenadores y reproductores portátiles de audio (con la singular excepción de los extraordinarios diseños de Astell & Kern). A ello habrá que añadir, en el caso de los aparatos que también incluyan conexión a Internet (“streamers”), la presencia de conectividad a Internet aunque sobre esto en concreto no hablaremos porque tanto la circuitería de conversión D/A como la de salida analógica de procesadores D/A y “streamers” es exactamente la misma. Repasemos lo que habrá que tener en cuenta cuando decidamos hacernos con un procesador digital de audio: los convertidores D/A, el filtrado/procesado digital, el reloj de sincronismo, la sección de alimentación, la circuitería de salida analógica, los circuitos de remuestreo y, por supuesto, la construcción mecánica. En función del nivel de complejidad exhibido por cada uno de esos elementos tendremos una máquina más sofisticada y, si todo ha sido ejecutado con el debido rigor, más musical. Así de fácil… ¡y de difícil!

La clave: que el todo supere la suma de las partes

En lo que concierne a los convertidores D/A, recordemos que los hay de tipo monobit/bajo número de bits y multibit. Puesto que hablar de las interioridades de cada uno de estos esquemas no procede en un Blog como el presente, lo importante es que nos quedemos con lo siguiente: la inmensa mayoría de convertidores D/A utilizados en audio de alta calidad son modelos de precisión específicamente diseñados para esta aplicación concreta por Wolfson, Crystal Semiconductor, Analog Devices, Burr-Brown/Texas Instruments y Asahi Kasei. Todos ellos son capaces de manejar palabras digitales de 24 bits muestreadas a 192 kHz, lo que significa que están en condiciones de reproducir cualquier grabación con calidad “Studio Master”. Más aún, la japonesa Asahi Kasei comercializa incluso “chips” con arquitectura de 32 bits, solución que por un lado permite trabajar con posibles cuantificaciones de audio de resolución ultra-alta que puedan aparecer en el futuro y, por otro, reproducir con mayor precisión las señales con cuantificación a 24 bits. Por otro lado, es importante saber que estos “chips” son relativamente baratos, por lo que podemos encontrarlos tanto en procesadores digitales básicos como de referencia.

El segundo punto a tratar es el filtro digital, una etapa fundamental en todo procesador digital de audio. Y es que, sea cual sea el tipo de convertidor D/A utilizado, la salida del mismo está constituida por una serie de tensiones que constituyen una forma de onda escalonada. Los flancos de los peldaños contienen frecuencias altas que no estaban presentes en la señal acústica de entrada original. Para recrear adecuadamente la señal original, estas frecuencias altas deben ser eliminadas con un filtro analógico paso bajo de salida. Los primeros lectores de discos compactos utilizaban los denominados “filtros de pared” (“brickwall filters”) o pendiente abrupta para llevar a cabo esta tarea. Sin embargo, estos filtros son caros, físicamente grandes y añaden distorsión a la señal, por lo que hace ya muchos años que fueron reemplazados por soluciones más elegantes, siendo las más sofisticadas las basadas en software (Wadia Digital fue la primera empresa en utilizar el filtrado por software… ¡hablamos de finales de la década de los ochenta del siglo pasado!). Los filtros digitales “aceleran” el convertidor y alejan el “ruido de cuantificación” residual del espectro musical, permitiendo de este modo el empleo de filtros analógicos menos radicales que impongan los desfases y los niveles de distorsión característicos de los antiguos diseños “de pared”. El concepto más importante con el que hay que quedarse es que el filtro digital influye directamente en la calidad del sonido final, lo que ha llevado a diseñar procesadores digitales de audio que permiten introducir sutiles modificaciones en la pertinente circuitería para que el usuario afine, seleccionando entre varias curvas de respuesta prefijadas (basadas en combinaciones de filtros), el sonido final de los mismos.

El tercer elemento, el reloj de sincronismo, tiene una presencia creciente en audio digital pese a su condición de elemento habitual en todo circuito digital. ¿Por qué? Por el “jitter”, una deriva en el sincronismo que tiene como consecuencia directa un empeoramiento del sonido. Hay que pensar que, en audio digital, sobre todo si es de alta resolución (en realidad, de resolución igual o superior a la de un CD), los “trenes” de datos digitales, es decir, de unos y ceros “lógicos”, se suceden a una velocidad muy elevada, y que dichos trenes deben pasar por varias etapas. Pues bien: el elemento que “pone orden” en esa “orquesta” que son los millones y millones de dígitos que conforman la señal musical es el reloj de sincronismo, alias “reloj de sincronismo maestro” o “master clock” y por regla general materializado en un oscilador de cristal de cuarzo. Por lógica, cuanto más preciso sea el citado reloj, más perfecta será la cadencia de los datos de audio y mejor la calidad sonora, aunque hay soluciones alternativas, como, por ejemplo, el uso de etapas intermedias que almacenan los datos correspondientes a un intervalo concreto de música para resincronizarlos a la salida de la misma con un reloj de mayor precisión. Al ser una deriva “cronológica”, el “jitter” se mide en unidades de tiempo, concretamente en pico segundos (1 picosegundos es una billonésima –o millonésima de millonésima- de segundo) y, como cabe esperar, el Santo Grial de los diseñadores de procesadores digitales de audio es lograr que dicha cifra sea cero o casi. Una solución radical y muy efectiva, aunque costosa en este sentido es la propuesta por marcas como Esoteric, que comercializan relojes de sincronismo de muy alta precisión basados en isótopos de rubidio y cristal de cuarzo capaces de mejorar la calidad sonora de todo tipo de componentes digitales que incorporen la toma adecuada.


