El porqué de los 44.1kHz

Seguramente muchos de vosotros os haréis esta pregunta, otros ya sabréis la respuesta, pero a través de este extenso artículo queremos indagar en el porqué se definió esta frecuencia de muestreo como estándar para la codificación en los discos compactos de audio, y no la que actualmente utilizan muchas tarjetas de sonido nativamente, como es la de los 48kHz. Si bien la respuesta está en la especifación del Libro Rojo por parte de Philips y Sony, los creadores del disco compacto tal y como se conoce hoy en día por sus siglas CD, la respuesta la encontraremos rápidamente. Esta frecuencia debía ser compatible con los estándares de vídeo PAL y NTSC para no tener que depender de futuras conversiones, con la consecuente edición de fotogramas.

El oído humano es capaz de escuchar frecuencias de sonido hasta los 20kHz, debido al criterio de Nyquist, para que una señal analógica a muestrear pueda ser exactamente reconstruida, sin sufrir aliasing (frecuencias que se generan sin estar presentes originariamente), la tasa de muestreo ha de ser igual o superior al doble de su ancho de banda, en este caso, frecuencia de la señal más alta, es decir, 20kHz, ha de ser superior a 40kHz. A partir de ahí, se debía escoger una frecuencia de muestreo. Podría ser un número más "redondo" como puede ser 44.000 Hz. O con la llegada de la informática, múltiplo de 1 byte (8 bits) como es 44.032 Hz. Pero teniendo en cuenta que la tasa (frecuencia) de muestreo es la cantidad de muestras por unidad de tiempo, su mayor preocupación era la compatibilidad con los estándares en televisión de EEUU/Japón y Europa, NTSC (525 líneas a 60Hz, 35 líneas en blanco) y PAL (625 líneas a 50 Hz, 37 líneas en blanco) respectivamente, por lo que multiplicando sus líneas activas por su frecuencia en ambas, nos daría de resultado como múltiplo de ambas, el 44.100.

Supuestamente podrían haber escogido una frecuencia múltiple a la estándar en la telefonía para simplificar estas conversiones, normalmente de 8 y 16 kHz, y que además es múltiple de 8 (1 byte), por lo que nos lleva a la frecuencia comúnmente usada en muchos entornos de grabación, como son los 48kHz, hoy por hoy doblados a los 96kHz y 192kHz para los nuevos estándares de alta definición en los DVD-A. Pero hay que tener en cuenta, que en los comienzos de la investigación del audio digital, el ancho de banda necesario era cerca de 1 Mbps por canal (estéreo), lo que lo hacía difícilmente de almacenar, ya que las unidades de disco tenían el ancho de banda necesario, pero no la capacidad para una grabación de larga duración. Por eso el estándar fue creado pensando más en las grabadoras de vídeo, donde codificaban la onda binariamente con el blanco y el negro, lo que acabó determinando la tarifa de muestreo de 44.1kHz.

Como anécdota matemática, el número 44.100 es el resultado del producto de los cuadrados de los cuatro primeros números primos. Como factor a tener en cuenta en la digitalización de audio, no nos olvidemos de otro factor que influye en la calidad de grabación digital de una muestra analógica, como es la cuantización, que conocemos como 16 o 24 bits, lo que obtendremos con más exactitud y precisión "el dibujo" (la amplitud) de la señal. Aunque hoy por hoy, el estándar del CD-A nos puede servir como un referente de calidad, si no avanza la velocidad de comunicación de redes en internet, para agilizar las transferencias de descarga, seguiremos sin compartir archivos de audio de más calidad.

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