# data[].attributes.body
https://elcajondelelectronico.com/tag/error-de-cuantificacion/

https://sirope.es/glosario-branding/que-es-dithering/#:~:text=El%20dither%20es%20ruido%20de,y%2016%20Bits%20de%20profundidad.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Indice:

1.- Sonido digital, ¿qué es?

2.- Vídeo Prácticas: Tarjeta capturadora Audio Control 1 y grabadores digitales Marantz PDM 660 e iKey Plus.

3.- Sonido digital, lo que también debes saber.

4.- Conclusión.

----- + -----

1.- Sonido digital, ¿qué es?

El sonido se genera por la variación de presión en un medio (aire usualmente), por lo tanto es analógico, los equipos actuales trabajan de forma digital (ceros y unos), lo que obliga a traducir esta variación analógica (infinitos valores en el tiempo) a valores digitales, a estos datos digitales es a lo que se le llama sonido digital.

Los equipos que trabajan con sonido digital poseen un conversor A/D ( Analógico/Digital) que convierte la señal analógica a digital, este proceso requiere de tres pasos: , cuantificación y codificación.

Muestreador: Toma muestras de la señal analógica (señal en tiempo discreto), se debe cumplir que :

BW ( Band W idth): Ancho de banda de la señal a muestrear

Como ejemplo, el sonido grabado en un CD está muestreado a 44100 Hz, como el ancho de banda comúnmente adoptado para la música es de 20 a 20000 Hz, se cumple el teorema de Nyquiest. Hacer que se cumpla el teorema de Nyquiest en demasía ( sobremuestreo) NO aumenta la calidad de la señal, sólo aumenta la cantidad de datos generados. Como referencia las frecuencias de muestreo más usadas por las capturadoras de audio son 32KHz, 44,1KHz, 48KHz, 96 KHz, y 192,4 KHz.

Cuando la frecuencia de muestreo es inferior a la necesaria se produce la distorsión por aliasing, que impide recuperar fielmente la señal muestreada.

Cuantificador: Cada muestra obtenida se hace corresponder con un valor (señal cuantificada). El número de valores posibles depende del número de bit del conversor (resolución).

Por ejemplo, el sonido grabado en un CD utiliza un conversor A/D de bits, lo que proporciona 2¹⁶ = 65536 valores posibles para la cuantificación. Cuantos más valores se dispongan más precisa será la cuantificación, lo que reducirá el error de cuantificación.

Codificador: A cada valor cuantificado se le asigna un código binario; por ejemplo el sonido con calidad CD usa palabras binarias de 16 bits.

El flujo de datos binarios obtenidos en esta primera fase de codificación es muy elevado, es el formato PCM o sin compresión, por ejemplo, este formato es el que se utiliza en la grabación de CDs, que con una frecuencia de muestreo de 44,1 Khz y 16 bit, una hora de música ocupa unos 700 MB.

Cuando el destino del sonido digital es su transmisión y/o almacenamiento y no se requiere la máxima calidad, se aplica una segunda codificación que reduce el tamaño a consta de la calidad, un ejemplo es el formato mp3, donde se obtienen reducciones de 7 o 10 a 1 con una calidad aceptable (192 y 128 kbps).

Tras operar con los datos binarios, los equipos de sonido digital los transforman en una señal analógica, de esto se encarga el conversor D/A ( Digital / A nalógico), para finalmente, tras su amplificación, aplicarla a un altavoz que generará el sonido.

2.- Vídeo Práctica: Tarjetas capturadoras de sonido

VIDEO 1: Funciones y puesta en funcionamiento de una capturadora de sonido Audio control 1:

VIDEO 2: Funciones y puesta en funcionamiento de un grabador digital Marantz PMD 660:

VIDEO 3: Funciones y puesta en funcionamiento de un grabador digital de sonido iKEY PLUS:

3.- Sonido digital, lo que también debes saber

En la siguiente figura podemos observar, de forma genérica, los bloques de un equipo de sonido digital.

Filtro antialiasing: Evita que se tomen muestras de señales de frecuencias superiores al ancho de banda deseado, esto elimina la distorsión por aliasing. La frecuencia de corte de este filtro depende de la frecuencia de muestreo, en el caso típico de equipos de CD-Audio, como la frecuencia de muestreo es 44100 Hz, se establece la frecuencia de corte en 20000Hz, un 10% aproximadamente menos que la frecuencia crítica que es 22500Hz, esto se hace así debido a que los filtros no son perfectos y tienen un pendiente de caída determinada tras su frecuencia de corte.

Filtro de reconstrucción: Asegura que la señal analógica de salida no contenga componentes de frecuencia superiores a la de la frecuencia máxima de trabajo.

