Conozca el audio: un lío de cables

Hemos pasado varios meses en esta serie viajando por el mundo del audio y, en el camino, hemos analizado las distintas partes de un sistema Hi-Fi, desde el altavoz hasta la fuente. Ha sido un viaje agradable lleno de detalles técnicos y de examen de los mitos de la alta fidelidad en igual medida, pero ahora es el momento de descender a una de las áreas más simples pero más controvertidas de la reproducción de audio. Cada componente de audio, ya sea digital o analógico, debe estar conectado a cualquier sistema del que forme parte, y este es el trabajo de los cables de audio, a veces denominados interconexiones. Probablemente sean el componente más susceptible a afirmaciones débiles sobre su rendimiento, y los audiófilos están dispuestos a gastar grandes sumas de dinero en cables que supuestamente ofrecen un rendimiento auditivo extra. ¿Hay algo en él o son todos los mismos trozos de cable y los más caros son una estafa? Es hora de echar un vistazo.

En un sistema de audio doméstico típico con señales digitales y analógicas, es posible que encuentre dos tipos de cables: interconexiones eléctricas que pueden transportar señales analógicas o digitales, y ópticas para señales digitales. Estamos aquí para hablar sobre los cables eléctricos, ya que son los que se usan para señales analógicas, así que comencemos con un poco de teoría de las líneas de transmisión.

Quizás uno de los primeros circuitos eléctricos que construyó tenía una batería y una bombilla de linterna conectadas con un cable flexible de dos núcleos. Cuando tocaste el cable a los terminales de la batería, la bombilla se encendió y cuando lo soltaste, la luz se apagó. Era un circuito de CC con dos estados, encendido y apagado, y eso era todo. Pero si conectaras un osciloscopio de almacenamiento al cable mientras conectabas la bombilla, podrías notar algo interesante. En lugar de saltar de apagado a encendido en una transición instantánea, de hecho, el voltaje se curvaría hacia arriba en unos pocos microsegundos. De repente, el circuito de CC no parece tan perfectamente biestado como se pensaba, entonces, ¿qué está pasando?

El voltaje se curva hacia arriba porque los cables y la bombilla no son perfectos. Tienen una pequeña cantidad de resistencia, inductancia y capacitancia, denominadas parásitas, y es la interacción entre ellas la que hace que el voltaje aumente en un corto período de tiempo en lugar de hacerlo inmediatamente. Es casi inmediato, por lo que está bien para una linterna, pero tan pronto como se usan cables similares para transportar una señal, este circuito RCL parásito comenzará a afectarlo. Los primeros ingenieros de telégrafos y teléfonos enfrentaron este problema ya que sus cables se extendían cientos de millas y, por lo tanto, tenían valores R, C y L significativos que daban el efecto de un filtro de paso bajo. Sus intentos de comprender el fenómeno dieron lugar a lo que ahora llamamos teoría de la línea de transmisión, con la que cualquiera que haya trabajado con RF debería estar íntimamente familiarizado.

Habiendo dicho eso, una interconexión de audio es una línea de transmisión en la que se deben tener en cuenta los valores parásitos de R, C y L. Ahora voy a darle la vuelta a eso por completo y decir que, dentro de lo razonable, el rendimiento de la línea de transmisión de la interconexión como lo entenderíamos para los circuitos de radio, no importa mucho en las frecuencias de audio. La razón se reduce a la corta longitud de una interconexión de audio, que en algo del orden de un par de pies (o un metro) tiene valores parásitos que son tan pequeños que hacen poca diferencia como filtro de paso bajo. Cuando esto se compara con la longitud de onda en frecuencias de audio (300 km a 1 kHz), es insignificante.

Volviendo a la bombilla de nuestra linterna, la corriente en esos cables de la batería era CC y siempre fluía en la misma dirección. Si los imaginamos como alambres de cobre gruesos de un solo hilo, podemos imaginar además la corriente dentro de ellos como si fuera un flujo de agua en un sistema de plomería idealizado, con el flujo distribuido uniformemente a lo largo de su sección transversal. Sabemos que la corriente eléctrica crea campos magnéticos, por lo que los cables que alimentan nuestra bombilla estarán rodeados por un campo estático mientras fluya la corriente continua.

Con una corriente alterna, como una señal de audio, el campo magnético es diferente. A medida que la corriente cambia, también lo hace el campo, y dado que los campos magnéticos cambiantes inducen corrientes en los conductores cercanos, inducirán corrientes adicionales en el cable. Estas no fluyen convenientemente como corrientes lineales a lo largo del conductor, sino como corrientes circulares dentro de él. Debido a que parte de la corriente circular fluye hacia adelante y otra hacia atrás, hacia el centro del conductor las corrientes parásitas anulan la corriente directa.

Esto da lugar al llamado efecto piel, en el que las corrientes CA fluyen predominantemente hacia el exterior de un conductor, y volviendo al párrafo anterior, esto puede producir el resultado de aumentar significativamente esa resistencia parásita en las frecuencias de audio CA. Para una interconexión de audio, esto puede afectar negativamente a su calidad, por lo que es habitual que los cables de audio aumenten su superficie tanto como sea posible al tener muchos hilos pequeños de cable en lugar de uno solo más grande. En caso de que eso no sea suficiente, los cables de mayor calidad garantizan la menor resistencia en la superficie de los hilos del cable mediante un baño de cobre plateado u dorado.

