Repaso histórico y técnico de los formatos de sonido cinematográfico, su implementación doméstica, y como llegamos al fenómeno de los audios "Custom" editados.
1. La era analógica: de los orígenes al Dolby Stereo
El cine sonoro se consolidó comercialmente a finales de los años veinte con sistemas como Vitaphone, estrenado en 1926, que sincronizaba la película con un disco, y Movietone, presentado en 1927, que incorporaba una pista óptica en la misma película, junto a la imagen. Durante décadas predominó el sonido óptico monofónico de 35 mm: un único canal, económico y práctico, que no permitía distribuir sonidos independientes entre distintas zonas de la sala.
Antes de Dolby ya existían sistemas estereofónicos y envolventes. Fantasound, creado para Fantasía en 1940, utilizaba pistas ópticas en una película separada y sincronizada. Cinerama, estrenado en 1952, empleaba sonido magnético en un soporte independiente. CinemaScope incorporó en 1953 cuatro canales magnéticos a las copias de 35 mm, y Todd-AO llevó seis canales al formato de 70 mm en 1955. Estas soluciones requerían equipos e instalaciones más costosos y no desplazaron al sonido óptico mono como opción predominante.
Dolby Stereo facilitó la expansión del sonido multicanal mediante copias ópticas de 35 mm. Su primer largometraje comercial fue Lisztomania, en 1975; la configuración con surround llegó con A Star Is Born en 1976 y se popularizó con Star Wars en 1977.
El sistema codificaba matricialmente cuatro canales en dos pistas ópticas: izquierdo, central, derecho y un surround mono para los altavoces laterales y traseros. Un decodificador recuperaba cuatro canales de reproducción, aunque con menor separación que un sistema de canales discretos. Combinado con la reducción de ruido Dolby A, permitía ofrecer sonido envolvente sin recurrir a las costosas pistas magnéticas.
Dolby SR (Spectral Recording) se presentó en 1986 y llegó a los estrenos cinematográficos en 1987 con Innerspace y RoboCop. Sustituyó al Dolby A en las copias que adoptaban el nuevo sistema, reduciendo el ruido y ampliando el margen dinámico. Conservaba la distribución matricial de Dolby Stereo: la mejora estaba en la calidad del sonido analógico, no en añadir canales.
2. La guerra de los formatos digitales de los 90: SR-D, DTS y SDDS
Dolby Digital, DTS y SDDS llevaron el sonido digital multicanal a las copias cinematográficas de 35 mm. Se diferenciaban principalmente en cómo almacenaban el audio y distribuían los canales.
Dolby Digital, estrenado comercialmente en 1992 con Batman Returns, utilizaba la codificación de audio AC-3, con compresión con pérdidas a 320 kbps. Los datos se imprimían como pequeños bloques de puntos entre las perforaciones de la película, en el lado de la pista óptica.
Ofrecía 5.1 canales discretos, es decir, separados: tres frontales, dos envolventes o surround y un canal de efectos de baja frecuencia, denominado LFE. Este último es el .1 y contiene efectos graves destinados a los subwoofers.
Las copias se conocían como SR-D porque combinaban la pista digital con una pista óptica analógica Dolby SR. Esta permitía proyectarlas en salas sin Dolby Digital y servía de respaldo: si los datos digitales no podían recuperarse correctamente, el procesador de sonido pasaba automáticamente a la pista analógica.
En 1999, con Star Wars: Episodio I - La amenaza fantasma, apareció Dolby Digital Surround EX, desarrollado por Dolby y Lucasfilm THX. Añadía un canal central trasero para la reproducción 6.1, pero lo incorporaba mediante codificación matricial a los dos canales surround existentes. Un decodificador compatible recuperaba ese canal adicional, mientras que las salas sin EX reproducían la pista en 5.1. Aunque alimentase varios altavoces traseros, estos compartían un único canal de contenido.
DTS (Digital Theater Systems) debutó comercialmente en 1993 con Jurassic Park. Almacenaba el audio en uno o varios CD-ROM externos, sincronizados mediante un código de tiempo impreso entre la imagen y la pista analógica. Utilizaba compresión con pérdidas APT-X100, con una relación de 4:1. El disco evitaba las restricciones de espacio de una pista digital impresa en la película, aunque una menor compresión no demuestra por sí sola una mayor calidad sonora.
