Grabación

Headroom en el mastering

En medio de esta guerra del volumen, es muy común encontrarnos con masterings que obvian los beneficios que puede aportar el reservar una pequeña zona de nuestro margen dinámico. Así pues, incluso en superproducciones, vemos que se ha caído en la decisión de sacrificar en calidad, en pos una pequeña cantidad de volumen extra.

Hay muchos ejemplos, entre los que podemos citar "Don't Stop" de Anastacia, "The Call" de Backstreet boys, "True Colors" de Phil Collins, "Livin' la Vida Loca" de Ricky Martin, "Let's Get Loud" de Jennifer Lopez, "Believe" de Cher, "Bob Yu Did Yu Job" de Jimmy Cliff, "Wannabe" de las Spice Girls, "Gloria's Eyes" de Bruce Springsteen, "The Only Thing" de Bryan Adams...

Todos ellos, y muchos más, han reducido su headroom a cero, con la filosofía de "dame más volumen aunque aumente la distorsión".

¿A qué nos referimos con headroom?

Pues al margen expresado en dBs que hay entre la máxima señal presente y el full scale, o 0dBFs. Dicho de otro modo, y de una forma muy simplificada, es el margen que dejamos entre 0dBFs y el nivel de salida de nuestro limitador.

En este caso, 0.5dBs:

A priori, parecería que dejar un margen es desperdiciar volumen, y por tanto, algo a evitar. Pero ya veremos que las cosas no son tan sencillas...

Distorsión por intersample

Cuando dejamos el nivel de salida de un limitador estandar ( por ejemplo un Waves L2) a 0dBFs, en realidad lo que estamos ajustando es el valor de las muestras de esa señal. Pensad que para el limitador, no está tratando una onda, si no una serie de valores. Posteriormente, en el convertidor D/A, esas muestras regenerarán la forma de onda que irá a nuestro amplificador para ser reproducida en los altavoces. Como se puede ver en la siguiente gráfica de una onda de 8KHz muestreada a 48KHz ( luego tenemos que f(t)=fs/6, donde fs=frecuencia de muestreo), que esos samples procesados y controlados por nuestro limitador queden a un nivel, no garantiza que al regenerarse la onda no vaya a haber valores de tensión superiores a esos valores.

Este problema es completamente evitable al usar un limitador analógico, dado que éstos, no procesan "a saltos", si no de una forma contínua. Otra opción, que minimiza este problema, es la utilización de limitadores digitales con sobremuestreo.

Distorsión por filtrado

En los convertidores D/A existen filtros para reducir ciertos problemas. Estos filtros pueden reducir el contenido armónico de la señal, pudiendo alterar  los valores máximos al disminuir ciertos armónicos impares, los cuales, al estar presentes en la señal, pueden ayudar a reducir el factor de cresta de la onda, esto es, la relación entre el valor RMS y de pico. Dicho de otra forma, al "robar" armónicos, la forma resultante puede aumentar o disminuir su valor de pico.

Por ejemplo, los armónicos que justifican una onda cuadrada son infinitos. Al sufrir un filtrado, la onda se distorsiona y puede aumentar su valor.

Recodificaciones del formato

No toda la música que se escucha se hace usando archivos lineales, como el WAV o el AIFF. Como bien sabemos, existen otros formatos muy comunes, entre los que destaca el MP3 (MPEG-3).

Al recodificar el audio y generar un MPEG-1, MPEG-2 o MPEG-3 se producen pérdidas en la señal, que provocan una nueva forma de onda al ser reproducidos, y ésta, puede ocasionar nuevos picos más altos que pueden ocasionar clips.

Codificando un archivo wav de 16Bits, cuyas lecturas de pico en Logic dan valores de -0,2dBFs, y en Dolby Media Center (ITU BS1770) dan 0dBTP, nos encontramos que al codificar a mp3 a 32kbps, obtenemos claros clips, mientras que la codificación a otro formato más protector como es el  m4a a la misma resolución, no causa ninguno.

Archivo original:

Archivo mp3 a 32kbps:

En ambos sistemas de codificación el rms de la señal a sufrido un descenso, lo que supone en término sencillos, que suenan más bajo. Concretamente, de los -13,8dBFs del wav, hemos pasado a -13,9dBFs para el mp3, y -15,1dBFs para el m4a, lo que sumado a que el mp3 conserva cierta señal en agudos ( a pesar de que su calidad sea insufrible) puede que nos de una idea de por qué el M4A no se ha implantado como un verdadero estandar en esta loca carrera por el volumen.

