Niveles Pico entre Muestras

Un medidor de pico digital nos debería mostrar de modo absoluto el límite de señal de audio digital, sin embargo el paso de convertir la señal digital a analógica para poder reproducir en los altavoces encierra ciertos problemas que deberíamos conocer y minimizar en el proceso de masterización.

Qué son lo ISP o Picos entre muestras

Los picos entre muestras (ISP, por sus siglas en inglés Inter-Sample Peaks) son fenómenos que ocurren en señales de audio digital cuando la forma de onda analógica reconstruida a partir de las muestras digitales supera el valor máximo que puede representarse en el sistema de codificación digital, aunque ninguna de las muestras individuales alcance ese límite.

En audio digital, el rango dinámico está definido por los valores discretos que pueden representarse en un sistema de cuantificación, normalmente dentro de un rango normalizado de -1.0 a +1.0 en punto flotante o de 0 a el valor máximo de bits (por ejemplo, 16 bits: 0 a 65,535) en enteros. Sin embargo, entre cada par de muestras, la señal analógica reconstruida mediante interpolación —generalmente un filtro sinc en reproducción— puede formar picos que excedan este rango, generando sobremuestreo implícito que no se refleja en los valores muestreados.

Estos picos son importantes porque, aunque el nivel de pico medido directamente en el DAW o en la señal digital parezca seguro, durante la reproducción en un convertidor D/A puede producir clipping analógico, distorsión audible o sobrecarga en sistemas de procesamiento posterior, especialmente en mastering y transmisión de audio. Por ello, los ingenieros de audio utilizan mediciones de picos entre muestras para asegurar que la señal no exceda los límites máximos tras la conversión, garantizando integridad y headroom suficiente.

Corregir los niveles pico entre muestras de audio digital

 Prevenir los picos entre muestras (ISP) es un aspecto fundamental en la producción, mezcla y masterización de audio digital, ya que estos picos pueden provocar distorsión audible y clipping en la señal reconstruida por el convertidor digital-analógico, incluso cuando las muestras individuales no alcanzan el valor máximo de 0 dBFS. Los ISP se producen por la interpolación de la señal entre cada muestra discreta, lo que significa que la onda analógica reconstruida puede superar los límites de amplitud que medimos directamente en el DAW. Por ello, controlar estos picos requiere un enfoque técnico y estratégico durante todo el proceso de producción.

Una de las primeras medidas para prevenir los ISP es dejar suficiente headroom en la mezcla y en la masterización. Esto implica no acercar los picos digitales a 0 dBFS, sino mantenerlos normalmente entre -1 y -3 dBFS, dependiendo del género y la dinámica de la música. Este margen evita que los picos entre muestras excedan los límites del sistema, protegiendo la señal durante la conversión al formato analógico. Mantener este espacio también proporciona flexibilidad para el procesamiento posterior y la aplicación de limitadores y compresores sin generar distorsión adicional.

El uso de limitadores con detección de ISP es otra estrategia clave. Los limitadores tradicionales solo actúan sobre los picos muestreados y, por lo tanto, pueden no controlar los picos entre muestras. Los limitadores modernos, en cambio, incorporan algoritmos que predicen la forma de onda reconstruida y ajustan la ganancia para asegurarse de que ningún pico entre muestras supere 0 dBFS. Este tipo de limitación es especialmente importante en la etapa final de mastering y en música electrónica o moderna, donde los niveles de RMS altos y los transientes pronunciados hacen más probables los ISP.

Otra técnica ampliamente utilizada para prevenir los ISP es el sobremuestreo (oversampling) durante el procesamiento de plugins críticos, como limitadores, ecualizadores y efectos de dinámica. Al aumentar temporalmente la frecuencia de muestreo dentro del plugin, se pueden detectar y controlar picos que normalmente aparecerían entre muestras, logrando un control más preciso sobre la señal final. El sobremuestreo simula la reconstrucción real que hace el DAC, permitiendo corregir picos invisibles en la señal original y reduciendo significativamente el riesgo de clipping analógico.

El control de los transientes agresivos también es importante. Elementos como bombos, percusiones, golpes de batería y sonidos con ataque rápido pueden generar picos que luego se manifiestan como ISP. Técnicas de compresión cuidadosa, limitación suave y modelado de transientes (transient shaping) ayudan a mantener estos picos bajo control sin sacrificar la dinámica de la mezcla. Del mismo modo, evitar la saturación excesiva durante la mezcla y la aplicación moderada de efectos de distorsión o boost de frecuencias altas contribuye a prevenir que la señal digital exceda los límites de amplitud cuando se reproduce en un DAC.

Por último, es recomendable monitorizar los picos entre muestras utilizando medidores especializados. Muchos DAWs modernos y plugins de masterización incluyen herramientas que simulan la reconstrucción de la señal analógica y muestran los ISP en tiempo real. Esta práctica permite identificar problemas antes de que lleguen a la etapa de masterización o de distribución, asegurando que la señal final se mantenga limpia y libre de distorsión por picos entre muestras.

