Conversión Análogo-digital

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

“Escuela Superior de Audio y Acústica”

Cátedra: Audio II

Profesor: José Vallenotti

Conversión análogo-digital

Alumno:

Luis Piña

Caracas, 23 de septiembre de 2014

La ciencia y la tecnología encaminadas a un avance constante han desarrollado muchos métodos y herramientas aplicables en el audio, cómo las técnicas digitales, en dónde se obtienen mayores ventajas y versatilidad de la que se puede obtener de la tecnología analógica. Pero, para que el audio pueda digitalizarse tiene que ser primero analógico y pasar por un proceso en dónde participan varias herramientas que nos ayudan a hacer la conversión analógico-digital.

ADC (Analog to Digital Converter):

Para realizar la conversión analógica-digital es necesario contar con un conversor ADC (Analog to Digital Converter/Conversor Analógico Digital) el cual para realizar efectivamente la conversión tiene que efectuar los siguientes procesos:

• Sample (muestreo): Selecciona diferentes valores de tensión o voltaje en distintos puntos de la onda senoidal. Existe dentro del muestreo algo llamado tasa, razón o también frecuencia de muestreo y se mide en Hz (Hertz/Hercios) o KHz (Kilohertz/Kilohercios). A mayor cantidad de muestras, mayor calidad y fidelidad obtendremos en el resultado.

Sample Rate (Tasa de muestreo): También denominada frecuencia de muestreo, se basa en tomar un número de muestras por unidad de tiempo de una señal continua, para emitir una señal discreta.

Tasa o Frecuencias de muestreo más utilizadas:

1- 24.000 muestras por segundo (24KHz)

2- 30.000 muestras por segundo (30KHz)

3- 44.100 muestras por segundo (44,1 KHz) (Calidad de CD)

4- 48.000 muestras por segundo (48 KHz)

Tabla que indica la tasa de muestreo y su uso:

8000 muestras/s Teléfonos, adecuado para la voz humana pero no para la reproducción musical. En la práctica permite reproducir señales con componentes de hasta 3,5 kHz.

22050 muestras/s Radio En la práctica permite reproducir señales con componentes de hasta 10 kHz.

32000 muestras/s Vídeo digital en formato miniDV.

44100 muestras/s CD, En la práctica permite reproducir señales con componentes de hasta 20 kHz. También común en audio en formatos MPEG-1 (VCD, SVCD, MP3).

47250 muestras/s Formato PCM de Nippon Columbia (Denon). En la práctica permite reproducir señales con componentes de hasta 22 kHz.

48000 muestras/s Sonido digital utilizado en la televisión digital, DVD, formato de películas, audio profesional y sistemas DAT.

50000 muestras/s Primeros sistemas de grabación de audio digital de finales de los 70 de las empresas 3M y Soundstream.

96000 ó 192400 muestras/s HD DVD, audio de alta definición para DVD y BD-ROM (Blu-ray Disc).

2 822 400 muestras/s SACD, Direct Stream Digital, desarrollado por Sony y Philips.

Teorema de Nyquist-Shannon

Con respecto a la tasa de muestreo existe un teorema formulado por Harry Nyquist y formalmente demostrado por Claude E. Shannon llamado “Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon” en dónde se plantea que “La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar una grabación digital de calidad, debe ser igual al doble de la frecuencia de audio de la señal analógica que se pretenda digitalizar y grabar”. Claro ejemplo de esto es que la frecuencia escogida para la calidad de los CD (44,1 KHz) es un poco más del doble de la frecuencia que el oído humano es capaz de escuchar (20 KHz).

• Cuantificación: Luego del muestreo se realiza la cuantificación de la señal analógica, en esta parte de la digitalización del sonido los niveles o variaciones del voltaje provenientes de la señal analógica se convierten en series de valores numéricos decimales discretos, antes de convertirse en código binario.

• Codificación: En esta etapa del proceso se traducen los datos recopilados en la cuantificación por medio de códigos y estándares previamente establecidos (lo más común es codificar la señal en código binario).

Resolución Digital:

También es necesario saber sobre la resolución digital que viene determinada por la agrupación de ceros y unos con que se va codificando la señal. En 8 bits existen 256 valores distintos para aproximar cada muestra que se ha tomado. Por ejemplo, la muestra “00000000” equivale a la frecuencia de 60Hz, la otra muestra “11111111” equivale a la frecuencia de 80Hz y es resto de los 256 valores distintos equivalen a las demás frecuencias. La resolución digital estándar en los CD de audio es la de 16 bits que contiene 65536 valores distintos

...