Señal analógica vs. digital: muestreo, cuantificación y codificación

Señal analógica vs. digital

Sucesión continua de niveles de voltaje en el tiempo / Sucesión discreta de niveles de voltaje en el tiempo en código binario

Muestreo

Tomar niveles instantáneos de la señal original a intervalos regulares. La velocidad es frecuencia de muestreo. La frecuencia de Nyquist debe ser al menos el doble de la frecuencia más alta contenida en la señal original. Problemas: si no se cumple Nyquist, aparecen frecuencias llamadas alias (aliaing). Para evitarlo, se utiliza un filtro antialiasing. Para CD se optó por muestrear el audio a 44.1kHz ya que el espectro auditivo es de 20 DVD 96kHz en 5.1 y 192kHz en estéreo. AVID Pro Tools M Box. Conversores soportados: Mbox Mini 24b 48k USB 1.1 / Mbox 24b 96kHz USB 2.0 / Mbox Pro 24b 192k Firewire. Grabación profesional Avid Pro Tools HD 192k

Cuantificación

Hace discreto el parámetro de la amplitud. Se asigna muestra a un valor numérico de acuerdo a su amplitud. Utiliza sistema binario. Cada bit es igual a potencia de dos. Dos o más bits forman una palabra. 8 bits = byte. Cuantos más bits, más fiel a la señal original. Error: diferencia entre valor de amplitud de muestras y amplitud original. Dither: introducir señal de ruido de poco nivel antes de la conversión deliberadamente. Margen dinámico queda limitado por el número de bits utilizados y determina relación señal-ruido. Margen de sistema PCM 6dB por cada bit. CD, DAT y MiniDisc utilizan 16 bits con margen de 96dB. Equipos profesionales utilizan 24 bits

Codificación

Modulación de pulsos codificados. PCM representa eléctricamente los números binarios mediante serie de niveles altos y bajos de tensión. Sobremuestreo: muestrear audio a una frecuencia mucho mayor que la especificada en Nyquist

Ventajas de la señal digital

Resistente a ruido e interferencias, no afectan campos magnéticos, menos pérdida por tirada de cable, cadencia de bits inestable en largas tiradas, puede resincronizarse, varios canales en un cable, multigeneración de copias sin pérdida de calidad. AES3: transmitir señal digital estéreo entre equipos profesionales. AES Audio Engineering Society. EBU European Broadcasting Union en 1985. Comunicación de dispositivos digitales, transmisión de dos canales codificados en bits en serie a través de un cable de par trenzado de 110 ohm. Señal balanceada XLR3 PN uno malla, PI 2 desfasada salida y entrada. Transportan 2 canales; 44.1 CD DAT 48 DAT DVD Audio Avid Pro Tools HD. Máxima cuantificación 24 bits. Codificación PCM. 2 canales de entrada, dos de salida. Conector de sub de 25 pines. Señal bidireccional. 8 canales in/out

SPDIF

Sony Philips Digital Interface desarrollada por ambas, transmitir señal digital estéreo entre equipos domésticos. Compact Disc y el DAT, en serie y unidireccional. IEC60958-3 44k (CD, DAT) 48k (DAT). El estándar IEC60958-4 muestreo profesional del S/PDIF 96k. Avid Pro Tools 003 y HD. Cuantificación máxima 24 bits. Codificación PCM. Número de canales 2 en cada conector de entrada o de salida. Interconexión. Tipo II no balanceado. Cable coaxial de 2 conductores. 75 ohmios. Conector doméstico RCA o BNC, óptico. Fibra óptica, normalmente plástica, raramente de vidrio. Conector F05 (TOSLINK de Tosh cable coaxial 15 m. La fibra conlleva atenuaciones 5-10 m, inmune a las interferencias electromagnéticas que sufre el cable coaxial. Conectores coaxiales RCA y la fibra óptica TOSLINK

ADAT

Alesis Digital Audio Tape. 1991, grabar digitalmente 8 pistas en una cinta magnética S-VHS. 8 canales, en serie en un solo sentido a través de un cable de fibra óptica. Muestreo y cuantificación 48kHz y 24 bits. Toslink

TDIF

TASCAM Digital Interface. Por TASCAM para su grabador multipista digital en cinta magnética Hi-8, el DA-88. 8 canales y graba a 48kHz y 24 bits. Se emplea en los grabadores multipista DTRS (Digital Tape Recording System) de TASCAM, y en la interconexión de mesas, tarjetas e interfaces de grabación digitales. La transferencia del audio es bidireccional: por el mismo cable circulan entradas y salidas, aunque por conductores diferentes. Utiliza conectores D-sub de 25 pines