Formatos de Audio Digital: Dolby, DTS, SDDS y Más

Formatos de Audio Digital: Características y Comparativa

Este documento explora las características de varios formatos de audio digital, incluyendo Dolby Digital, DTS, SDDS, Dolby TrueHD y DTS-HD. Se abordan conceptos clave como la frecuencia de muestreo, la profundidad de bits, la compresión y los canales de audio.

Características de Dolby Digital

• Comprime la señal de audio.
• Utiliza hasta 6 canales de audio discretos: 5 de rango completo (20 Hz a 20 kHz) y un canal adicional para efectos de baja frecuencia (LFE).
• Formato óptico.
• Resolución de cada pista de audio: 16 bits.
• Frecuencia de muestreo: 48 kHz (múltiplo de 24 fotogramas por segundo para sincronizar con la imagen).
• Compresión: Aproximadamente 1/14.

Preguntas y Respuestas sobre Dolby Digital

1. ¿Cuántos niveles distintos se pueden obtener con una longitud de palabra de 24 bits?

   N = 2²⁴

2. ¿Cómo afecta la frecuencia de muestreo al sonido?

   Según el teorema de Nyquist, algunas frecuencias no se digitalizan. Las frecuencias más altas pueden experimentar distorsión debido a un muestreo insuficiente. A mayor frecuencia de muestreo, menor distorsión.

¿Qué es THX?

THX es un sistema de especificación para la visualización en salas; un sistema de control de calidad. Si una película tiene certificación THX, la banda sonora se escuchará exactamente igual que en el momento de su creación. Los cines y las carátulas de las películas muestran el logotipo certificador THX.

¿Por qué en cine se utiliza una frecuencia de muestreo de 48 kHz o submúltiplos?

Al dividir la frecuencia de muestreo (por segundo) entre los fotogramas por segundo (24 fps), se obtiene un número entero de muestras por fotograma. Esto facilita la sincronización del audio y la imagen.

Proceso de Conversión Analógico/Digital (A/D)

El proceso de conversión A/D incluye los siguientes pasos:

1. Filtro paso bajo.
2. Muestreo.
3. Retención.
4. Cuantificación.

Proceso de Conversión Digital/Analógico (D/A)

El proceso D/A implica:

1. Introducir una frecuencia de muestreo para distribuir temporalmente las muestras correspondientes a la señal de sonido.
2. Aplicar un filtro paso bajo para eliminar las frecuencias de muestreo.

¿Cómo afecta la longitud de palabra de bit al sonido?

Afecta al rango dinámico. A mayor longitud de palabra de bit, menor es el error de cuantificación y mayor es el rango dinámico.

Características de DTS (y DTS-HD)

• Cada muestra puede tener hasta 24 bits.
• Frecuencia de muestreo: Hasta 192 kHz en dos canales (DTS-HD).
• Hasta 8 canales con una frecuencia de muestreo de 96 kHz/24 bits.

¿Qué es un canal discreto?

Es un canal independiente de otros canales. Si no es discreto, está matriciado. La información que lleva un canal discreto es independiente, es decir, no está mezclada con ninguna otra información.

Compresión en DTS

DTS utiliza una compresión de aproximadamente 1:4 (o 4:1).

¿Qué es un códec?

Un códec es una especificación implementada en software, hardware o una combinación de ambos, capaz de transformar un archivo con un flujo de datos (stream) o una señal. Los códecs pueden codificar y decodificar el flujo o la señal para su reproducción o manipulación en un formato más adecuado.

Formatos con Canales Discretos

• 8 canales discretos: SDDS.
• Hasta 14 canales discretos: Dolby TrueHD.

Formatos de Audio Estudiados

Dolby Stereo, Dolby Digital, DTS, SDDS, Dolby TrueHD y DTS-HD.

¿Cómo evita DTS la pérdida de información?

DTS es un formato de mayor calidad, con matices más sutiles y mayor realismo, especialmente en los efectos surround. Tiene un rango dinámico mayor, lo que resulta en una mayor nitidez en las altas y bajas frecuencias. Todos los canales de audio tienen la misma potencia, sin solaparse.

Frecuencia de Muestreo y Profundidad de Bits del CD

La frecuencia de muestreo es de 44.1 kHz (no 22 kHz como se indica erróneamente en el original), y la longitud de palabra de bit es de 16 bits.

Características Adicionales de DTS (Originalmente erróneo)

La información original contenía errores. La versión correcta es que DTS puede tener hasta 5.1 canales de rango completo. La compresión es de aproximadamente 4:1. Utiliza un código de tiempo SMPTE para sincronizar imagen y audio. Se usa en sistemas de proyección como IMAX.

Características de Dolby Digital HD (Dolby TrueHD)

• Códec de audio multicanal sin pérdida.
• Diseñado para Blu-ray.
• Hasta 14 canales discretos de audio.
• Cada muestra tiene hasta 24 bits.
• Frecuencia de muestreo: Hasta 192 kHz.

Características de Dolby Stereo

• Formato analógico.
• Utiliza la pista estéreo estándar de la cinta.
• Mediante procesos de codificación, agrega 4 canales sumados y matriciados en las 2 pistas del sistema estéreo: L (izquierda), R (derecha), C (centro) y S (surround o canal de efectos).
• Ancho de banda del canal S: 100 Hz a 7 kHz.

Funcionamiento del Sonido Fotoquímico

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Ventajas de la Grabación en Disco Duro

• Tamaño mucho menor que las bobinas de cinta.
• La grabación digital permite la edición no lineal del sonido.
• Se pueden hacer múltiples copias sin degradación de la señal.

Cálculo de la Profundidad de Bits

La pregunta original es incorrecta. No se puede calcular la profundidad de bits (N) con la fórmula N = log₂(24). La fórmula correcta para calcular el número de niveles de cuantificación es N = 2^{profundidad de bits}. Para cuantificar una señal, se necesita una profundidad de bits suficiente para representar el rango dinámico de la señal.

¿Qué es un canal matriciado?

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¿Qué es la resolución o definición de audio?

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Tipos de Canales según su Ancho de Banda

• Rango completo.
• LFE (efectos de baja frecuencia).

Formatos Analógicos

• Formato fotoquímico normal.
• Dolby Stereo.

Formatos Digitales

• Dolby Digital.
• DTS.
• SDDS.
• Dolby TrueHD.
• DTS-HD.

¿Qué es el error de cuantificación?

Se interpreta como ruido añadido a la señal después del proceso de decodificación digital. Si este ruido se mantiene por debajo del ruido analógico de la señal original, la cuantificación no tendrá un impacto significativo.

Factores a Considerar al Escoger la Frecuencia de Muestreo

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¿Qué es LFE?

LFE (Low-Frequency Effects) es una pista de audio que contiene efectos de sonido de baja frecuencia (0 Hz a 120 Hz). Normalmente se envía a un subwoofer y se reproduce 10 dB más fuerte que los canales centrales.

Sistema de Sonido en Discos Blu-ray

Los discos Blu-ray suelen utilizar Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio, o PCM lineal sin comprimir.