Soluciones a problemas del sonido digital
Distorsión por Aliasing
Solución: Muestrear a una frecuencia un 10 % superior a la frecuencia máxima de la señal (frecuencia crítica). Esta frecuencia se establece con el software de grabación utilizado, en el caso de capturadoras de sonido o mediante el menú de configuración en los equipos. Lo normal es trabajar a 44100 Hz.
Error de cuantificación
Se pretende conseguir que el ruido generado por este error será inapreciable, para ello su nivel debe ser menor que el ruido de la señal analógica a muestrear.

Solución: Aumentar el nº de bits del cuantificador. En las tarjetas capturadoras se puede ajustar con el software de grabación, en los equipos dedicados normalmente no. Lo normal es trabajar a 16 bits y con un frecuencia de muestreo de 44100 Hz con lo que se obtiene una relación S/N (Señal/Ruido) de 98,08 dB, superior a la relación S/N de la mayoría de las señales analógicas.

La ecuación que define la relación S/N a partir de los bits del conversor A/D es :

n = número de bits del cuantificador del conversor A/D
Saturación o clipping
Aparece cuando el nivel de la señal analógica de entrada es superior a la tensión de fondo de escala del convertidor A/D, esto genera un recorte de la señal por su parte superior. Esta distorsión se puede ver fácilmente con programas de edición de audio como por ejemplo Adobe Audition o Audacity (gratuito), sólo hay que hacer zoom en un tramo sonoro dónde se aprecie que el nivel es excesivo, veremos las muestras tomadas y la imagen se parecerá a la de la figura siguiente.

Solución: Ajustar el nivel de entrada de grabación para que no se alcance el nivel de CLIP (0 dB usualmente).

Ejemplo de equipo de sonido digital

En la siguiente figura se aprecian los bloques de una capturadora de sonido Audio Control 1, como la utilizada en la vídeo práctica.

Contiene un conversor A/D y dos conversores D/A, uno para cada dos salidas, también se aprecia como el circuito para monitoreo puentea los conversores.

En la siguiente tabla vemos como el fabricante describe las características técnicas de esta capturadora.

Es de destacar las siguientes siguientes características de esta capturadora:

Alta frecuencia de muestreo, dentro del ámbito profesional: 44.1, 48, 96 y 192 KHz

Alta resolución de los convertidores: 16 y 24 bits

Relación S/N buena: 100 dB

Bajo ruido en la entrada de micrófono : -128 dBu

4.- Conclusión

A la hora de elegir un equipo de sonido digital debemos revisar las características de los conversores que posee. Algunos equipos de baja calidad poseen un conversor A/D de menos bits que el conversor D/A, publicitando que el equipo posee una resolución que se hace corresponder con los bits del convertidor D/A. Un equipo de calidad tiene la misma resolución en sus dos conversores.

La relación S/N es una característica que no se nos debe despistar, hay que exigir un mínimo de 95 dB, en caso contrario el equipo aplicará más ruido que el propio de la señal que manejamos.

Aunque dispongamos de una capturadora como la mostrada en este artículo, no conseguimos más calidad de sonido al sobremuestrear una señal, es decir, al sobrepasar el teorema de Nyquiest, sólo sobredimensionados el archivo obtenido, tampoco obtendremos más calidad aumentando la resolución de bits, si la señal analógica tiene una relación S/N inferior a la que nos proporciona la resolución adoptada.

Bueno, espero que esta pequeña incursión en los conceptos básicos del sonido digital os sea de utilidad.
LeandroGG68
Un Saludo.

17,533 total views

# data[].attributes.attachment_link.title
error de cuantificación Archivos - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO

# data[].attributes.attachment_link.description
Indice: 1.- Sonido digital, ¿qué es? 2.- Vídeo Prácticas: Tarjeta capturadora Audio Control 1 y grabadores digitales Marantz PDM 660 e iKey Plus. 3.- Sonido digital, lo que también debes saber. 4.- Conclusión.

# data[].attributes.attachment_link.title
Filtros Anti-Aliasing y su Uso Explicado

# data[].attributes.attachment_link.description
Cómo se asegura que este sea el caso en la práctica? Incluso si está seguro de que la señal que está midiendo tiene un límite máximo en su frecuencia, la captación de señales que estén dando vuelta (como la frecuencia de una línea de alimentación o la señal de una estación de radio local) podría tener frecuencias mayores que la frecuencia Nyquist.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
He pensado aprovechar este arranque de julio para contaros una de esas curiosidades propias para animar las charlas de verano, al menos cuando os reunáis con colegas audiomusicales (mejor no con la familia y amigos para que no sigan tildándonos de 'rara avis').

