INSTITUTO ORSON WELLESCURSO: SISTEMAS NO LINEALES IIPROF: Aldo Gilardi-Magnan A.

SEMANA V:

Seleccionando frecuencia de muestreo:

Hemos hablado del teorema del muestreo o teorema de Nyquist, el cual dice que: “para digitalizar correctamente una señal debemos usar una frecuencia de muestreo de por lo menos el doble de la frecuencia máxima a digitalizar”

Este será nuestro punto de partida a la hora de elegir una frecuencia de muestreo… entrarán además otros aspectos a tener en cuenta, como el medio en el que nuestro audio será almacenado y/o la aplicación para la cual estamos grabando este audio.

Podemos enumerar, entonces, una serie de escenarios en los cuales podríamos optar por diferentes frecuencias de muestreo, pudiendo añadir más según nuestra experiencia o ámbito de trabajo…

- Aplicaciones telefónicas: En telefonía la voz es filtrada (filtro pasabanda) de tal manera que sólo se utilizan frecuencias entre 1 y 4 kHz. Esto hace que una frecuencia de muestreo de 11.025 Hz y una resolución de 8 bits sean suficientes.Esta configuración se usa también para digitalización de voz en aplicaciones donde lo que se busque sea la comprensión de un mensaje, al margen de preocupaciones estéticas (parkings automatizados, etc.)

- Grabación en “samplers hardware”: (poco usados hoy en día). Estos dispositivos utilizaban memoria volátil (ram) para almacenar muestras de sonido que sería disparadas posteriormente vía midi. El truco consistía en administrar correctamente este recurso (ram) para poder almacenar la mayor cantidad de muestras posibles (respetando Nyquist!!). Entonces, en el caso de grabar un instrumento que no emite frecuencias altas podíamos optar por una frecuencia de muestreo baja; mientras que para muestrear un violín, por ejemplo, podíamos usar una frecuencia de muestreo mayor… hemos administrado bien el ram!. Hay que decir además que para seguir administrando correctamente el ram era indispensable truncar (editar los espacios en blanco) en cada muestra!!

El primer sampler hardware en ofrecer una resolución 96kHz y 24 bits fue el AKAI Z8 y su hermano menor, el Z4. Ofrecía además un disco duro de 20GB y hasta 512MB de ram.

Aldo Gilardi-Magnan A. – Instituto Orson Welles - 2012

- Grabación multipista: Con las mejoras tecnológicas tanto en interfaces como en computadoras ahora es posible hacer grabaciones con frecuencias de muestreo de hasta 192kHz. Sin embargo, tenemos que valorar si nuestro “sistema” soportará la gran cantidad (peso) de la información.Optaremos por un compromiso con el cual tengamos una buena frecuencia de muestreo y nuestra computadora no sobrepase sus capacidades.

Hay un par te sutilezas que también deberemos tener en cuenta:

Si nuestro producto va a salir al mercado en cd, la grabación debería ser hecha a 44,1 o a 88kHz ya que hacer el downsample de 88 a 44,1 es mucho más sencillo (menos cálculos hará la computadora… de casa 2 muestras desecha 1!)

Mientras que si el destino final será un DVD audio, la grabación deberá ser hecha a 48, 96 ó 192kHz, aunque esta última podría ser dejada para aplicaciones de laboratorio o grabaciones críticas en las cuales el filtro pasabajos (antialias) no afecte el material a ser registrado.

- Mastering: en la misma línea que en el apartado anterior. Sin embargo, hemos de tener en cuenta que podríamos optar por frecuencias de muestreo altas a pesar de que el destino sea un cd. Esto se debe a que el equipamiento empleado para mastering manejará de mejor manera las reducciones de muestras o downsample!!

Seleccionando resolución de bits…

Hemos hablado también de la importancia de la resolución de bits a la hora de hacer la cuatización. Ésta afecta directamente en temas de ruido de cuantización y relación señal/error, así como en el rango dinámico.

(error de cuantización: random si la señal es grande con respecto al intervalo de cuantización; pero es distorsión audible si la señal es pequeña con respecto al intervalo de cuantización (onda cuadrada))

S/E o DDR = 6,02 x #bits + 1,76

Donde 1,76 es una constante que se aplica cuando la señal a digitalizar es una senoidal…De esta fórmula también se deriva que por cada bit extra en la cuantización podemos representar valores de amplitud de la mitad (6dB).

Esto nos orienta a la hora de elegir la resolución en bits a utilizar… así, en aplicaciones telefónicas o de mensajería automática en la que es necesario que el mensaje se entienda pero no sea pesado (data) ni sea necesario el detalle

Aldo Gilardi-Magnan A. – Instituto Orson Welles - 2012

(colas de reverb, detalles finos en la voz, ni “aire”) una resolución de 8 bits pueden funcionar.Sin embargo en cualquier aplicación profesional de audio debemos usar resoluciones por encima de los 16 bits…Y en el caso de usar resoluciones mayores, debemos tener a la mano una herramienta para bajar reducir la longitud de palabra sin truncar (re-dither)

Aldo Gilardi-Magnan A. – Instituto Orson Welles - 2012