¿Qué es el DSD?

A principios de los 80 el CD-Audio significó una auténtica revolución en la manera de disfrutar de la música. Por primera vez se estandarizaba un soporte auténticamente digital, una revolución que basó su éxito en la calidad, portabilidad, durabilidad y facilidad de uso. Veinte años más tarde la tecnología digital evoluciona de nuevo y así ofrecer una nueva propuesta revolucionaria: el DSD (Direct Stream Digital).

Durante años ha sido el PCM (Pulse Code Modulation) el responsable de convertir las formas de onda analógicas en cadenas binarias (o digitales), aunque pronto hubo numerosas pruebas que intentaban mejorar la resolución del estándar aumentando la frecuencia de muestreo o la cuantificación, siempre con el objetivo de acercarse lo máximo a la señal analógica. El método DSD fue desarrollado basándose en esta última idea.

Sony y Philips tienen una amplia experiencia y conocimiento del audio digital PCM. Empezaron en los 70 con los sistemas comerciales a 14 bit, para moverse progresivamente a los de 16, 18, 20 y 24 bit. Ambas compañías no sólo han desarrollado hasta la saciedad esta tecnología sino que han diseñado, fabricado y comercializado una extensa gama de productos compatibles (lectores de CD-Audio, grabadores, etc.).

La necesidad de mejorar el estándar PCM se ha basado durante muchos años en la consecución de relaciones de bit superiores y frecuencias de muestreo más altas, pero, poco a poco, las mejoras suponían mínimas diferencias. Y la razón de esta algorítmica limitación es clara: el filtrado. Todo sistema PCM necesita el uso de filtros en la señal de entrada que limiten cualquier frecuencia igual o por encima de la mitad de la frecuencia de muestreo (teorema de Nyquist). En un CD-Audio, esta frecuencia es de 44,1 kHz, lo que quiere decir que se discrimina cualquier sonido superior a los 22,05 kHz (valor muy cerca al límite audible humano teórico, que implica el uso de filtros muy precisos que en apenas 2 kHz ejecuten con exactitud el corte necesario). Además, aparece un notable y evidentemente molesto ruido de recuantificación durante los procesos de downsampling o durante el uso de los filtros digitales utilizados en el oversampling.

Estos problemas fueron la inspiración para el DSD: si se eliminan los procesos de interpolación y recuantificación, estos problemas desaparecen. Claro está que para ello fue necesario desarrollar un nuevo sistema de “digitalización”.

Los sistemas PCM convencionales realizan un sobremuestreo delta-sigma 64x para la conversión analógica a digital. El resultado es una señal de audio digital de 1 bit. Mientras que en la mayoría de sistemas se convierte esta señal 1 bit a código PCM, la tecnología DSD almacena directamente estos pulsos 1 bit. La amplitud de la señal analógica de entrada se representa con una densidad de pulsos en la salida, que disminuye paralelamente al decrecimiento de la amplitud mencionada. La conversión digital a analógica (D/A) de una señal digital DSD se realiza de manera fácil mediante un filtro pasa-bajos analógico. Para conseguir una relación señal/ruido excepcional, se utilizan moduladores delta-sigma de quinto orden (lo que permite “colocar” el ruido fuera de la banda pasante del audio). Sony y Philips diseñaron el DSD para capturar la máxima información que, entonces, era posible con los mejores sistemas analógicos (hay sistemas de cinta de media pulgada a 30 ips capaces de capturar frecuencias de hasta 50 kHz). No extraña pues que la respuesta en frecuencia posible del DSD alcance los 100 kHz. Para cubrir un rango dinámico suficientemente bueno y compatible con las consolas de grabación analógicas, el ruido residual queda fijado a 120 dB de la banda de audio.


DSD FÁCIL
El anterior párrafo, sin duda, es de lectura compleja para una gran mayoría de aficionados. Hay otra manera más ligera de explicarlo.

El DSD es la tecnología que utiliza el SA-CD para convertir y almacenar, principalmente, música en un soporte óptico (el tradicional y bien conocido CD-Audio lo hace con el PCM). El DSD es capaz de conseguir mayor resolución al medir 64 veces más muestras que el PCM. Es decir, en vez de 44.100 veces por segundo realiza un total de 2.822.400 muestras. Su respuesta en frecuencia alcanza los 100 kHz (aunque, ¿existen sonidos inteligibles a esa banda?) y entre la señal más alta y el ruido existe una separación de 120 dB (aunque sólo en la gama de frecuencias audibles, resulta más que suficiente). Según los responsables del invento, el DSD es capaz de almacenar y, por ende, reproducir una cantidad superior y hasta, a veces, desconocida de sonidos en comparación al CD-Audio/PCM. Hay quien afirma tajantemente que el DSD es el mejor y más eficaz método de conversión analógico a digital. No se evitan únicamente los artefactos propios del PCM, sino que además se mejoran los resultados.

En grabación el DSD puede parecer una odisea (sobre todo por los requisitos técnicos en procesado y almacenaje, ¡casi tres millones de muestras en vez de apenas cuarenta y cinco mil!). Esos tres millones, como hemos visto, son el resultado de multiplicar por 64 la frecuencia de muestreo del PCM (44,1 kHz) y recordemos que utiliza un solo bit por muestra. La diferencia es justamente ésta, ya que el PCM utiliza 16 bit por muestra, por lo que en realidad el DSD ocupa sólo cuatro veces más de “espacio” para una misma unidad de tiempo.