Convertidores vagos

Existen muchos convertidores en los que la última parte de su recorrido, al acercarse a full scale, su tasa de transferencia en la codificación varía del 1/1. Esto es, sufren de una especie de "Soft Clip".

Abajo vemos el caso de la Digidesign Digi 002:

Podemos observar como la mayor parte de la distorsión proviene de armónicos impares, producidos al "achatarse" la forma de onda.

Así pues, incluso aunque tengamos un archivo sin distorsión por intersample, existen convertidores que no trabajan fielmente a altos valores, y pueden producir distorsiones que en realidad no se encuentran en los archivos.

Esta situación es muy embarazosa, porque cuesta hacer entender muchas veces que la distorsión que se oye no proviene del master en sí, sino del tan amado convertidor del oyente.

Problemas de impedancias

En el diseño de auriculares, por ejemplo, la impedancia es muy tenida en cuenta, pues al reducirla, aumenta su sensibilidad, y por lo tanto, a una misma cantidad de señal, aumenta el volumen percibido, ya que los altavoces responden en realidad a la corriente, no a la tensión.

Existen algunos de muy baja impedancia que causan un nivel inesperado de la corriente por la etapa de salida del amplificador, causando distorsión. Esta corriente depende del valor de tensión, y éste, a igual ajuste del preamplificador y mismos auriculares, depende del mastering.

Este problema de impedancias, también puede darse en el acoplamiento de otros equipos. Por ejemplo, si conectamos la salida de un reproductor a la entrada de micro de un mixer.

Comparemos en los siguientes gráficos cual es la distorsión presente al entrar a mi Allen and Heath por Linea (Izquierda) y por la entrada de micrófono (derecha)

Básicamente iguales. Pero veamos que sucede si aumentamos la señal entrante en 10dBs.

Podemos observar como aumenta la distorsión en ambos, debido al aumento de la señal, pero lo hace más en la entrada de micrófono.

Recordad que la entrada de microfóno tiene una impedancia de 2KOhms y la de linea (en realidad se trata del insert return) de 20KOhms.

Así pues, si no conectamos debidamente nuestros equipos, podemos encontrarnos que niveles altos de señal, pueden causar distorsiones audibles.

Ajustes de nivel incorrectos

Todos los equipos tienen un máx input level y un máx output level. Estos valores pueden ir desde los +15dBus a +30 o más.

Si no tenemos en cuenta estos valores, que a su vez dependen de las impedancias de cada equipo, podemos obtener distorsiones en los momentos de más señal.

Un headroom conservador reduciría estas distorsiones.

Manos que tocan lo que no debieran

Reproductores como iTunes llevan incorporado un ecualizador gráfico con un control de volumen de +/-12dBs. De los presets de ecualización que tiene, los siguientes provocan nuevos clips:

1. Acústica
2. Amplificador de agudos
2. Amplificador de bajos
3. Amplificador de voz
4. clásica
5. Dance
6. Electrónica
7. Hip Hop
8. Jazz
9. Latina
10. Lounge
11. Minialtavoces
12. Piano
13. Pop
14. Profunda
15. R&B
16. Rock
17. Sonora
18. Texto hablado

Y tan solo los reductores de graves y agudos no aumentan la señal.

Así pues, de 21 presets, todos producen un aumento de la señal, salvo tres, incluido el preset "Flat".

Hubiera sido fácil para los programadores de Apple corregir este problema atenuando desde el llamado "preamplificador" del ecualizador, o simplemente utilizando ecualización sustractiva en vez de aditiva, acompañado de unas décimas de dB de margen, pero no. Así que, a saber la cantidad de gente que está escuchando todo con grandes dosis de distorsión, sin enterarse, y dando su opinión sobre esto y lo otro.

Tened en cuenta que además de ecualizar, iTunes deja "amplificar" la señal 12dBs.

Y entonces... ¿qué hacemos? ¿Qué conclusión sacamos?

No hay un consenso claro sobre la cantidad exacta de headroom a dejar, pues la posibilidad de eliminar nuevos clips escapa de nuestras manos a la hora de hacer un mastering, dado que, por ejemplo, existen reproductores digitales que permiten cambiar el nivel de la señal en el dominio digital.

Además,seguramente existen otras variables a tener en cuenta que desconozco. Espero que no sean muy importantes..... por la cuenta que me trae....