Su configuración habitual ofrecía reproducción 5.1, con una particularidad: los graves destinados al subwoofer se filtraban a 80 Hz y se incorporaban a los dos canales surround antes de almacenar cinco canales en el disco. Durante la reproducción se separaban mediante filtrado. Dolby Digital, en cambio, codificaba el LFE como un canal discreto.
DTS también recurría a la pista óptica analógica cuando la interrupción de la lectura del código de tiempo superaba el margen previsto por el equipo. Los DTS-6 y DTS-6D podían continuar la reproducción digital durante cuatro segundos sin leer ese código antes de pasar al respaldo. Este podía ser Dolby SR, Dolby A o mono, según la copia y la configuración.
Desde 1999, DTS-ES (Extended Surround) permitió la reproducción 6.1 en salas mediante un canal central trasero codificado matricialmente en los dos surround, con un principio similar al de Surround EX.
SDDS (Sony Dynamic Digital Sound) debutó comercialmente en 1993 con Last Action Hero. Imprimía sus datos en ambos bordes exteriores de la película, por fuera de las perforaciones, y utilizaba compresión con pérdidas ATRAC de aproximadamente 5:1.
Admitía hasta ocho canales: cinco detrás de la pantalla, dos surround y uno de graves. Respecto al 5.1, añadía un canal izquierdo central y otro derecho central, situados entre el central y los extremos de la pantalla. Por tanto, su distribución era distinta del 7.1 doméstico habitual, que incorpora dos canales surround traseros. También hubo películas SDDS de seis canales.
Para afrontar errores de lectura, combinaba corrección de errores con cuatro canales de respaldo, además de los ocho de programa. Las dos pistas no eran copias completas entre sí, y la recuperación podía reducir la separación entre canales. Si el respaldo digital resultaba insuficiente, el sistema podía pasar a la pista óptica analógica.
Sony sitúa la principal etapa de actividad de SDDS entre 1993 y 2007, aunque hubo estrenos posteriores. Fue un formato exclusivamente cinematográfico, sin una versión doméstica comercial.
3. El cine digital: del sonido envolvente al inmersivo
Con el cine digital, la película pasó a distribuirse en un DCP, un paquete de archivos que contiene la imagen, el sonido y otros elementos necesarios para la proyección. Su audio convencional utiliza PCM sin comprimir, con resolución de 24 bits y frecuencias de muestreo de 48 o 96 kHz. Sobre esta base se desarrollaron sistemas con más canales envolventes y formatos inmersivos que incorporan sonido desde arriba.
Dolby Surround 7.1, estrenado en 2010 con Toy Story 3, amplía la configuración 5.1 con cuatro canales surround independientes: lateral izquierdo, lateral derecho, trasero izquierdo y trasero derecho. Estos forman parte de una mezcla preparada para 7.1; no se extraen automáticamente de los dos surround de una pista 5.1. Mantiene los tres canales frontales y el LFE. Es un sistema basado en canales, sin una capa de altura.
Auro 11.1, cuyo primer estreno cinematográfico fue Red Tails en 2012, distribuye el sonido en tres niveles: la disposición horizontal, una capa elevada y un canal superior sobre el público. Es un formato inmersivo basado en canales, lo que demuestra que añadir altura no requiere utilizar objetos de audio.
Dolby Atmos, estrenado en 2012 con Brave, combina una base de canales con objetos de audio.
Estos objetos incluyen sonido y metadatos que describen su posición y movimiento en el espacio. Durante la reproducción, el procesador calcula cómo distribuirlos entre los altavoces disponibles, incluidos los del techo, según la configuración de la sala.
No todos los sonidos tienen que tratarse como objetos: la mezcla también puede asignarlos a la base de canales. Atmos cinematográfico admite hasta 128 pistas de audio en total. En la configuración descrita por Dolby, diez corresponden a esa base y hasta 118 a objetos.