Es una pregunta habitual para muchos de nosotros: ¿por qué se adoptó para el CD la velocidad de muestreo de 44.1 kHz? Suficiente para albergar los 20kHz de contenido audio y para poder contener aprox. 80 minutos de audio en el disco óptico previsto de 12 cm. de diámetro, claro. Pero, ¿por qué no simplemente 44 o el más redondo 45 o incluso 50? Las razones profundas de esa cifra obligan a recordar (como se está haciendo en los comentarios de los lectores) sistemas que permitían aprovechar grabadoras de vídeo para contener audio digital. Codificando mediante el uso del blanco y el negro los bits, se guardaban 3 muestras en cada línea de los sistemas NTSC y PAL, y 44100 resultaba ser una cifra que podía encajarse en ambos sistemas pese a las diferencias en número de filas y de cuadros.

Pero más allá de esa sesuda ingeniería ampliamente documentada, el prometido entretenimiento veraniego y poco conocido detalle es este: tirando de calculadora podréis ver que esa cifra, 44100 Hz, es el resultado de multiplicar 2 al cuadrado por 3 al cuadrado por 5 al cuadrado y por 7 al cuadrado. El producto de los 4 primeros números primos elevados cada uno de ellos al cuadrado, dejando aparte el peculiar '1' que nada aporta al multiplicar. Una combinación que le otorgaba cierto atractivo. Es divisible entre otros por 2, 3, 4, 5, 6, y 7. Un valor útil por tanto para poder obtener subdivisiones enteras.

No es el único caso de este tipo. Los 24 o 48 pulsos por tiempo del sync analógico, o los 24 clocks por tiempo en MIDI, son valores que admiten divisiones binarias y ternarias y por tanto útiles musicalmente. Eso sí, no les pidáis cinquillos ni septillos.

Pablo no puede callar cuando se habla de tecnologías audio/música. Doctor en teleco. Ha creado diversos dispositivos hard y soft y realizado programaciones para músicos y audiovisuales. Toca ocasionalmente en grupo por Madrid (teclados, claro).

¿Te gustó este artículo?

Agradecer al autor

Seguir este artículo

# data[].attributes.attachment_link.title
¿Por qué 44.100 Hz y no cualquier otro número?

# data[].attributes.attachment_link.description
He pensado aprovechar este arranque de julio para contaros una de esas curiosidades propias para animar las charlas de verano, al menos cuando os reunáis con colegas audiomusicales (mejor no con la familia y amigos para que no sigan tildándonos de 'rara avis').

# data[].attributes.headline
¿La amplitud del dither tiene alguna relación con la profundidad de bits?

# data[].attributes.subject
¿La amplitud del dither tiene alguna relación con la profundidad de bits?

# data[].attributes.body
La respuesta es si, existe plena relación entre ambos ya que la profundidad de bits es la unidad de voltaje donde se mide la amplitud del dither.

# data[].attributes.headline
¿Qué es el Dithering?                                                    ¿Cuál es su relación con la distorsión por cuantización?

# data[].attributes.subject
¿Qué es el Dithering?                                                    ¿Cuál es su relación con la distorsión por cuantización?

# data[].attributes.body
El Dithering corresponde al proceso de adición de un ruido de baja amplitud, y se relaciona con la distorsión por cuantización principalmente porque se encarga de minimizar los errores luego de modificar la profundidad de bits.

# data[].attributes.body
El error de cuantización o cuantificación, corresponde a la amplitud perdida en el proceso de conversión de la señal (cuantificación). Es decir, son lugares determinados de la onda que durante la aproximación, serán eliminados.

# data[].attributes.headline
¿A partir de qué frecuencias se producirá Aliasing si la frecuencia de muestreo es 48KHz?

# data[].attributes.subject
¿A partir de qué frecuencias se producirá Aliasing si la frecuencia de muestreo es 48KHz?

# data[].attributes.body
Todo Aliasing se generará desde la señal de audio máximo que se requiere digitalizar, es decir en este caso la frecuencia de muestreo es de 48KHz, su frecuencia de Nyquist es de 24Khz, desde los 24Khz es donde se empezará a generar y habría que aplicar el filtro.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
El muestreo es el proceso mediante el cual se mide la frecuencia del sonido tomando muestras en intervalos de tiempos regulares. Su término inglés es sampling y es el proceso básico en la transformación del sonido analógico en sonido digital.

La cantidad de muestras tomadas de una onda se llama frecuencia de muestreo. A mayor cantidad de frecuencia de muestreo el sonido digitalizado será más parecido al original. Cuanto más alta sea ésta la captura del sonido será más precisa y, en consecuencia, el sonido digital será de mayor calidad.

