Calidad de sonido y latencia en audio. Requisitos para unos cascos de gaming

¿Te gusta jugar a videojuegos o ver la tele con auriculares inalámbricos? ¿Qué papel juega la latencia en unos cascos bluetooth?¿Es tan importante el códec utilizado?¿Qué es un perfil de audio  bluetooth? ¿Vale cualquier auricular para gaming? ¿Qué debo tener en cuenta a a hora de comprarme unos auriculares bluetooth? Todas estas preguntas y muchas más voy a intentar responderlas en este post.

Ya hemos visto la latencia en una red y ahora toca verla en el audio. Nos vamos a centrar en el códec aptX y en el audio inalámbrico por bluetooth porque aquí la latencia puede ser un factor de vital importancia.

La importancia de la latencia en el audio

El cerebro es capaz de diferenciar dos estímulos visuales que estén separados tan sólo 5 milisegundos. Sin embargo en el caso de que intervengan varios sentidos el cerebro tarda más en procesar estas señales y aumenta el tiempo de respuesta. Nuestro cerebro percibe como sincronizados el audio y el vídeo de una emisión siempre que la diferencia de tiempo entre ambos sea inferior a 100 mlisegundos.

A todos nos ha ocurrido alguna vez que se ha desincronizado el audio y el vídeo de una película y es francamente molesto. Si hay mucha diferencia temporal prácticamente es imposible seguir la trama de la película.

En un videojuego ocurre algo muy parecido. Cuando disparamos un arma o vemos una explosión, si el sonido nos llega con retardo nuestra experiencia de juego disminuye drásticamente.

SI vemos una película o jugamos a un videojuego y usamos la propia televisión como fuente de audio no existe ningún problema de retardo. Lo mismo ocurre si usamos unos cascos con cable. ¿Pero qué ocurre si usamos unos cascos inalámbricos bluetooth?

Aquí la cosa cambia. Según el códec de audio que use nuestros auriculares inalámbricos bluetooth puede haber una diferencia de tiempo muy grande entre la emisión y la recepción del sonido.

Hay situaciones en las que este retardo no es tan importante. Si por ejemplo estamos escuchando música o un podcast la latencia no es tan transcendental. Imagina unos cascos inalámbricos que tuvieran un retardo de 300 ms. Lo que ocurriría es que la canción empezaría y terminaría 300 ms más tarde. Esto no influye en nuestra experiencia acústica. En este caso el audio no tiene que ir sincronizado con ningún otro sentido. Un audiófilo básicamente tiene que tener en cuenta la calidad sonora de los cascos, no la latencia. Tengo que aclarar que un purista del audio lo más normal es que utilice unos cascos con cable.

Si por el contrario en un videojuego efectuamos un disparo y el sonido de la detonación lo escuchamos 300 ms más tarde, nuestro cerebro va a notar esa discordancia temporal y la experiencia no va a ser buena.

Códecs de audio

En un post y vídeo anterior ya te expliqué cual era la diferencia entre un códec y un contenedor. Códec es el acrónimo de codificador-descodificador y podríamos definirlo como un software que codifica un flujo de datos. Gracias a estos códecs la información con el streaming de audio se comprime y esto hace que ocupe un ancho de banda menor a la hora de transmitirlo.

Hay muchos tipos de códecs en función del tipo de compresión que realicen pero básicamente podemos dividirlos en 2 tipos: códecs con o sin pérdida.

• En los códecs con pérdida (Lossy compresion) una vez comprimido el archivo de audio, al descomprimirse no puede recuperarse toda la información original. Siempre se pierde calidad de audio respecto al original. Este es el caso del famoso MP3, siempre vamos a perder calidad.
• En los códecs sin pérdida (Lossless compresion), como su nombre indica, el archivo no pierde calidad porque podemos recuperar toda la información del archivo original antes de comprimirlo. Básicamente podríamos decir que es un duplicado.  Los formatos de audio sin pérdida más populares son:
  • FLAC: Free Lossless Audio Codec
  • ALAC: Apple Lossless Audio Codec
  • ATRAC: Adaptive Transform Acoustic Coding
  • DST: Direct Stream Transfer
  • Dolby TrueHD

Por desgracia la compresión siempre suele acarrear una pequeña pérdida de calidad pero a la hora de enviar un archivo pesado no nos queda más remedio que hacerlo.

Como no podemos abarcar todos los códecs vamos a centrarnos en las interfaces de audio inalámbricas y en los códecs de audio más comunes para bluetooth.

Los formatos sin pérdida tienen otros usos que no nos interesan en este momento que tal vez abarquemos más adelante.

Códecs de audio para auriculares inalámbricos bluetooth

En una transmisión por bluetooth necesitamos comprimir el audio para que no ocupe tanto pero debemos buscar un compromiso entre la pérdida de calidad y la compresión.

