Micrófonos y digitalización de señales: tipos, características y procesos

Micrófonos: Transductores de Señal Acústica a Eléctrica

Los micrófonos son transductores que convierten una señal acústica en una señal eléctrica. Se caracterizan por su sensibilidad, directividad, impedancia interna y ruido de fondo.

Sensibilidad y Fidelidad

La sensibilidad es la relación entre la tensión eléctrica (en voltios) obtenida en los bornes del micrófono en circuito abierto y la presión sonora (en pascales). La fidelidad depende de tres factores:

1. Gama de respuesta: Mientras más amplia sea la característica de respuesta, mayor fidelidad existirá en la traducción.
2. Regulación: La característica no debe presentar picos ni valles fuera del área de tolerancia normalizada.
3. Linealidad: La tensión de salida debe ser proporcional a la presión de salida.

Diagrama Polar

El diagrama polar es un gráfico que muestra la sensibilidad con la que un micrófono capta el sonido según el ángulo de incidencia.

Clasificación de los Micrófonos

Según la Técnica de Conversión de la Señal

En una primera selección, se consideran dos tipos de micrófonos:

• Electrodinámicos:
  • De bobina móvil
  • De cinta
• Electroestáticos:
  • De condensador
  • Electret

Según la Característica Direccional

Se clasifican en:

• Omnidireccionales: Recogen la señal acústica procedente de todas las direcciones de manera más o menos uniforme, pero dentro del área de tolerancia.
• Bidireccionales: Captan principalmente los sonidos que vienen de la parte frontal y posterior, atenuando los sonidos que provienen de ambos lados.
• Unidireccionales: Son sensibles a una sola dirección.

Digitalización de la Señal

La digitalización consiste en tomar muestras de la señal analógica. El número de muestras que se toma de la señal analógica debe ser el doble o más de la frecuencia más alta que se quiere digitalizar.

Proceso de Digitalización

1. Tomar muestras de la señal analógica.
2. Codificar la muestra (sistema binario 0, 1). El número de 0 y 1 depende de la cantidad de muestras distintas que se necesitan para obtener una señal sin ruido, llamado ruido de cuantificación.

Teorema de Muestreo

Para conseguir un proceso de muestreo sin distorsión, es preciso que la frecuencia de muestreo sea, por lo menos, dos veces más alta que la frecuencia máxima presente en la señal muestreada. Si se satisface esta condición, se genera un espectro en frecuencia.

Selección de la Frecuencia de Muestreo

La selección de la frecuencia de muestreo se basa en las siguientes exigencias:

1. Primera exigencia: Como hay normas de TV en las que la señal de luminancia se emite con un ancho de banda de 6 MHz, se hace preciso, para una norma internacional, que la frecuencia de muestreo sea, por lo menos, de 12 MHz.
2. Segunda exigencia: Para favorecer la uniformidad de las memorias digitales al almacenar las diferentes líneas de TV muestreadas, es preferible que el número de muestras por línea sea idéntico para todas.
3. Tercera exigencia: Para obtener una frecuencia de muestreo universal, esta debe ser un múltiplo de todas las frecuencias de línea de los estándares existentes en el mundo.

Codificación y Cuantificación

La señal PAM (modulación por amplitud de pulsos) tiene que ser codificada, es decir, la amplitud de cada impulso debe representarse por un número. La cuantificación convierte una sucesión de muestras de amplitud continua en una sucesión de valores discretos preestablecidos según el código utilizado. Durante el proceso de cuantificación, se mide el nivel de tensión de cada una de las muestras obtenidas en el proceso de muestreo y se le atribuye un valor finito de amplitud seleccionado por aproximación dentro de un margen de niveles previamente fijados. Los valores preestablecidos para ajustar la cuantificación se eligen en función de la propia resolución que utilice el código empleado durante la codificación. Si el nivel obtenido no coincide con ninguno, se toma como valor el inferior más próximo.