Principios Básicos de Señales de Audio y Vídeo

Naturaleza y Propagación del Sonido

El sonido es una onda sonora, es decir, una onda mecánica que necesita un medio material para propagarse, como el aire, el agua o los sólidos. No puede transmitirse en el vacío. La velocidad del sonido es aproximadamente de 363 m/s en el aire, aunque esta velocidad depende del medio por el que se propague, ya que en algunos materiales viaja más rápido que en otros.

Características de las ondas sonoras

• Amplitud: Relacionada con la intensidad o volumen del sonido; a mayor amplitud, mayor es el sonido percibido.
• Valor pico a pico: Representa la diferencia entre el punto máximo y el mínimo de la onda, afectando a la ecualización de la señal.
• Período: Tiempo que tarda la señal en completar un ciclo.
• Frecuencia: Indica el número de ciclos que la señal completa en un segundo y se mide en hercios (Hz).

La intensidad sonora representa la potencia de la señal acústica que atraviesa una superficie y se mide en julios. Por otro lado, la presión sonora es la variación que produce la onda sonora en la presión atmosférica.

Audio Digital: Procesos y Conversión

En el ámbito del audio digital, la señal analógica y la digital son diferentes. La señal analógica puede tomar infinitos valores, mientras que la digital solo utiliza valores binarios (0 y 1). Para convertir una señal analógica en digital se realiza un proceso llamado digitalización, que consta de varias etapas:

1. Muestreo: Toma de muestras periódicas de la señal analógica. La frecuencia de este proceso se denomina frecuencia de muestreo.
2. Cuantización: Proceso en el que a cada muestra se le asigna un valor digital discreto. A mayor cantidad de bits, mayor precisión y calidad.
3. Codificación: Transformación de la información en datos binarios.

En este proceso intervienen dos dispositivos clave: el ADC (convertidor analógico-digital), encargado de captar y transformar la señal analógica en digital, y el DAC (convertidor digital-analógico), que realiza el proceso contrario para reproducir el sonido.

Acústica, Ruido y Problemas Comunes

El ruido acústico es cualquier señal no deseada que interfiere con la original. Existen diversos tipos:

• Ruido blanco: Contiene todas las frecuencias; se percibe como un zumbido constante.
• Ruido rosa: Sonido equilibrado, utilizado como patrón estándar para calibrar salas.
• Ruido marrón: Frecuencias graves y profundas, similares a una catarata lejana.

La acústica de un recinto depende del tamaño de la sala, los materiales y la reverberación. Asimismo, destacan problemas como el efecto proximidad (saturación por cercanía al micrófono) y el efecto Larsen (retroalimentación acústica entre altavoces y micrófonos).

Fundamentos de la Señal de Vídeo

La percepción de movimiento continuo se basa en la persistencia retiniana, lograda habitualmente mediante 25 fotogramas por segundo (fps). La transmisión de la imagen se realiza mediante el barrido o scanning, que puede ser:

• Exploración progresiva: Barre todas las líneas en cada fotograma.
• Exploración entrelazada: Transmite primero líneas impares y luego pares.

Parámetros técnicos

La calidad de la señal de vídeo depende del voltaje (1 Vpp es el estándar ideal) y de los blanking intervals, espacios de tiempo sin información de imagen. La relación de aspecto define la proporción ancho-alto, siendo el formato 16:9 el estándar panorámico actual.

Luminancia y Crominancia

En la TDT y vídeo digital, la luminancia controla el brillo, mientras que la crominancia aporta la información del color (basada en los colores primarios: rojo, verde y azul).

Compresión de Vídeo Digital

Para reducir el tamaño de los archivos se utilizan métodos de compresión:

• Compresión interframe: Utiliza keyframes (fotogramas completos) y deltaframes (cambios respecto al anterior).
• Compresión intraframe: Cada fotograma se digitaliza de forma independiente.

El estándar MPEG es la norma internacional que optimiza el almacenamiento mediante el uso de fotogramas P y B, permitiendo una alta calidad con un tamaño de archivo reducido.