 

El “cuarto elemento” a considerar es un clásico en todo componente de audio: el subsistema de alimentación. Clásico y absolutamente esencial porque de nada nos servirá tener la circuitería digital más sofisticada del universo para reproducir los matices más sutiles de la música si los circuitos encargados de alimentarlos son de baja calidad, es decir, que la señal que suministran es poco estable y/o ruidosa. Por lo tanto, cuanto mejores sean los transformadores, diodos, condensadores y transistores empleados en el bloque de alimentación, más limpia, generosa (léase desahogada y por tanto susceptible de satisfacer cualquier demanda de energía instantánea) será la señal que recibirán los convertidores D/A, filtros digitales, etapa de salida, etc. y mejor será el sonido final. Si además tenemos líneas de alimentación separadas (a ser posible con su propio transformador) para cada subsistema clave, mejor que mejor. Esto nos conecta con la etapa de salida analógica, que es la encargada de enviar a nuestro equipo de sonido la señal de audio ya convertida en analógica. De nuevo, si los componentes activos y pasivos involucrados son de alta calidad, el sonido será superior. Es importante destacar que tanto en la sección de alimentación, como en la de salida los componentes activos que se utilicen (para, por ejemplo, los circuitos de regulación) pueden ser de estado sólido (transistores) o válvulas de vacío.

Tenemos luego los circuitos de remuestreo, cuya presencia en los procesadores digitales de audio de última generación es generalizada. Lo que hacen dichos circuitos es, mediante “trampas” matemáticas varias, incrementar la resolución de la señal digital que les es suministrada con el fin de mejorar la calidad sonora de la misma. ¿Vale la pena el invento? Pues sí si está bien ejecutado, lo que significa disponer de potencia de cálculo por un lado y algoritmos “inteligentes” por otro que sean capaces de “predecir” las características de los datos a “crear”. Así, los remuestreadores (“upsamplers” o “resamplers”) aumentan, vía procesado digital de señal (DSP), la resolución correspondiente a 16 bits de un CD a la equivalente a los 24 bits que pueden manejar los convertidores D/A al uso, pero también incrementar la de 24 bits de una grabación “Studio Master” hasta 36 bits (es lo que hace el sensacional Esoteric Grandioso D1) para buscar un no va más que no siempre se percibe con facilidad. En el fondo, sucede como los escaladores de vídeo: si la señal de base es muy mediocre, ni siquiera el mejor remuestreador de la galaxia podrá arreglarla, aunque mejoras palpables sí aportará.

 

Sin olvidar la importancia de los acabados

Nos queda por comentar un único punto: la construcción mecánica. Algunos dirán: ¡Pero si se trata de electrónica, de ceros y números! Y, sí, parece que en principio debería haber una “igualdad” indiscutible entre procesadores digitales de audio si los mismos han sido correctamente diseñados y los componentes empleados son de alta calidad. Pues no, el tema no es tan fácil. Como aparatos complejos que son, los procesadores digitales de audio pueden verse afectados por interferencias tanto internas como externas, léase ondas eléctricas o magnéticas, vibraciones, etc. En consecuencia, si separamos los circuitos correspondientes a cada subsistema y aislamos a nivel mecánico y eléctrico a componentes como el transformador de alimentación, las mejoras se harán notar. Si además el chasis es de gran masa y está construido con materiales no magnéticos en configuraciones anti-resonantes, la cosa mejorará todavía más. Y si la totalidad del conjunto descansa sobre pies diseñados específicamente para evacuar cualquier posible vibración a la vez que desacoplarlo por completo del ambiente circundante, es decir, la sala de escucha, conseguiremos un “plus” de calidad.

¿Algo más? Ya puestos, es interesante recalcar que un buen visualizador de funciones se agradece, así como una buena parrilla de opciones de funcionamiento, léase un panel frontal y un mando a distancia con posibilidades de gestión bien definidas o, para rizar el rizo, una sección de salida con nivel (volumen) variable para conectar nuestro procesador directamente a una etapa de potencia (nunca se sabe).

 

Una oferta para todos los gustos

¿Recomendaciones? Hay procesadores digitales de audio para todos los gustos y, por fortuna, para todos los presupuestos. Los modelos que mencionamos a continuación destacan por su elevada musicalidad, siendo asimismo los mejores del mercado dentro de sus respectivas categorías. Así, como punto de partida tenemos el DAC Box S FL y el DAC Box DS de Pro-Ject, para seguidamente pasar a los Wadia 121 y 151. El siguiente nivel de complejidad lo encontramos el Electrocompaniet ECD-2, el Primare DAC30, el Krell Connect y el Wadia 321, productos genuinamente High End y de excepcional relación calidad/precio. A partir de aquí entramos de lleno en el mundo de las referencias con máquinas tan completas como el Audio Research DAC8, el Esoteric D-07X y el Marantz NA-11S1, mientras que el selecto universo de las referencias absolutas lo dejamos para el Audio Research Reference DAC, auténtico monumento de la ingeniería electrónica al servicio de la reproducción musical a tamaño natural. Es importante recalcar que algunos de los modelos citados –el Connect, el NA-11S1 y el Reference DAC sin ir más lejos- son también “streamers” (o sea que pueden reproducir directamente archivos musicales procedentes de Internet), opción que, en principio, parece consustancial a todo procesador digital de audio pero que en realidad no tiene por qué ser así. Y aquí terminamos nuestra “lección” sobre audio digital. Confiamos sinceramente en que haya sido de su agrado y, por supuesto, que les sea útil cuando decidan incorporar un procesador digital de audio a su equipo de reproducción musical.