Digitalización de audio | 2/23 | UPV

Summary

En este video se explica de manera introductoria el proceso de digitalización del audio, desde la conversión de una señal analógica a digital mediante el muestreo y la cuantificación. Se aborda cómo se captura una señal de sonido, la importancia de la precisión en el muestreo y cómo la digitalización implica tomar muestras a intervalos regulares. También se detalla la cuantificación en amplitud y cómo la señal es codificada en binario para su almacenamiento. Además, se explica el proceso PCM (Modulación por Código de Pulsos) y cómo los avances tecnológicos han permitido mejorar la calidad de la señal digital. Finalmente, se calcula el tamaño de una canción digitalizada en un CD y se introduce el concepto de compresión de audio.

Takeaways

• 😀 La digitalización de audio convierte señales analógicas en señales digitales mediante muestreo y cuantificación.
• 😀 Las señales analógicas son continuas y pueden adoptar cualquier valor dentro de un rango específico.
• 😀 El proceso de muestreo consiste en tomar valores de la señal en intervalos regulares de tiempo.
• 😀 El muestreo debe realizarse a una frecuencia suficientemente alta para reconstruir la señal de forma precisa, según el criterio de Nyquist.
• 😀 La frecuencia de muestreo comúnmente utilizada en CDs es de 44.1 kHz, lo que significa 44,100 muestras por segundo.
• 😀 La cuantificación es el proceso de aproximar la amplitud de la señal a los niveles discretos disponibles, lo que introduce errores que pueden minimizarse aumentando el número de escalones de cuantificación.
• 😀 Los errores de cuantificación se perciben como ruido, pero este ruido se reduce con mayor precisión (más bits) en el proceso de cuantificación.
• 😀 El sistema PCM (Modulación por Código de Pulsos) es el estándar para almacenar señales de audio digitalizadas, utilizando muestreo, cuantificación y codificación binaria.
• 😀 El número de bits utilizado en la cuantificación, como en un sistema de 16 bits (como en un CD), determina la calidad y el ruido en la señal digital.
• 😀 Un CD puede almacenar una canción de 4 minutos en estéreo con una calidad de 16 bits y 44.1 kHz, ocupando alrededor de 42 MB por canción.
• 😀 La evolución de la tecnología ha permitido mejorar la precisión de la digitalización de audio, lo que hoy en día resulta en una calidad de audio muy alta, difícil de distinguir del sonido analógico para el oído humano.

Q & A

¿Qué es la digitalización de audio?

La digitalización de audio es el proceso mediante el cual se convierte una señal de audio analógica (como la captada por un micrófono) en una señal digital que puede ser procesada, almacenada y transmitida por sistemas electrónicos.

¿Qué es una señal digital?

Una señal digital es una representación numérica de una señal analógica, donde los valores de la señal son discretizados en intervalos de tiempo y amplitud.

¿Por qué es importante conocer los conceptos de muestreo y cuantificación en la digitalización de audio?

Conocer estos conceptos es esencial porque la digitalización de audio depende de estos procesos. El muestreo define la frecuencia con la que se toma una muestra de la señal, y la cuantificación determina la precisión de esos valores, lo que influye en la calidad del audio digitalizado.

¿Qué es el proceso de muestreo en la digitalización de audio?

El muestreo es el proceso de tomar muestras de la señal de audio a intervalos regulares de tiempo. Este proceso convierte una señal continua en una secuencia de valores discretos en el tiempo.

¿Qué es el criterio de Nyquist y cómo se aplica en el muestreo?

El criterio de Nyquist establece que la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble del ancho de banda de la señal de audio para poder reconstruirla de manera fiel. Esto asegura que no se pierda información importante al digitalizar la señal.

¿Cuál es la frecuencia de muestreo utilizada en los CDs y DVDs?

En los CDs, la frecuencia de muestreo es de 44,100 Hz, mientras que en los DVDs es de 48,000 Hz. Estos valores aseguran que la señal digitalizada cubra el rango de frecuencias audibles para el oído humano.

¿Qué es la cuantificación en la digitalización de audio?

La cuantificación es el proceso de asignar un valor discreto a la amplitud de cada muestra tomada durante el muestreo. Esto convierte una señal analógica, que tiene una amplitud continua, en una señal digital con valores limitados.

¿Cómo afecta el número de escalones de cuantificación a la calidad del audio digital?

A mayor número de escalones de cuantificación, menor es el error de cuantificación, lo que se traduce en una mejor calidad de audio. Con más escalones, el ruido y la distorsión se reducen, logrando una señal más fiel a la original.

¿Qué es el código PCM y por qué es importante?

El código PCM (Pulse Code Modulation) es el sistema utilizado para digitalizar señales de audio no comprimidas. Consiste en tres procesos: muestreo, cuantificación y codificación binaria de los valores resultantes.

¿Cómo afecta el número de bits en la cuantificación a la relación señal-ruido?

A mayor número de bits en la cuantificación, la relación señal-ruido mejora, lo que reduce el ruido en la señal digitalizada. Por ejemplo, un sistema de 16 bits proporciona una relación señal-ruido de 98 dB, mientras que un sistema de 24 bits puede alcanzar hasta 146 dB.