Know Audio: Un lío de cables

Hemos pasado varios meses en esta serie viajando por el mundo del audio, y en el camino hemos visto las diversas partes de un sistema Hi-Fi desde el parlante hasta la fuente. Ha sido un viaje agradable lleno de detalles técnicos y examinando mitos de 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 al sistema del que forma parte, y este es el trabajo de los cables de audio, a veces denominados interconexiones. Son probablemente el componente individual más susceptible a las afirmaciones tenues sobre su rendimiento, con audiófilos dispuestos a gastar grandes sumas de dinero en cables que afirman ofrecer ese rendimiento auditivo adicional. ¿Hay algo en él, o son todos los mismos trozos de cable y los caros son una estafa? Es hora de echar un vistazo.

En un sistema de audio doméstico típico con señales digitales y analógicas, puede esperar encontrar dos tipos de cable, interconexiones eléctricas que pueden transmitir 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 las señales analógicas, así que comencemos con un poco de teoría de la línea de transmisión.

Quizás uno de los primeros circuitos eléctricos que construiste tenía una batería y una bombilla de linterna conectadas con una longitud de cable flexible de dos núcleos. Cuando tocó los terminales de la batería con el cable, la bombilla se encendió y, cuando la soltó, la luz se apagó. Era un circuito de CC con dos estados, apagado y encendido, y eso era todo. Pero si conectara un osciloscopio de almacenamiento al cable mientras conecta la bombilla, podría 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. El circuito de CC de repente no se ve tan perfectamente biestado como se pensó al principio, 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 parásitos, y es la interacción entre estos lo que hace que el voltaje aumente en un corto período de tiempo en lugar de inmediatamente. Es casi inmediato, por lo que está bien para una linterna, pero tan pronto como se usen cables similares para transportar una señal, este circuito parásito RCL 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 significativos de R, C y L 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 considerar los valores parásitos de R, C y L, ahora voy a cambiar 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 las 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, siempre fluyendo 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 el 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 cambia la corriente, también lo hace el campo, y dado que los campos magnéticos cambiantes inducen corrientes en los conductores cercanos, inducirán corrientes adicionales en el cable. Estos no fluyen convenientemente como corrientes lineales a lo largo del conductor, sino como corrientes de Foucault circulares dentro de él. Debido a que parte de la corriente circular fluye hacia adelante y parte hacia atrás, hacia el centro del conductor, las corrientes parásitas cancelan la corriente directa.

Esto da lugar al llamado efecto piel, en el que las corrientes de CA fluyen predominantemente hacia el exterior de un conductor y, volviendo al párrafo anterior, esto puede producir el resultado de un aumento significativo de la resistencia parásita en las frecuencias de audio de CA. Para una interconexión de audio, esto puede afectar negativamente su calidad, por lo que es normal que los cables de audio aumenten su área de 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 resistencia más baja en la superficie de los hilos de alambre al recubrir el cobre con plata u oro.

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 pelicular puede reducirse utilizando un cable de varios hilos. Pero hay otras cosas a tener en cuenta al comprar un cable decente, y son quizás las más interesantes porque aquí nos adentramos en el mundo del woo de los audiófilos. Si observa los cables en un catálogo de audiófilos, verá términos como "sin oxígeno" y "direccional", ¿qué significan?

El cobre libre de oxígeno es una forma de cobre refinado de muy alto grado. 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 la conductividad marginalmente mejor no es significativa 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 otra cosa, encontrará muchos cables de audio con pequeñas flechas que indican la dirección en la que debe fluir la corriente. Una búsqueda en la web revelará una variedad de explicaciones para esto que generalmente se basan en la acción del diodo parásito entre los granos individuales en la masa de cobre, y algunos de ellos 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 base en la verdad. Los cables de audio o, de hecho, cualquier otro cable simplemente no son direccionales, funcionan igual de bien en cualquier dirección en la que estén enchufados. Lo siento, audiófilos, te 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 alimentación IEC "especiales" a precios exorbitantes, por ejemplo, o cables digitales de calidad para audiófilos para Ethernet, USB, TOSlink o HDMI.

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

Junto con los mitos del cable digital hay un elemento de verdad, pero no es uno que deba 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 en el mercado y es probable 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 flujos de bits de 4K. Pero antes de que ese cable HDMI de $ 1,000 salga del estante, pruebe con uno de $ 10 para reemplazar el de $ 2, y es posible que se sorprenda gratamente.

Incluso el cable HDMI más económico puede transportar varios gigabits por segundo y se ríe de la tasa de bits de audio digital que se encuentra en los 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 suene mejor.

Puede haber algunos audiófilos que 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 cables 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 la prueba es bastante alto, no aceptaré nada de eso "El cable USB chapado en oro libre de oxígeno le da un rico tono achocolatado al escenario sonoro más amplio" galimatías. En su lugar, 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 habiendo explorado exhaustivamente los componentes de un sistema de audio doméstico, ahora es el momento de verlo de otra manera. ¿Cómo podemos medir el rendimiento del audio?