Teorema del muestreo

El Teorema del Muestreo de Nyquist-Shannon dice que se puede reproducir de manera exacta una onda si la frecuencia de muestreo es, como mínimo, el doble de la más alta que se pueda escuchar.

En el caso del oído humano esta frecuencia corresponde a 20.000 Hz por lo tanto la frecuencia de muestreo más adecuada será de 40.000 Hz. Algunos estudios aumentan esta cifra hasta los 44.100 Hz, que es la que se suele usar.

Resolución del sonido

La resolución del sonido está directamente relacionada con la frecuencia del muestreo. Se refiere al número de dígitos binarios, 1 y 0, que componen cada muestra. Su unidad de medida es el bit y hace referencia al tamaño de cada una de esas muestras.

Lo habitual es trabajar con 16 bits, aunque se puede hacer también con 8 o con 32. Si la resolución de un audio es de 8 bits significa que hemos tomado 256 valores para la muestra. A más resolución y más frecuencia, mayor será la calidad del sonido.

# data[].attributes.attachment_link.title
Frecuencia de muestreo y resolución del sonido

# data[].attributes.attachment_link.description
El muestreo es el proceso mediante el cual se mide la frecuencia del sonido tomando muestras en intervalos de tiempos regulares. Su término inglés es sampling y es el proceso básico en la transformación del sonido analógico en sonido digital. La cantidad de muestras tomadas de una onda se llama frecuencia de muestreo.

# data[].attributes.body
Este filtro consiste en un LPF o low pass filter que se establece a partir de la frecuencia de Nyquist, este se coloca antes del conversor analogico digital

# data[].attributes.body
El Aliasing es un problema producto de frecuencias que no pudieron ser codificadas en el proceso de analogo a digital y que las convierte en unas que sí lo son, trayendo consigo indeseables problemas.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
El frente de un osciloscopio consiste en dos componentes: una ruta de entrada analógica y un convertidor analógico-digital (ADC). La ruta de entrada analógica atenúa, amplifica, filtra y/o acopla la señal para optimizarla como preparación para la digitalización por el ADC. El ADC muestrea la forma de onda condicionada y convierte la señal de entrada analógica en valores digitales que representan la forma de onda de entrada analógica. La respuesta de frecuencia de la ruta de entrada provoca una pérdida inherente de información de amplitud y fase.

Figura 1. El ancho de banda describe el rango de frecuencia en el cual la señal de entrada puede atravesar el frente del osciloscopio, que consta de dos componentes: una ruta de entrada analógica y un ADC.

El ancho de banda describe la habilidad del panel frontal analógico para llevar una señal del mundo exterior al ADC con pérdida de amplitud mínima, desde la punta de prueba o equipo de pruebas a la entrada del ADC. En otras palabras, el ancho de banda describe la diversidad de frecuencias que un osciloscopio puede medir con precisión.

Se define como la frecuencia a la que una señal de entrada sinusoidal se atenúa al 70.7% de su amplitud original, que también se conoce como el punto de -3 dB. Las figuras 2 y 3 muestran la respuesta de entrada típica para un osciloscopio de 100 MHz.

Figura 2. El ancho de banda es cuando la señal de entrada se atenúa al 70.7% de su amplitud original.

Figura 3. Esta gráfica indica que a 100 MHz, la señal de entrada alcanza el punto de -3 dB.

El ancho de banda se mide entre los puntos de frecuencia inferior y superior, donde la amplitud de la señal cae a -3 dB por debajo de la frecuencia de pasobanda. Esto parece complicado, pero cuando usted lo desglosa en realidad es relativamente fácil.

Primero, usted debe calcular su valor -3 dB.

Ecuación 1. Calcular el Punto -3 dB.

Vin,pp es el voltaje de pico a pico de la señal de entrada y Vout,pp es el voltaje de pico a pico de la señal de salida. Por ejemplo, si introduce una onda sinusoidal de 1 V, el voltaje de salida se puede calcular como entonces .

Debido a que la señal de entrada es una onda sinusoidal, hay dos frecuencias en las que la señal de salida impacta este voltaje; estas se llaman frecuencias de corte f 1 y f ₂. Estas dos frecuencias tienen diferentes nombres, como la frecuencia de corte, frecuencia de cruce, frecuencia de media potencia, frecuencia 3 dB y frecuencia de ruptura. Sin embargo, todos estos términos se refieren a los mismos valores. La frecuencia central, f ₀, de la señal es la media geométrica de f 1 y f ₂.

Ecuación 2. Calcular la Frecuencia Central

Usted puede calcular el ancho de banda (BW) restando las dos frecuencias de corte.

Ecuación 3. Calcular el Ancho de Banda

Figura 4. El ancho de banda, la frecuencia de corte, la frecuencia central y el punto 3 dB, están todos conectados.