Bob Katz, aconsejaba en su famoso libro, en su página 64, al menos 0,2dBs, para evitar la distorsión por intersample, pero Nielsen y Lund, de TC Electronic, van más allá y aconsejan incluso 3dBs si no se utilizan limitadores con oversampling.

Y el problema se agrava cuando queremos elevar durante el mastering el nivel de rms a valores altos, pues el número de picos aumenta, pudiendo incluso alcanzar la zona positiva (+0dBFs) señales lentas como la voz.

Así pues, la solución reside en un cálculo aproximado, producto de la experiencia de cada uno, y de los tests que vayamos haciendo cuando sacamos tiempo para estudiar.

Particularmente, (lo comento dado que mi principal actividad profesional aparte de algunas producciones y conciertos puntuales, es el mastering) en estos momentos encuentro la solución en el uso de limitadores analógicos acompañados de limitadores digitales con oversampling a 8x, y una dosis de headroom variable en función del nivel rms y el formato en el que se vaya a publicar.

 

Eso es todo, un saludo a tod@s.  No olvidéis visitarme en www.euridia.net

Ibon Larruzea
EL AUTOR

Ingeniero técnico industrial en máquinas eléctricas por la universidad pública vasca, músico, productor y audiófilo. Profesional del mundo sonoro desde el año 2000, y desde hace unos años dedicado al mastering, compaginándolo con la producción, en los estudios Euridia.

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Comentarios
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  • #1 por DJTransval el 25/09/2013
    Muy buen artículo, si señor!
  • #2 por PSBoy el 25/09/2013
    Yo siempre le hago caso a Bob Katz!!! jejeje
    La verdad es que 0.2 dBs de Headroom es como un buen balance entre dinámica y volumen alto.
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    #3 por --426601-- el 25/09/2013
    Alguien escribió:
    en estos momentos encuentro la solución en el uso de limitadores analógicos acompañados de limitadores digitales con oversampling a 8x


    Pero para evitar el intersample los limitadores no tenian que ser true peak (nugen por ejemplo)? lo pregunto por que vi un análisis donde no se solucionaba con el oversampling (fabfilter pro l creo)
    Aunque quiero utilizar el oversampling por su beneficio al final nunca lo acabo utilizado por que me suena peor el audio y me molesta un poco al escucharlo, me pasa con todos los plugins que tengo con oversampling.
  • MOD
    #4 por Teo Tormo el 25/09/2013
    Lo del headroom variable es algo que tengo que probar
  • avatar
    #5 por --26171-- el 25/09/2013
    Como tú has dicho, existe el Voxengo Elephant...
  • #6 por brote el 25/09/2013
    Gracias euridia! Buen aporte.

    "Bob Katz, aconsejaba en su famoso libro, en su página 64, al menos 0,2dBs, para evitar la distorsión por intersample, pero Nielsen y Lund, de TC Electronic, van más allá y aconsejan incluso 3dBs si no se utilizan limitadores con oversampling."

    Supongo que depende del tiempo de integración después del rectificado del PPM (DIN y Nordic: 5ms, British y EBU:10ms ...) o mejor dicho el PPM que se haya implementado en limitador.

    Por eso estoy con Aquel, el PPM de un limitador deberia implementar un True Peak, que con tanto estandar ni Bob ni los de TC se ponen de acuerdo.

    Saludos!
  • #7 por musikorta el 25/09/2013
    Eskerrikasko Ibon, por tus clases. Creo que deberiamos hacer un frente comun "antivolumen", o algo asi...a ver si a alguien se le ocurre algun buen slogan.
    Yo siempre digo que masterizar es como barnizar un mueble: A veces solo vale para joder la belleza de la madera...
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  • #8 por e_mac el 25/09/2013
    Articulazo!
    Muchas gracias Ibon por esta información.
    De todas maneras, respetando el headroom para que quede clarito, siempre te dirán que suena bajo.
    Saludos.
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  • #9 por RMartin el 25/09/2013
    Genial artículo! Muy completo y me ha gustado que utilices tanto la forma técnica para explicarlo como un lenguaje más de "andar por casa". Como dato extra yo trabajo (o intento) a un nivel RMS de -12 dbs, limitando a -0,1 dbs.