Los códecs más comunes para audio bluetooth son el SBC, ACC, LDAC, aptX. Todos estos formatos son códecs con pérdida y vamos a verlos uno por uno a grandes rasgos.

• SBC (Complexity Subband Coding). Este códec es el que soportan todos los dispositivos bluetooth. Necesita poca potencia de procesamiento en la compresión y en la descompresión por lo que es un códec muy utilizado por dispositivos de bajo coste. SBC puede transmitir hasta 198 Kbps en mono y 345 Kbps en estéreo.
• AAC (Advanced Audio Coding). Este códec de audio proporciona mayor calidad de sonido que el SBC, por eso es el utilizado por Apple y de ahí su gran auge en los últimos tiempos. No es compatible con todos dispositivos. Entre sus principales características está que ACC utiliza una frecuencia variable de bits (VBR), es decir, los Kbps se adaptan al audio en cada momento. Su calidad es superior al Mp3 y puede llegar a los 256 Kbps en sonido mono y a los 448 Kbps en audio estéreo. En multicanal 5.1 llega a los 1344 kbps y a los 1536 kbps en 7.1. AAC con la misma calidad de reproducción que un MP3 permite ahorrar hasta un 30% de espacio.
• LDAC. Es un códec de audio propietario de Sony. Lo menciono por si alguno lo ve para que le suene. Puede alcanzar los 990 Kbps (3 veces más que SBC) y que como es lógico sólo vas a encontrarlo en los dispositivos de esta marca.
• aptX. Es un códec de audio propietario de Qualcomm y es sin duda alguna el mejor de todos. Tiene muy buena calidad de sonido y reduce mucho la latencia. A diferencia del LDAC de Sony muchos fabricantes lo integran en sus sistemas.

Una cosa que debes tener muy clara es que el bitrate es un factor muy importante en la calidad del audio porque indica la cantidad de información que contiene ese fichero pero un alto bitrate no siempre es indicativo de calidad. Podemos tener un bitrate muy alto pero con una calidad de audio mala porque se ha realizado mal la compresión o por cualquier otro motivo. Por el contrario un bitrate muy bajo seguramente es indicativo de mala calidad porque la información que transporta es pequeña.

Como aptX en mi opinión es el códec más importante vamos a explicarlo con más profundidad.

Códecs aptX

En una transmisión bluetooth tenemos un ancho de banda limitado, por eso es fundamental que el códec comprima al máximo el archivo de audio para que ocupe el menor tamaño posible. Además que esa compresión ocasione la menor pérdida de datos (recuerda que estamos hablando de códecs con pérdida). Y por si fuera poco que toda esta tarea  la realice en el menor tiempo posible para que la latencia no se nos dispare. Para solucionar todos estos problemas llegó aptX.

Aptx es un códec de audio que surgió en la Universidad de Queen en Belfast a finales de los años 80. Este códec fue evolucionando en la década de los 90’ y principios de los 2000´. Principalmente en estos años se centró en reducir la tasa de bits y fue muy usado en transmisiones de líneas RDSI, en estaciones de radio, estudios de cine, etc, …

En 2009 con el nacimiento de los smartphones empezó a incorporarse a la electrónica de consumo y usarse por las aplicaciones que requerían mayor calidad de audio estéreo en transmisiones inalámbricas. Es en esa época cuando el bluetooth se ganó su fama de ser un sistema de poca calidad para el audio estéreo.

AptX divide el espectro de la frecuencia del audio en cuatro bandas, cada una con su propia profundidad de bit y ratio de señal a ruido. Es una evolución de ADPCM (Adaptive Differential Pulse-Code Modulation) que consigue un poco más de profundidad de bits y además reduce el ruido en la reproducción. El códec aptX cuenta con una mejor ratio de señal ruido que el SBC por lo que escucharemos mucho mejor los detalles con un sonido más limpio y nítido.

Otro aspecto técnico muy importante del códec aptX es la rápida codificación-decodificación del audio. Los algoritmos que usa aptX son mucho más rápidos, por lo que la conversión del audio para su posterior transmisión se realiza en un tiempo menor y eso se traduce en una menor latencia. Como veremos más adelante esto puede traducirse en que este códec de Qualcomm de baja latencia puede llegar a un retardo de 40 ms, algo hasta hace poco inimaginable.

Con estas pinceladas ya tenemos bastante claro que aptX es un códec superior y ahora toca ver sus 3 versiones o variantes: aptX, aptx HD y aptX LL (aptX Low Latency)

• aptX: es el códec original que lleva más de 25 años entre nosotros (con las consiguientes mejoras y evolución en este tiempo).
  Ofrece una buena calidad de sonido (similar a la calidad de CD). Soporta 48 KHz / 16 bits LCPM y su latencia es de unos 130 - 150 ms.
  Este códec podemos encontrarlo en multitud de dispositivos como televisores, auriculares inalámbricos, teléfonos Android, relojes inteligentes, barras de sonido, altavoces, etc, ….
  El 70% de los dispositivos Android soporta este códec de audio.

