INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

 
CONVERSIÓN ANALÓGICO DIGITAL

Veamos cómo se efectúa el proceso de conversión de una tecnología a otra.
Para realizar esa tarea, el conversor ADC (Analog-to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital) tiene que efectuar los siguientes procesos:
 
1.- Muestreo de la señal analógica.
2.- Cuantización de la propia señal
3.- Codificación del resultado de la cuantización, encódigo binario.

Muestreo de la señal analógica






Representación gráfica de medio ciclo positivo (+) , correspondiente a una señal eléctrica analógica de< sonido, con sus correspondientes armónicos. Como se podrá observar, los valores de variación de la< tensión o voltaje en esta sinusoide pueden variar en una escala que va de “0” a “7” volt.



Para convertir una señal analógica endigital, el primer paso consiste en realizar un muestreo (sampling) de ésta, o lo que es igual, tomar diferentes muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal. La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razón, tasa o también frecuencia de muestreo y se mide en kilohertz (kHz). En el caso de una grabación digital de audio, a mayor cantidad de muestrastomadas, mayor calidad y fidelidad tendrá la señal digital resultante.

Durante el proceso de muestreo se asignan valores numéricos equivalentes a la tensión o voltaje existente en diferentes puntos de la sinusoide, con la finalidad de realizar a continuación el proceso de cuantización.

Las tasas o frecuencias de muestreo más utilizadas para audio digital son las siguientes:

24 000 muestras porsegundo (24 kHz)
30 000 muestras por segundo (30 kHz)
44 100 muestras por segundo (44,1 kHz) (Calidad de CD)
48 000 muestras por segundo (48 kHz)






 

CONDICIÓN DE NYQUIST 

El ingeniero sueco Harry Nyquist formuló el siguiente teorema para obtener una grabación digital de calidad:

“La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar una grabación digital de calidad,debe ser igual al doble de la frecuencia de audio de la señal analógica que se pretenda digitalizar y grabar”.

Este teorema recibe también el nombre de “Condición de Nyquist”.

Es decir, que la tasa de muestreo se debe realizar, al menos, al doble de la frecuencia de los sonidos más agudos que puede captar el oído humano que son 20 mil hertz por segundo (20 kHz). Por ese motivo se escogió lafrecuencia de 44,1 kHz como tasa de muestreo para obtener “calidad de CD”, pues al ser un poco más del doble de 20 kHz, incluye las frecuencias más altas que el sentido del oído puede captar.

 




Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon


Función de interpolación g(t) para Fs=44100 muestras por segundo (estándar CD-Audio). Excepto para t=0, el intervalo entre pasos por cero (líneasverticales verdes) representa el intervalo entre muestras (~22,68 µs para este ejemplo).
El teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, también conocido como teorema de muestreo de Whittaker-Nyquist-Kotelnikov-Shannon, criterio de Nyquist o teorema de Nyquist, es un teorema fundamental de la teoría de la información, de especial interés en las telecomunicaciones.
Este teorema fue formulado en forma deconjetura por primera vez por Harry Nyquist en 1928 (Certain topics in telegraph transmission theory), y fue demostrado formalmente por Claude E. Shannon en 1949 (Communication in the presence of noise).
El teorema trata del muestreo, que no debe ser confundido o asociado con la cuantificación, proceso que sigue al de muestreo en la digitalización de una señal y que, al contrario del muestreo, noes reversible (se produce una pérdida de información en el proceso de cuantificación, incluso en el caso ideal teórico, que se traduce en una distorsión conocida como error o ruido de cuantificación y que establece un límite teórico superior a la relación señal-ruido). Dicho de otro modo, desde el punto de vista del teorema, las muestras discretas de una señal son valores exactos que aún no han...