Otra ecuación que por lo general es útil es para error de amplitud.

Ecuación 4. Calcular el Error de Amplitud

El error de amplitud se expresa como un porcentaje y R es la relación del ancho de banda del osciloscopio a la frecuencia de la señal de entrada (fin).

Usando el ejemplo anterior, usted tiene un osciloscopio de 100 MHz con una señal de entrada de onda sinusoidal de 100 MHz a 1 V y BW = 100 MHz y fin = 100 MHz. Esto significa que R = 1. Entonces solamente tiene que resolver la ecuación:

El error de amplitud es 29.3%. Usted puede determinar el voltaje de salida para la señal de 1 V:

Se recomienda que el ancho de banda de su osciloscopio sea de tres a cinco veces el componente de interés de frecuencia más alta en la señal medida para captar la señal con el mínimo error de amplitud. Por ejemplo, para la onda sinusoidal de 1 V a 100 MHz, usted debe usar un osciloscopio con 300 MHz a 500 MHz de ancho de banda. El error de amplitud de una señal de 100 MHz a estos anchos de banda es:

Un osciloscopio debe tener el ancho de banda apropiado para medir con precisión la señal, pero también debe tener suficiente tiempo de incremento para capturar con precisión los detalles de las transiciones rápidas. Esto es más aplicable si se miden señales digitales, como pulsos y pasos. El tiempo de incrementode una señal de entrada es el tiempo de una señal para hacer la transición de un 10% al 90% de la amplitud máxima de la señal. Algunos osciloscopios pueden usar del 20% al 80%, así que asegúrese de revisar su manual de usuario.

Figura 5. El tiempo de incremento de una señal de entrada es el tiempo de una señal para hacer la transición de un 10% al 90% de la amplitud máxima de la señal.

El tiempo de incremento (T r) se puede calcular de la siguiente manera:

Ecuación 5. Calcular el Tiempo de Incremento

La constante k es dependiente del osciloscopio. La mayoría de osciloscopios con un ancho de banda menor a 1 GHz típicamente tienen k = 0.35, mientras que los osciloscopios con un ancho de banda mayor a 1 GHz, por lo general tienen un valor de k entre 0.4 y 0.45.

El tiempo de incremento teórico medido puede ser calculado a partir del tiempo de incremento del osciloscopio y el tiempo de incremento real de la señal de entrada .

Ecuación 6. Calcular el Tiempo de Incremento Teórico Medido

Se recomienda que el tiempo de incremento del osciloscopio sea de un tercio a un quinto del tiempo de incremento de la señal medida para captar la señal con error mínimo en el tiempo de incremento.

# data[].attributes.attachment_link.title
Adquirir una Señal Analógica: Ancho de Banda, Teorema de Muestreo de Nyquist y Aliasing

# data[].attributes.attachment_link.description
El frente de un osciloscopio consiste en dos componentes: una ruta de entrada analógica y un convertidor analógico-digital (ADC). La ruta de entrada analógica atenúa, amplifica, filtra y/o acopla la señal para optimizarla como preparación para la digitalización por el ADC.

# data[].attributes.headline
¿Qué factores determinaron que la frecuencia de muestreo básica aceptada para audio sea 44.100Hz?

# data[].attributes.subject
¿Qué factores determinaron que la frecuencia de muestreo básica aceptada para audio sea 44.100Hz?

# data[].attributes.body
Antes se ocupaba por la capacidad que tenían los CD, sin embargo al paso del tiempo le vieron otras funciones tales como albergar el contenido justo , ya que el promedio auditivo de las personas es de 20KHz por ende captar por arriba de ello, era innecesario. Tambien sirvio para sistemas NTSC y PAL (sistemas de codificación utilizada en televisores), cuales 44,1KHz era una cifra que encajaba en ambas
Codificando mediante el uso del blanco y el negro los bits, se guardaban 3 muestras en cada línea de los sistemas NTSC y PAL, y 44100 resultaba ser una cifra que podía encajarse en ambos sistemas pese a las diferencias en número de filas y de cuadros.

# data[].attributes.headline
VIDEO EXPLICATIVO DE LA FRECUENCIA NYQUIST

# data[].attributes.subject
VIDEO EXPLICATIVO DE LA FRECUENCIA NYQUIST

# data[].attributes.attachment_link.title
Entender el AUDIO DIGITAL - 1. FRECUENCIA DE MUESTREO o SAMPLE RATE (Hz)

# data[].attributes.headline
El teorema de muestreo y frecuencia Nyquist

# data[].attributes.subject
El teorema de muestreo y frecuencia Nyquist

# data[].attributes.body
El teorema de muestreo y su relación con la frecuencia Nyquist afirma que para reconstruir una señal, dicha señal debe tener al menos dos muestras, es decir el doble de su frecuencia, si tuviéramos una señal con una frecuencia de 20KHz, su frecuencia de muestreo deberá ser 40Khz por lo minimo.