• aptX HD. Fue presentado por Qualcomm en 2016 y es la evolución de aptX. El primer teléfono que incorporó esta tecnología fue el LG G5.
  AptX HD al ser una evolución de aptX ofrece un bitrate más eficiente. Su calidad es superior a la de CD y según el Qualcomm es indistinguible de High Res Audio. Soporta 48KHz / 24bits.
  Algo muy importante es que aptX HD es retro compatible con la anterior generación aptX.

• aptX Low Latency (LL). Como su propio nombre indica tiene una latencia muy baja y está enfocado para aquellas aplicaciones como videojuegos o streaming de vídeo que necesitan reducir al máximo el retardo entre la imagen y el sonido.
  Promete una latencia de 40 ms, muy inferior a los 100ms que el cerebro es capaz de detectar. Soporta 48 KHZ pero a 16 bits en vez de los 24 bits del HD.
  También ofrece retrocompatibilidad con aptX y como es lógico tanto el emisor como el receptor Bluetooth deberán ser AptX Low Latency para poder disfrutar de esta baja latencia.

Perfiles de audio Bluetooth

Aparte de los códecs también tenemos que tener en cuenta los perfiles.

Cuando dos dispositivos bluetooth establecen una conexión emparejándose entre sí lo hacen estableciendo unas reglas de juego. Esas reglas de juego es lo que llamamos protocolos y como es lógico tanto el emisor como el receptor deben compartir el mismo protocolo de conexión. Es como si dos personas iniciasen una conversación. Deberán hacerlo en el mismo idioma o no se entenderán.

Existen muchos perfiles para conexiones Bluetooth pero vamos a centrarnos en los de audio. Los que podemos encontrarnos son:

• HSP (Headset Profile). Básicamente es para el uso con un auricular para llamadas telefónicas porque es audio mono para voz. Tienen muy poca calidad.
• HFP (Hands Free Profile). Es un poquito mejor que el HSP y fue diseñado para los manos libres de los coches.
• A2DP (Advanced Audio Distribution Profile). Este perfil ya permite audio estéreo y es muy superior a los anteriores. Por defecto Incluye el códec SBC antes mencionado y puede alcanzar la calidad de audio equivalente a una canción a 256 Kbps. También es compatible con MP3 y puede llegar hasta los 728 Kbps.
  A2DP ya es como un estándar y sin duda es el más conocido.
• AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile). Con este perfil además de poder enviar vídeo y audio estéreo también podemos enviar comandos de control como por ejemplo: pausa, stop, rebobinar, avance rápido, etc,…

Cuando vayas a comprar unos auriculares inalámbricos bluetooth es importante que mires los perfiles que soporta. Si quieres usarlo para un perfil no soportado no podrás emparejarlo.

Consideraciones finales para elegir los mejores auriculares inalámbricos

Tanto el códec como el perfil de audio son muy importantes porque van a determinar el uso y la calidad de la conexión inalámbrica, pero también tenemos que tener en cuenta la calidad del hardware de los auriculares inalámbricos: materiales de construcción, las terminaciones, el DAC, los altavoces,...

Otro aspecto a tener en cuenta es que cada persona tiene unos gustos muy personales en sonido. Además no todo el mundo tiene la misma capacidad para distinguir los matices de un sonido de alta calidad. Hay que tener un oído entrenado y educado.

Con todo esto me quiero referir a que si tu música la tienes almacenada en en smartphone o en un ordenador en un formato MP3, con un bitrate muy bajo y además no tienes buen oído, seguramente no vas a notar ninguna diferencia entre unos auriculares bluetooth con aptX y otros con aptX HD. En este caso no vale la pena que te gastes mucho dinero en unos buenos cascos inalámbricos.

Si por el contrario te gusta la música y la tienes en el formato adecuado, o tal vez necesitas unos cascos con baja latencia para gaming, en ese caso sí que está justificado ese gasto extra en busca de unos auriculares inalámbricos de mayor calidad.

En el próximo post te voy a enseñar los cascos inalámbricos bluetooth con aptX Low latency para gaming que le he comprado a mi hijo para la PS4. Además de ala baja latencia tienen un micrófono incorporado para poder conversar con los compañeros de juego online. Son unos auriculares inalámbricos especialmente indicados para una PlayStation o una Xbox. Para verlos tendrás que esperar al próximo vídeo.

Podcast sobre aptX, códecs y latencia en audio

En este podcast tienes todo esto que te acabo de explicar contado de una manera más extensa para que te ayude a entender mejor todos estos conceptos.

Vídeo para elegir los mejores auriculares inalámbricos

Si prefieres verlo en formato vídeo aquí tienes explicado cómo elegir los mejores auriculares inalámbricos y qué debes tener en cuanta.