    Muchas gracias compañero!
  • #10 por carloshernandeznombela el 25/09/2013
    Hola! Me ha parecido super interesante el articulo, felicidades. Lo unico que yo añadiria es el motivo por el que ha sucedido todo esto y la necesidad imperiosa de obtener mas volumen.
    La razon es sencilla , al oido , al igual que al resto de los sentidos (vista,olfato,gusto y tacto) es muy facil de engañarle. Podeis hacer la prueba , ponedle , incluso a un tecnico de sonido , dos mezclas iguales una de ellas 1 db o 2 mas baja que la otra y que os diga que cual suena mejor. Por mi experiencia hasta ahora nadie me ha respondido que una tiene menos volumen que la otra. Todo el mundo empieza a decirte que una suena mas pequeña , que tiene menos bajo , que suena mas apagada , etc...
    El volumen nos hace creer que algo suena mejor que otra cosa , por lo que si en la radio nos ponen nuestra mezcla al lado de otra que suena mas alta , da la sensacion de que suena peor cuando probablemente no sea asi. Es una desgracia pero es asi de triste.
    El maravilloso mundo digital y sus cosicas.
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  • #11 por EvilSound el 25/09/2013
    Excelente artículo!
  • #12 por Entre Terrestres el 25/09/2013
    muy bueno, y en la medida que nos propongamos masters menos voluminosos mejoraremos la calidad de escucha de la gente.
    Prengunto, que pluggin con oversampling me recomiendan, uso nuendo gracias y buena escucha para todos
  • #13 por dajrt el 25/09/2013
    Excelente! Muchas gracias!
  • #14 por Ossia el 25/09/2013
    Simplemente... genial!
    Felicidades y gracias!
  • #15 por anhell el 25/09/2013
    #8
    Cuando te digan eso les dices que para eso se inventó el potenciomentro de volumen!! :mrgreen:

    Pasote de artículo pa la saca!! Muchas gracias.
  • #16 por Blue sky el 26/09/2013
    a veces me da la sensacion de que nos quejamos del elevado volumen de los tracks, de la poca dinamica y del poco headroom simplemente porque no somos capaces de llegar a hacerlo como los grandes del mastering. ¿Puede ser? lo dejo ahí...
  • #17 por Pastco el 26/09/2013
    Muy bueno, gracias
  • #18 por Gon Razortapes el 26/09/2013
    Muy interesante, es verdad que al convertir a mp3 -a máxima calidad- si tiene los picos por encima de - 0,2 dBFS pica seguro, veremos un maravlloso OVER. Muchos mp3 rajan por no respetar esa sencilla normal.

    Yo como mucho, a -0.4dBFS!
  • #19 por mksounds el 26/09/2013
    Muy bueno, muchas gracias! Este tipo de artículos con tanto nivel de detalle me parecen excelentes.
  • #20 por 289122 el 26/09/2013
    #16 jajajaj a veces es así... yo no se hacer que un master suene a un volumen razonable y bien al mismo tiempo jajajaj.

    Otra cosa que pienso es que todos (por lo menos la mayoría) los que se dedican al sonido se quejan de los volúmenes absurdos.... y si la mayoría se queja ¿quienes son los que hacen los masters tan altos?
    Desde mi punto de vista es que no es tan fiero el león como lo pintan... no hay tanto master alto como se dice, hay muchísimos discos que tienen un volumen mas que razonable y no están apretados hasta su muerte acústica.
    ¿que si los hay apretados? pues si... pero es como todo en la vida... de todo hay en la viña del señor... puede que tal vez tenga que ver con los estilos de música que escucho...
    por cierto también estoy con el elephant a 8x
  • #21 por jhebhellstudios el 26/09/2013
    excelente muchas gracias por este aporte
  • #22 por RMartin el 26/09/2013
    #12 El Izotope Ozone 5 tiene la función oversampling
  • #23 por StudioThos el 26/09/2013
    Para mi personlamente solo hay dos parametros: Suena bien o suena mal, lo demas depende de la potencia del equipo que tengas ;)
  • #24 por Andres Clip el 26/09/2013
    Gracias por el articulo, siempre me gusta leerte, me quedo con "AOM Invisible Limiter" para mi es el mas transparente, al respetar los transistores y consigo un optimo headroom, tiene un sobre muestreo (oversamplig x1.x2,x4,x8 y x16), me gustaría que le hicieras un análisis y saber tu opinión, un saludo.
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  • #25 por Blue sky el 26/09/2013
    #22 donde se encue tra el oversampling dentro del izotope??? Gracias
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