# data[].attributes.body
El muestreo es un proceso de conversion analogica a digital, el cual pasa de una señal continua a una discreta con números binarios aplicados, tomando muestras en intervalos de tiempos regulares.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Has escrito la letra y preparado el arreglo; has montado un mini estudio de grabación casero y descargado un DAW, pero a la hora de grabar, un mundo de informaciones son pedidas. Cuántos bits grabar, cuántos kHz de sample, cuál es el Buffer... ¿Qué es esto ? Hoy vamos a explicar la profundidad de bits o, en inglés, el bit depth. Se trata de un parámetro que probablemente vas a encontrar al crear un nuevo proyecto en el DAW. "Bit" es el nombre de la unidad más pequeña de información que los ordenadores consiguen registrar. Así, su profundidad es la precisión de que cualquier matiz consigue ser representado en una señal digital. Utilizando términos técnicos, es su resolución de bits.

¡Solo quiero saber cuál profundidad de bits elegir!

Consejo nuestro: hoy en día, en grabaciones caseras o profesionales, usa 24 bits sin miedo a equivocarte.

La primera cosa que se hay que tener en cuenta es que trabajar con profundidad de bits más grande hace que los archivos también se queden mayores.

La segunda es que convertir de 24 a 16 bits es posible. De 16 a 24, estarás inyectando un ruido en tu grabación para llenar los vacíos de los bits que no existían en la grabación original. ¡Si quieres utilizar 24 bits, entonces graba en 24 desde el principio!

La tercera cosa es que el número de bits determina el rango dinámico. Cuanto mayor es mi profundidad de bits, más variación dinámica puedo captar o representar.

¡Quédate tranquilo porque vamos a explicar todo con calma!

Digital y análogo: ¿qué significan?

Sin perder mucho tiempo con explicaciones filosóficas, análogo es todo lo que se compara a la naturaleza. Un audio análogo se manifiesta como lo hace en el mundo: a través de ondas que se propagan en el aire. Si antes el sonido era captado de manera análoga, en cintas magnéticas, hoy esto es dentro del ordenador.

Al contrario de la captación análoga (por ondas), la captación digital se hace en el famoso estado de "0 o 1", del mundo digital. Aquella onda análoga, una vez captada por el micrófono, es convertida por un Convertidor A/D ("Análogo para digital") en la entrada de la interfaz de audio. En este proceso, hay el reto de representar la onda análoga como una serie de números. Por eso se hace todo el esfuerzo en garantizar que el audio digital sea de la misma calidad de antes de su captación. Después de captado, él está limitado a la calidad que has grabado. No hay como "mejorar" la calidad virtualmente, a menos que grabes de nuevo.

Los conceptos de frecuencia de muestreo, profundidad de bits y tasa de bits solo tienen sentido aquí - en el mundo digital.

Entendiendo antes: frecuencia de muestreo

En pocas palabras, sample rate o frecuencia de muestreo es el número de muestras que tienes, por segundo, de tu señal análoga. En una cámara fotográfica análoga, es cuantas "fotos" o "frames" tienes en un segundo de video. Si, por ejemplo, un video de treinta segundos solo tienes tres fotos, su calidad será terrible, ¿verdad?

Cuando tratamos de frecuencia de muestreo, estamos hablando acerca exactamente de esto: cuanto más "fotos" tengo de un evento, más bien representado y fluido será mi video. En este caso, mi audio. Números comunes de sample rates son 44.100 Hz, 48.000Hz, 88.200 Hz e 96.000 Hz. Hercio es la unidad que representa repeticiones por segundo. En nuestro caso son las muestras tomadas (fotos sacadas) por segundo.

¿Pero acaso solo esto va a determinar la calidad de la grabación?

La profundidad de bits - la resolución de cada muestra

En el caso de monedas, la menor unidad que existe es la de 1 centavo. Cualquier cantidad de dinero puede ser obtenida con monedas de 1 centavo. En el audio digital, esta unidad es el Bit.

Yo puedo conseguir $18 solo con monedas de 1 centavo. Son muchas, pero seguramente puedo. Pero conseguir $18 solo con billetes de $10 es complicado, ¿verdad? ¿Cómo debo hacer? ¿Redondeo hacia abajo o considero el 18 como 20? En esta analogía, si solo tienes billetes de $10 e necesitas de $18, la profundidad de bits que has utilizado es demasiado baja.