Así que hemos establecido que un buen cable de audio debe tener una resistencia parásita, inductancia y capacitancia mínimas. Debido a su longitud relativamente corta, su rendimiento como línea de transmisión en el sentido de RF es en gran medida irrelevante, y el efecto de piel se puede reducir utilizando un cable multifilar. Pero hay algunas otras cosas a considerar a la hora de comprar un cable decente, y quizás sean las más interesantes porque aquí nos adentramos en el mundo del cortejo audiófilo. Si observa los cables en un catálogo de audiófilos, verá términos como "libre de oxígeno" y "direccional", ¿qué significan?

El cobre libre de oxígeno es una forma de cobre refinado de muy alta calidad. Tiene una conductividad ligeramente mejor que el cobre normal debido a la eliminación de impurezas y, por lo tanto, los audiófilos afirman que ofrece una calidad notablemente mejor. La realidad es que la longitud de una interconexión de audio es tan pequeña que una conductividad marginalmente mejor no influye significativamente en su rendimiento. Las aplicaciones que requieren cables más largos, del orden de cientos de metros, podrían ver un beneficio, por lo que esperaríamos encontrarlo en instrumentación científica para grandes proyectos como el CERN, pero para interconexiones de audio cortas es simplemente una herramienta de marketing.

Si compra una interconexión decente, probablemente usará cobre libre de oxígeno, pero su rendimiento provendrá del uso de una gran sección transversal de cables finos y tal vez plateados y no del cobre extrapuro. Los cables direccionales son otro asunto, encontrarás muchos cables de audio con pequeñas flechas que indican la dirección en la que debe fluir la corriente. Una búsqueda en Internet revelará una variedad de explicaciones para esto que generalmente se basan en la acción parásita de los diodos entre granos individuales en la masa de cobre, y algunas de ellas incluso sugieren que la direccionalidad aumentará con el uso. Es otra gran herramienta de marketing para los audiófilos crédulos, pero a diferencia de la conductividad del cobre libre de oxígeno, no tiene ninguna base cierta. Los cables de audio o cualquier otro cable simplemente no son direccionales, funcionan igual de bien en cualquier forma en que estén conectados. Lo sentimos, audiófilos, los han engañado.

Hasta ahora solo hemos analizado los cables de audio analógicos en este artículo, pero, por supuesto, no son los únicos cables que se venden a los audiófilos. Puede comprar cables de red IEC “especiales” a precios exorbitantes, por ejemplo, o cables digitales de calidad audiófila para Ethernet, USB, TOSlink o HDMI.

Un cable de red es sólo un cable de red siempre que tenga conductores clasificados para la corriente adecuada. Los cables digitales son casi igual de sencillos.

Junto con los mitos del cable digital hay un elemento de verdad, pero no debería costarle cientos de dólares. Los cables digitales se diferencian de los cables de audio analógicos en que la tasa de bits tiene una frecuencia mucho más alta que la de la señal codificada en los bits. Por lo tanto, el rendimiento de su línea de transmisión se convierte en un problema importante y, en ocasiones, esto puede aparecer en la elección del cable.

Encuentre el cable HDMI de menos de $5 más barato del mercado y lo más probable es que funcione con una señal de 1080p pero no con una de 4K, esto se debe a que el ancho de banda de su línea de transmisión no está a la altura de las demandas adicionales de los flujos de bits de 4K. Pero antes de que ese cable HDMI de $1,000 salga del mercado, pruebe con uno de $10 para reemplazar el de $2 y se sorprenderá gratamente.

Incluso el cable HDMI más barato puede transportar varios gigabits por segundo y se ríe de la tasa de bits de audio digital tan baja en megabits. Y mientras los unos y los ceros lleguen intactos al otro extremo del cable, no tiene sentido gastar más dinero: no existe un uno o un cero que suenen mejor.

Es posible que algunos audiófilos lean este artículo y se enojen, porque claramente no sé de qué estoy hablando cuando se trata de direccionalidad o cobre libre de oxígeno, y especialmente con cables de red o Ethernet de $ 1,000. A ellos les haré esta oferta: hay una pinta de Old Hooky en un pub de Oxford para la primera persona que demuestre que estoy equivocado. Pero el estándar de prueba es bastante alto, no aceptaré nada de esa palabrería de “El cable USB chapado en oro sin oxígeno da un rico tono chocolate al escenario sonoro más amplio”. En lugar de eso, realizaré pruebas en paralelo con un analizador de audio profesional de alta gama. Veamos qué dice Audio Precision al respecto, ¿de acuerdo? Odio negarle una venta a la excelente cervecería Hook Norton, pero algo me dice que no compraré esa pinta en el corto plazo.

Volveremos con otro de esta serie y, después de haber explorado exhaustivamente los componentes de un sistema de audio doméstico, es hora de verlo de otra manera. ¿Cómo podemos medir el rendimiento del audio?