DTS:X, estrenado en salas en 2015 con American Ultra, utiliza objetos de audio para adaptar la reproducción a distintas configuraciones de sala. Su base técnica es MDA, Multi-Dimensional Audio, una plataforma de creación y almacenamiento de audio inmersivo que DTS presentó sin tarifas de licencia. Esa condición de MDA no significa que los equipos o la implantación de DTS:X carezcan de costes o licencias.
Su planteamiento permite adaptar una mezcla a diferentes instalaciones compatibles, aunque el resultado depende de los altavoces y del equipo disponible. Una sala sin altavoces de altura no reproduce de la misma manera los efectos superiores.
La diferencia fundamental está en cómo se describe el destino del sonido. Una mezcla basada en canales lo asigna a posiciones o zonas predefinidas, como el centro de la pantalla o el lateral izquierdo. Cada canal puede alimentar uno o varios altavoces. Una mezcla con objetos añade información espacial que el procesador interpreta para distribuir el sonido según la instalación.
Ambos métodos pueden convivir, como ocurre en Atmos. También conviene distinguir entre sonido inmersivo y audio por objetos: el primero incorpora la dimensión vertical, mientras que el segundo permite describir la posición del sonido sin vincularlo de antemano a un canal de reproducción concreto.
4. El salto a casa: formatos domésticos y sus especificaciones
Dolby Surround y Dolby Pro Logic
El sonido matricial de Dolby Stereo llegó al hogar en 1982 con Dolby Surround. Sus primeros decodificadores ofrecían tres salidas: izquierda, derecha y surround. El sonido central se percibía entre los dos altavoces delanteros, sin necesitar un altavoz central.
En 1987 apareció Dolby Pro Logic, que incorporó una salida central y mejoró la separación entre los cuatro canales: izquierdo, central, derecho y surround. Ambos sistemas podían utilizar el audio estéreo de un VHS o un LaserDisc, siempre que la grabación conservara la codificación matricial. El surround era monofónico, aunque se reprodujera mediante varios altavoces.
LPCM
LPCM es audio digital sin comprimir. Ya estaba presente en soportes anteriores al Blu-ray, como el CD y el DVD, por lo que el audio doméstico sin pérdida no comenzó con los discos de alta definición.
En Blu-ray admite profundidades de 16, 20 o 24 bits, hasta ocho canales a 96 kHz o seis a 192 kHz. Su bitrate máximo es de 27,648 Mbps.
A diferencia de TrueHD y DTS-HD Master Audio, LPCM no necesita descomprimirse. A igualdad de señal digital, estos tres formatos pueden proporcionar exactamente el mismo audio.
Dolby Digital, o AC-3
El DVD extendió el uso doméstico de Dolby Digital, que permite reproducir hasta 5.1 canales independientes. Emplea compresión con pérdida: reduce el espacio necesario descartando parte de la información original.
En DVD-Video admite un bitrate máximo de 448 kbps. En Blu-ray alcanza 640 kbps, con hasta 5.1 canales a 48 kHz.
Dolby Digital Plus, o E-AC-3
Dolby Digital Plus también utiliza compresión con pérdida. En Blu-ray permite hasta 7.1 canales a 48 kHz.
En la configuración descrita por Dolby para este soporte, combina una parte Dolby Digital de hasta 640 kbps con una extensión de hasta 1,024 Mbps. Ambas suman un máximo de 1,664 Mbps.
Algunas tablas generales de Blu-ray recogen un límite ampliado de 4,736 Mbps, que no debe confundirse con el de esa configuración 7.1.
Dolby TrueHD
Dolby TrueHD utiliza compresión sin pérdida: permite recuperar exactamente la señal digital utilizada para codificarlo. Se basa en Meridian Lossless Packing, o MLP, tecnología que ya se empleaba en DVD-Audio.
En Blu-ray admite hasta ocho canales a 96 kHz o seis a 192 kHz, con una profundidad de hasta 24 bits. El flujo TrueHD puede alcanzar 18 Mbps, sin contar el audio Dolby Digital que lo acompaña para ofrecer compatibilidad.
TrueHD no necesita un núcleo AC-3 para reconstruir el audio. La versión Dolby Digital acompañante es una codificación adicional destinada a los equipos que no admiten TrueHD.