Si comparáramos de nuevo con un video, la profundidad de bits es la resolución de las fotos que has tomado . Es decir, su calidad.

En 44.1 kHz de frecuencia de muestreo, 44.100 "fotos" son sacadas por segundo. ¿Pero, y si fueren fotos malas, de baja calidad? ¿Cómo va a ser nuestro video? Pues, malo. Para conseguir fidelidad al audio captado, tan importante como tener muchas capturas, es tener buenas capturas. Y la profundidad de bits (o bit depth) se refiere exactamente a la calidad de lo que fue captado.

Si en cámaras fotográficas la resolución se mide en megapíxeles, en audio se la mide en bits. Hoy en día, los valores de profundidad de bits más comunes son 16 y 24 bits.

Ve algunas de las frecuencias de muestreo y profundidad de bits de medias comunes:

CD: reproduce audio a 44.1 kHz (frecuencia de muestreo) y 16 bits (profundidad de bits);

DVD: reproduce audio y video a 48 kHz (frecuencia de muestreo) y 16 o 24 bits (profundidad de bits);

Blu-ray: reproduce audio de 96 a 192 kHz (frecuencia de muestreo) y 24 bits (profundidad de bits);

Sim embargo, esto no quiere decir que para producir un CD, debes captar el audio a 44 kHz y 16 bits. En la etapa de captación del audio, prefiere siempre trabajar con la mejor resolución posible.

16 o 24 bits: ¿cuál elegir?

Conversiones

16 bits a 24 bits: convertir de 24 a 16 bits es posible y común.

24 bits a 16 bits: ahora, si quieres grabar en 16 y convertir a 24 bits, no tendrás la misma calidad de una grabación hecha originalmente a 24 bits. Al convertir de 16 a 24 bits, el DAW (digital audio workstation) va a poner una serie de informaciones artificiales para llenar los vacíos del audio. Ese proceso se llama upsampling o oversampling. Esas informaciones inyectadas, conocidas como ruido blanco, no mejorarán la calidad de la grabación, sino solamente van a enmascarar sus brechas y carencias.

Rango dinámico

El rango dinámico es la variación de amplitud que su grabación consigue captar. En otras palabras, es la diferencia en volumen entre el sonido más alto y el más bajo . Si tu instrumento (o cualquier otra cosa que estés grabando) tuviere una variación más grande que la que tu profundidad de bits consigue captar, estos extremos no serán captados o serán distorsionados.

En primer lugar, debes entender que el bit (el valor binario) es la unidad de medida más pequeña del audio digital. Cada bit corresponde a 6 dB (decibelios). Así, cuando eliges trabajar con muestras de 16 bits, tu rango dinámico es de 96 dB (6 x 16 = 96). Si trabajas con 24 bits, entonces tienes 144 dB (6 x 24 = 144) que pueden ser contemplados en las muestras.

La verdad es que, hoy en día, nadie graba a 16 bits. Si lo haces, o tienes una razón muy buena, ¡ o probablemente eres novato! Aunque ocupe más espacio, hoy en día 24 bits es visto como lo mínimo viable, de la misma manera que 44.100 lo es para la frecuencia de muestreo: lo mínimo viable. Si más adelante necesitares convertir para un bit depth más pequeña, sin problemas.

Cuantificación - cómo funciona la profundidad de bits

Ya sabes que la profundidad de bits determina la calidad de las muestras captadas. De este modo, sabes que cuanto más grande es la profundidad, mejor es la fidelidad después de la conversión al formato digital.

Imagina una rampa. La rampa es la onda análoga. Ahora, piensa que tienes que representarla como una escalera con peldaños. Es el que el ordenador tiene de hacer al convertir la señal para digital. Con 16 bits de profundidad, los dígitos binarios pueden ordenarse en más de 65 mil posibilidades. Con 24 bits, son más de 16 millones de posibilidades. Si aquella rampa fuera representada por una escalera de 16 millones (24 bits) de peldaños microscópicos, esta sería prácticamente una rampa, ¿ no? Los peldaños serían tan pequeños que se podrían confundir con una rampa de verdad, un piso recto. Sin embargo, esta misma rampa sería mucho menos suave si fuera representada por 65 mil (16 bits) pequeños peldaños, ¿ verdad?

Todo este proceso se llama cuantificación. El ordenador consigue leer y grabar solamente "peldaños", pero la voz o cualquier instrumento es una "rampa".

¿ Y la tasa de bits, es lo mismo que la profundidad de bits?

¿La tasa y la profundidad de bits son lo mismo? ¡Buena pregunta! Y la respuesta es simple: no.