MÚSICA EN MULTICANAL
¿Alguien se ha preguntado alguna vez la razón por la cual el SA-CD permite la música multicanal? Esto es así ya que el formato ofrece capacidad de hasta seis canales independientes; pero totalmente sincrónicos, sin que, por ello, se pierda gran parte de la alta resolución de la que hace gala el sistema (apenas hay algún sacrificio notable). Antes, destacar que las mezclas multicanal son totalmente opcionales, no imperativas.

Pues bien, habrá quien piense que la condición multicanal vino motivada por el importante e imparable auge del sonido envolvente del DVD-Video, que convirtió la experiencia sonora estereofónica en un “viejo” reducto sólo para melómanos y audiófilos. La verdad, o eso es lo que se desprende en los informes de Sony y Philips, es que la condición multicanal fue propuesta justamente para ese grupo melómano y audiófilo.

Parte de la experiencia musical pasa por la reproducción fidedigna de un concierto acústico en directo. Son varios los aspectos sonoros que inciden en la “huella” acústica de la misma sala donde tiene lugar el evento musical, insuficientes si se opta por una reproducción estereofónica. Están las reverberaciones e incluso el “calor” del público. Aunque el SA-CD sea capaz de otorgar más espacio a la grabación, sólo una configuración multicanal permitirá restaurar con eficacia el espacio sonoro de un auditorio: la tercera dimensión sonora, el estado más puro del sonido.

Claro está que ha habido músicos y productores musicales (sobre todo de música moderna) que han utilizado las posibilidades multicanal para realizar un sinfín de experimentos, de la misma manera que las primeras grabaciones estereofónicas adolecían de exagerados tecnicismos. En este último caso, a veces, impera más el espectáculo (basado en la técnica) que la propia obra sonora.

En cualquier caso no podemos desperdiciar la ventaja multicanal del DSD, que ofrece esos seis canales sin compresión con unos valores técnicos sobre el papel muy atractivos. Por ejemplo, un DVD-Video puede incluir sonido multicanal, pero recurriendo a compresión Dolby Digital o DTS (evidentemente, el SA-CD es incapaz de almacenar vídeo, siendo únicamente un soporte musical o de audio).

OTRO DISCO DE 12 CM

¿Por qué un SA-CD es visualmente idéntico a un CD y a un DVD?

Evidentemente, esta similitud no es gratuita. Para empezar permite que la fabricación de soportes sea más fácil y más económica (todos los discos son de 12 cm, lo que permitirá utilizar casi la misma maquinaria en muchos pasos), y que la reproducción no necesite de diferentes mecánicas para cada formato. El Laserdisc se ha visto relegado no, únicamente, porque el DVD-Video le gana en calidad de audio y vídeo, sino porque su soporte, además de engorroso, no es compatible físicamente con las mecánicas de un CD-Audio o DVD-Audio (aunque sí al revés). Claro está que entre un CD-Audio y un SA-CD hay claras diferencias. Para empezar que el último permite hasta siete veces más de información, aunque ambos compartan los 74 minutos de sonido.

Otra ventaja admirable del SA-CD es su escalabilidad. Antes hemos hablado de su condición multicanal, pero no de que, en un mismo soporte, es posible incluir hasta tres veces la misma producción musical en sus tres distintas (y totalmente independientes) versiones. Cuando nos acercamos a nuestra tienda de discos y queremos comprar un disco SA-CD podemos encontrarnos con varias posibilidades: SA-CD multicanal, SA-CD estéreo o SA-CD (estéreo o multicanal, o ambos) con capa CD-Audio, junto a todas sus variantes. De aquí extraemos que la versión estéreo de un SA-CD donde además hay una versión multicanal implica dos mezclas diferentes, lo que añade valor a ambas (aunque siempre dependerá de la pericia del ingeniero de sonido). Pero ¿qué pasa con la capa CD-Audio?

Philips y Sony eran conscientes del amplio parque de reproductores de CD-Audio y ya de DVD-Video (que como sabemos leen discos CD). El éxito de la introducción de un nuevo soporte no se puede basar, únicamente, en la mejor calidad (si no, que se lo pregunten a Sony con su Betamax), así la adición de una capa CD-Audio al SA-CD es parte de la estrategia para conseguir mayor cuota de mercado.

Aunque uno no tenga (todavía) un reproductor SA-CD, podrá disfrutar del contenido del disco gracias a una “copia” en CD. Evidentemente, la calidad de esta capa no es la misma que la versión SA-CD, pero el origen de los datos PCM finales sí provienen de la versión DSD.

Para ello se desarrolló el Direct SBM (Super Bit Mapping Direct), un sistema que convierte las cadenas DSD a PCM incluso con una mejoría de sonido notable, eso sí, según afirma Sony que es desarrolladora del sistema. El objetivo es acercar las ventajas de la precisión de 20 a 24 bit al audio digital de 16 bit (aprovechando la realización de un “máster” digital de alta resolución). Algunos productores musicales afirman que las ventajas de esta solución consiguen que la versión CD-Audio sea superior a una supuesta producción realizada exclusivamente para PCM, lo que ha motivado a algunos productores a trabajar sobre DSD, incluso, cuando el objetivo es realizar únicamente un disco CD-Audio.


PROTECCIÓN DE CONTENIDOS
Sin duda uno de los mayores temores de la industria musical de todo el mundo es la piratería. Está claro entonces que en el diseño del estándar DSD y SA-CD este tema tuviera especial relevancia. Así, se ofrecen impedimentos físicos y electrónicos para evitar copias fraudulentas, hasta tal punto que, a fecha de hoy, no existe ni un solo disco SA-CD “pirata” en el mercado.

Pero también está impidiendo que sea posible transportar la cadena de bits digital DSD directamente del soporte SA-CD a un descodificador externo al del propio lector, lo que obliga al uso de conexiones analógicas, una pequeña “aberración” en una era “todo digital”.