En conclusión, la prevención de los picos entre muestras (ISP) combina varias estrategias: mantener headroom suficiente, utilizar limitadores que detecten ISP, aplicar sobremuestreo en plugins críticos, controlar transientes agresivos y monitorear activamente la señal. Aunque los ISP son invisibles en los niveles muestreados, su control es esencial para garantizar la integridad de la señal y la fidelidad del audio final, asegurando que la música suene con claridad y sin distorsión en cualquier sistema de reproducción.

Medidores SPPM

Los SPPM (Sample Peak Programme Meter) son medidores utilizados en audio digital para indicar los picos de las muestras individuales de una señal. A diferencia de los picos verdaderos de la forma de onda, que pueden ocurrir entre muestras y superar los valores medidos, los SPPM muestran únicamente los niveles discretos registrados por el sistema de muestreo. Según la literatura técnica en ingeniería de audio, los SPPM son útiles para monitorear niveles digitales y evitar saturación en la cadena de señal, pero no sustituyen la medición de picos entre muestras (ISP o True Peaks), necesarios para garantizar que la señal no produzca distorsión al ser convertida a analógica.

El problema es que estos SPPM no se corresponden con los picos reales que tendrá la señal al convertirse a analógica, ya que estos muestran sólo los valores pico de cada muestra, no los verdaderos niveles de forma de onda resultante, los cuales pueden caer o incrementarse entre los espacios entre muestras incluso hasta 3 dB.

Parte de este problema tradicionalmente lo hemos resuelto evitando dejar el master de audio por debajo de 0 dBFS, generalmente -0.3 dBFS. Pero en la práctica, con este método, muchos reproductores económicos tienen unas tasas de distorsión inaceptables y en cualquier caso muy superiores a si hacemos un uso correcto de un True Peak Limiter, como medidor de picos reales.

Utilizando un limitador tradicional PPM pueden aparecer picos de nivel por encima de 0 dB

Picos entre muestras (ISP – InterSample Peak)

Si nuestro lector de pico solo nos informa de los valores de las muestras, pero el nivel varía entre cada una de estas muestras al convertirse a analógica, no tenemos una lectura real del nivel de la señal, y el problema es que tendremos picos que en muchos sistemas van a causar una distorsión.

El principal motivo que causa esta diferencia entre el nivel de las muestras y el de la señal de audio resultante en analógico radica en el uso de un  filtro de reconstrucción cuyo propósito es redondear la señal de audio original, digital y escalonada en muestras, convirtiéndola a una señal continua que nos ofrezca una sensación de sonido más suave. Estos filtros pueden causar ligeras variaciones en los niveles de audio, lo cual es un problema para las señales que están cerca de 0 dBFS, ya que pueden causar saturación con la consecuente distorsión tímbrica de la señal.

Si bien un conversor digital de gama alta tiene capacidad para para compensar este problema, la inmensa mayor parte de la música ha terminado escuchándose en teléfonos móviles de gama económica, que no tienen ni la posibilidad de soportar picos de señal, ni la capacidad de corregirlos.

En conclusión nos encontramos con que nuestra mezcla o master puede sonar correcta en el estudio pero si contiene picos entre muestras va a sonar distorsionado en un equipo de gama media o económica.

Niveles óptimos

Desgraciadamente en la industria de la música no se respetan habitualmente ninguno de los esfuerzos por normalizar los niveles máximos de señal, de modo que la inmensa mayor parte de la música popular de las últimas décadas esta terminada con niveles lo más alto posible todo el tiempo, salvo excepciones afortunadamente.

Con iniciativas o imposiciones como las de ‘Masterizado para iTunes‘ se ha introducido un proceso mediante el cual el ingeniero de masterización ofrece audio en un formato que trata de evitar problemas de pico entre la muestras, imprescindible si tenemos en cuenta que lo  que itunes ofrece a sus clientes es el audio comprimido en AAC (con pérdidas) con los consiguientes problemas añadidos ya que estos causan nuevas fluctuaciones en los niveles pico y la consecuente distorsión.

Utilizando un limitador ‘True Peak’ se puede evitar la aparición de picos entre muestras  (ISP)

Como evitar la distorsión de picos entre muestras

Si 0 dBFS en digital (también -0.3 dBFS) puede causar distorsión por saturación al convertir a analógico, la mejor solución en utilizar un medidor que nos informe no de los niveles que contiene la señal, sino de los niveles que alcanzará la señal cuando esta se convierta para su preproducción.

Los llamados TRUE PEAK METER (medidores de pico real) son la solución inmediata para asegurarse de que nuestro trabajo no se distorsionará cuando se convierte de digital a analógico. Estos medidores nos ofrecen la información correcta para normalizar la señal evitando superar los 0dBs.

Tengamos presente que no todos los medidores de pico real funcionan igual. Esto es debido a que para conseguir una lectura de picos verdaderos necesitamos convertir la frecuencia de muestreo, para poder saber lo que ocurrirá entre las muestras originales lógicamente, dependiendo de la cantidad de sobremuestreo que se utilice, lograremos una aproximación cada vez más precisa del valor real, pero lógicamente también se incrementará el consumo de CPU.

Plugins con función True Peak Limiter

Cada vez son más los limitadores que nos ofrecen la función de True Peak Limiter. Aquí se muestran algunos de los más conocidos plugins que ofrecen actualmente esta función y la capacidad de limitar los picos reales son:

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RF