Que el receptor no pueda decodificar TrueHD no obliga a utilizar esa versión con pérdida: si el reproductor puede decodificarlo y enviar PCM multicanal por HDMI, se conserva el audio sin pérdida.
DTS Digital Surround
DTS Digital Surround es otro formato de compresión con pérdida cuyo uso doméstico se extendió con el DVD. Su configuración básica ofrece hasta 5.1 canales independientes.
Puede alcanzar aproximadamente 1,5 Mbps, aunque también se utilizaron tasas inferiores para ahorrar espacio en DVD. En Blu-ray, su configuración básica admite hasta 5.1 canales a 48 kHz, con un bitrate máximo aproximado de 1,5 Mbps.
También sirve como núcleo compatible de los formatos DTS-HD, permitiendo su reproducción en equipos que solo reconocen DTS convencional.
DTS-HD High Resolution Audio
DTS-HD High Resolution Audio utiliza compresión con pérdida y amplía las capacidades del DTS convencional.
En Blu-ray admite hasta 7.1 canales a 96 kHz y 24 bits, con un bitrate máximo de 6 Mbps. No debe confundirse con DTS-HD Master Audio, que sí utiliza compresión sin pérdida.
DTS-HD Master Audio
DTS-HD Master Audio combina un núcleo DTS con pérdida y una extensión que aporta la información necesaria para reconstruir exactamente la señal digital utilizada en la codificación.
El núcleo suele funcionar a unos 1,5 Mbps, aunque admite otras tasas. Un equipo compatible únicamente con DTS convencional puede reproducir ese núcleo, sin aprovechar la extensión sin pérdida.
En Blu-ray admite hasta 7.1 canales a 96 kHz o 5.1 a 192 kHz, con una profundidad de hasta 24 bits y un bitrate máximo de 24,5 Mbps.
Al igual que con TrueHD, el reproductor puede decodificarlo y enviarlo como PCM multicanal por HDMI si el receptor no admite directamente el formato.
Qué significan estas especificaciones
Las cifras anteriores indican capacidades máximas, no las características de todas las pistas comerciales. El número de canales, la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits deben considerarse conjuntamente: no todos sus máximos pueden utilizarse a la vez.
En los formatos con pérdida, la profundidad de bits de la señal de entrada o de salida no significa que se conserve íntegramente esa precisión. Tampoco un bitrate mayor garantiza por sí solo mejor sonido al comparar códecs diferentes.
Los formatos sin pérdida conservan la señal utilizada para codificarlos, pero eso no garantiza que distintas ediciones procedan del mismo máster, tengan la misma mezcla o suenen igual.
Conexiones y reproducción
Las conexiones digitales óptica y coaxial S/PDIF pueden transportar PCM estéreo sin comprimir, además de Dolby Digital y DTS convencional. No permiten transmitir PCM multicanal ni los flujos completos de Dolby TrueHD y DTS-HD Master Audio.
Para enviar audio multicanal sin pérdida mediante una conexión digital, lo habitual es utilizar HDMI. El reproductor puede enviar el flujo comprimido para que lo decodifique el receptor, o decodificarlo primero y enviarlo como PCM multicanal. Ambas opciones conservan el audio sin pérdida, siempre que los equipos admitan la configuración utilizada.
También pueden utilizarse conexiones analógicas multicanal si ambos equipos disponen de ellas. En ese caso, el reproductor decodifica el audio y lo convierte a analógico antes de enviarlo.
Hasta aquí la primera parte de este extensísimo artículo sobre los formatos de audio en el cine, y su aplicación en entornos domésticos. En próximas entregas profundizaré en los formatos Inmersivos como Atmos y DTS:X, y hablaré en profundidad sobre los Custom que tan de moda se están poniendo últimamente. Toda la información ha sido cotejada y repasada con profesionales del sector, que amablemente se han ofrecido a repasarlo para señalarme errores.
Si vosotros descubrís cualquier error u omisión en el texto, por favor comentadlo. Así podré mantener el documento actualizado y mejorado. Somos humanos y no estamos exentos de equivocaciones.
Un fuerte abrazo
Estimado.