Imagínate que tomes 10 fotos (muestras) por segundo para hacer un video. Si cada una de esas fotos tuviere 2 bits, entonces a cada segundo de video hay 20 bits, ¿ verdad? La bitrate o tasa de bits no es más que simplemente la cantidad de bits reproducidos o grabados en un segundo.

Para calcular la tasa de bits, la unidad de medida es el bps (bits por segundo). En primer lugar, es necesario saber cuántas muestras se tomaron ( frecuencia de muestreo). Después, es necesario multiplicar por la resolución de cada muestra ( profundidad de bits). Así, tenemos el valor de tasa de bits, que es total de bits que la grabación reprodujo en un segundo.

Ejemplos de bitrate (o tasa de bits)

No importa si se trata de una grabación o reproducción. La tasa de bits existe en los dos casos.

Para saber la bitrate de una grabación ya hecha, basta multiplicar la frecuencia de muestreo en la cual fue grabada por su profundidad de bits.

En una grabación que estoy haciendo en este momento, puedo calcular la bitrate multiplicando su profundidad de bits por la frecuencia de muestreo que estoy utilizando para grabar.

Para saber la tasa de bits de un archivo de música, basta multiplicar su frecuencia de muestreo por la profundidad de bits. La diferencia es que normalmente estes archivos son estéreos, es decir, tienen dos canales (derecho e izquierdo), como si fueran dos grabaciones reproducidas al mismo tiempo. Así, el resultado de la multiplicación de la frecuencia de muestreo por la bit depth tiene que ser multiplicado por 2 para calcular la tasa de bits de la música.

Recuérdate, para acortar la información, de que 1024 bits son un 1 kb , y 1024 kb son un 1 mb. Así, 1 Mbps quiere decir que 1024 kb fueron grabados en un segundo para producir el archivo de la grabación.

MP3 y rango dinámico: el secreto de la compactación

Al exportar una grabación, además del WAV o AIFF en alta resolución, seguramente vas a hacer una versión en MP3.

Aunque los MP3 tengan una frecuencia de muestreo exacta, en general no tienen profundidad de bits constante y eso explica en gran parte porque los archivos son tan pequeños. Los bits no utilizados son retirados y solo se queda el esencial. Así, no tienes necesariamente la máxima resolución en todas tus fotos. Entonces, para simplificar, los archivos mp3 en general son representados directamente en tasa de bits.

Conclusiones

Tendrás que configurar los parámetros de profundidad de bits y frecuencia de muestreo ya en tu grabador. Ellos determinarán todo el proceso. Al ponerlos en tu DAW, todavía tenga en cuenta todo lo que hemos platicado.

Así, acuérdate de siempre utilizar las mejores configuraciones desde el comienzo del proceso. Si has grabado a 48 kHz y 24 bits de bit depth, mantenga de esta manera en la DAW. Y nunca jamás hagas upscale, a menos que la situación te lo obligue. La integridad del audio debe ser prioridad desde la apertura hasta el cierre del proyecto.

# data[].attributes.attachment_link.title
Profundidad de bits en audio: ¿Qué significa? ¿Debo elegir 16 o 24 bits?

# data[].attributes.attachment_link.description
Has escrito la letra y preparado el arreglo; has montado un mini estudio de grabación casero y descargado un DAW, pero a la hora de grabar, un mundo de informaciones son pedidas. Cuántos bits grabar, cuántos kHz de sample, cuál es el Buffer... ¿Qué es esto ?

# data[].attributes.headline
¿Por qué el valor de Profundidad de Bits mínimo aceptado en audio es 16 bits?

# data[].attributes.subject
¿Por qué el valor de Profundidad de Bits mínimo aceptado en audio es 16 bits?

# data[].attributes.body
La profundidad de bits es la resolución de las fotos que has tomado, es decir, su calidad.
En 44.1 kHz de frecuencia de muestreo, 44.100 “fotos” son sacadas por segundo a una señal de audio por lo que a mayor cantidad de bits nos permite mejor calidad de audio, ya que tenemos mayor cantidad de información.

# data[].attributes.body
La profundidad de bits es la resolución de captura de una señal de audio en relación a la amplitud, es decir determina el rango dinámico.
El bit (el valor binario) es la unidad de medida más pequeña del audio digital. Cada bit corresponde a 6 dB (decibelios). Así, cuando eliges trabajar con muestras de 16 bits, tu rango dinámico es de 96 dB (6 x 16 = 96). Si trabajas con 24 bits, entonces tienes 144 dB (6 x 24 = 144) que pueden ser contemplados en las muestras.

# data[].attributes.body
La cuantificación es la conversión de una señal discreta en el tiempo evaluada de forma contínua a una señal discreta en el tiempo discrétamente evaluada. El valor de cada muestra de la señal se representa como un valor elegido de entre un conjunto finito de posibles valores.