TRATAMIENTO DIGITAL DEL SONIDO

Una forma de tratar una vibración sonora (música o voz) para su manejo por medios informáticos (para meterlo en un CD de música por ejemplo), es digitalizarla (transformarla en números) mediante muestreo.  Consiste en medir la amplitud de la vibración en intervalos de tiempo muy cortos, lo que se realiza mediante un dispositivo ADC ("Analog-to-Digital Converter").  Cada muestra ("Sample") se almacena como un número y la frecuencia a que se realiza la medición es la velocidad de muestreo ("Sampling rate").  Los valores numéricos obtenidos son anotados, y esta sucesión de resultados constituye una representación numérica de la vibración.  Si los números son representados en binario dentro del ordenador, tendremos una representación digital binaria de la música, muy apropiada para su tratamiento por medios informáticos.  Para reconstruir el sonido a partir de su representación digital, basta construir un dispositivo conversor DAC ("Digital-to-Analog Converter") que mande a un altavoz impulsos eléctricos proporcionales a los valores de la serie de números previamente almacenada (cosa relativamente fácil de hacer desde el punto de vista de la ingeniería electrónica).

En estos procesos, la calidad del sonido almacenado y reproducido, comienza en el proceso de toma de datos (muestreo), y termina en el dispositivo de reproducción utilizado (altavoces). En ningún caso se puede reproducir un sonido con mejor calidad que la que se empleó en la grabación, y en este orden de ideas, no es lo mismo grabar en monoaural (un solo canal) que en estéreo (dos canales) o en sonido cuadrafónico (cuatro canales), y por tanto doble o cuádruple cantidad de información (una serie por canal).

En el proceso de toma de datos solo intervienen dos factores:  La frecuencia  de muestreo y la precisión de la medida almacenada. 

Frecuencia:  Cuanto más numerosa es la serie de valores anotados, con mas fidelidad se puede reconstruir después la forma de la onda original.  Por lo general se estima que la frecuencia debe ser por lo menos el doble de la mayor frecuencia que se desea reproducir .  Para reproducir con una mínima calidad las frecuencias más altas del espectro audible (20 KHz) se requieren 40 KHz (el estándar CD-audio estableció una frecuencia de muestreo de 44.1 KHz).

Precisión:  La calidad y riqueza de matices de la reproducción está directamente relacionada con la precisión utilizada para la medida de la amplitud y el almacenamiento de los resultados.  Si utilizamos un almacenamiento de 8 bits para cada medida, solo podemos tener 256 magnitudes distintas para describir la amplitud de la señal.  En cambio, si utilizamos 2 bytes (16 bits), disponemos de 65.536 posibilidades, con lo que la información puede ser mas rica en detalles.  En este sentido es evidente que un almacenamiento de 8 bits por muestra será más pequeño pero de peor calidad que otro de 16 bits (que ocupará el doble).  Al referirse al almacenamiento de audio es frecuente utilizar expresiones como 8, 16, 24, 32 bits de profundidad de sonido, en referencia al número de bits utilizados para almacenar cada muestra.

Resulta claro que la economía de almacenamiento y la calidad apuntan en direcciones distintas, por lo que debe llegarse a una solución de compromiso en función del uso que se pretenda.  No es lo mismo almacenar el contenido de una conversación telefónica que un concierto para reproducción en estéreo.