Audio Digital: Definición, Panorama Digital, Historia, Formatos

El audio digital es una señal de audio, o simplemente de sonido, que ha sido grabada o convertida en forma digital, donde la onda de sonido de la señal de audio se codifica como muestras numéricas en secuencia continua, típicamente con calidad de audio de CD, que es una profundidad de muestra de 16 bits de más de 44,1 mil muestras por segundo.

El audio digital es el nombre de toda la tecnología de grabación y reproducción de sonido que utiliza señales de audio codificadas en forma digital. Tras los importantes avances en la tecnología de audio digital durante la década de 1970, sustituyó gradualmente a la tecnología de audio analógico en muchas áreas de la ingeniería de audio y las telecomunicaciones en los años noventa y en la década de 2000, para la radiotelevisión.

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En un sistema de audio digital, el sonido de una señal eléctrica analógica se convierte con un convertidor analógico-digital (ADC) en una señal digital, normalmente utilizando modulación de código de pulsos. Esta señal digital puede grabarse, editarse, modificarse y copiarse utilizando ordenadores de estaciones de trabajo de audio digital, máquinas de reproducción de audio y otras herramientas digitales.

Cuando el ingeniero de sonido desea escuchar la grabación en auriculares o altavoces (o cuando un consumidor desea escuchar un archivo de sonido digital de una canción), un convertidor digital-analógico (DAC) realiza el proceso inverso, convirtiendo una señal digital en una señal analógica, a través de un amplificador de potencia de audio y enviándola a un altavoz.

Los sistemas audio digital pueden incluir componentes de compresión, almacenamiento, procesamiento de y transmisión. La conversión a un formato digital permite la manipulación, almacenamiento, transmisión y recuperación de una señal de audio. A diferencia del audio analógico, en el que hacer copias de una grabación supone una pérdida de generación, una degradación de la calidad de la señal, cuando se utiliza audio digital, se puede hacer un número infinito de copias sin que se degrade la calidad de la señal.

Panorama general

Las tecnologías de audio digital se utilizan en la grabación, manipulación, producción en masa y distribución de sonido, incluyendo grabaciones de canciones, piezas instrumentales, podcasts, efectos de sonido y otros sonidos. La distribución moderna de música en línea depende de la grabación digital y de la compresión de datos.

La disponibilidad de la música como archivo de datos, en lugar de como objeto físico, ha reducido significativamente los costes de distribución. Antes del audio digital, la industria musical distribuía y vendía música vendiendo copias físicas en forma de discos y cintas de cassette. Con el audio digital y los sistemas de distribución en línea como iTunes, las empresas venden archivos de sonido digital a los consumidores, que éstos reciben a través de Internet.

Un sistema de audio analógico convierte las formas de onda físicas del sonido en representaciones eléctricas de esas formas de onda mediante el uso de un transductor, como un micrófono. Los sonidos se almacenan en un medio analógico, como una cinta magnética, o se transmiten a través de un medio analógico, como una línea telefónica o una radio. El proceso se invierte para la reproducción: la señal de audio eléctrica se amplifica y luego se convierte de nuevo en formas de onda físicas a través de un altavoz. El audio analógico conserva sus características fundamentales de onda a través de su almacenamiento, transformación, duplicación y amplificación.

Las señales de audio analógicas son susceptibles al ruido y a la distorsión, debido a las características innatas de los circuitos electrónicos y de los dispositivos asociados. Las perturbaciones en un sistema digital no dan lugar a un error a menos que la perturbación sea tan grande que haga que un símbolo sea malinterpretado como otro símbolo o que perturbe la secuencia de símbolos. Por lo tanto, generalmente es posible tener un sistema de audio digital totalmente libre de errores en el que no se introduzca ningún ruido o distorsión entre la conversión a formato digital y la conversión a analógico.

Una señal de audio digital puede ser codificada opcionalmente para la corrección de cualquier error que pueda ocurrir en el almacenamiento o transmisión de la señal. Esta técnica, conocida como codificación de canal, es esencial para que los sistemas digitales de radiodifusión o de grabación mantengan la precisión de bits. La modulación de ocho a catorce es un código de canal utilizado en el disco compacto de audio (CD).

Proceso de conversión

el audio digital

Conversión de analógico a digital y de analógico a analógico

El ciclo de vida del sonido desde su fuente, pasando por un ADC, un procesamiento digital, un DAC, y finalmente como sonido de nuevo.

Un sistema de audio digital comienza con un ADC que convierte una señal analógica en digital. El ADC funciona a una frecuencia de muestreo especificada y se convierte a una resolución de bits conocida. El audio en CD, por ejemplo, tiene una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz (44.100 muestras por segundo) y una resolución de 16 bits para cada canal estéreo. Las señales analógicas que aún no han sido limitadas por banda deben pasar por un filtro antialiasing antes de la conversión, para evitar la distorsión por aliasing causada por señales de audio con frecuencias superiores a la frecuencia de Nyquist (la mitad de la frecuencia de muestreo).

Se puede almacenar o transmitir una señal de audio digital. El audio digital puede almacenarse en un CD, un reproductor de audio digital, un disco duro, una unidad flash USB o cualquier otro dispositivo de almacenamiento de datos digital. La señal digital puede ser alterada a través del procesamiento digital de la señal, donde puede ser filtrada o tener efectos aplicados. La conversión de la frecuencia de muestreo, incluido el muestreo ascendente y descendente, puede utilizarse para ajustar las señales codificadas con una frecuencia de muestreo diferente a una frecuencia de muestreo común antes del procesamiento.

Las técnicas de compresión de datos de audio, como MP3, Advanced Audio Coding, Ogg Vorbis o FLAC, se emplean comúnmente para reducir el tamaño del archivo. El audio digital se puede llevar a través de interfaces de audio digital como AES3 o MADI. El audio digital se puede transportar a través de una red utilizando audio a través de Ethernet, audio sobre IP u otros sistemas y estándares de medios de transmisión. Para la reproducción, el audio digital debe volver a convertirse en una señal analógica con un DAC que puede utilizar el sobremuestreo.

Historia de la grabación

La modulación por pulso-código fue inventada por el científico británico Alec Reeves en 1937 y se utilizó en aplicaciones de telecomunicaciones mucho antes de su primer uso en la radiodifusión y grabación comerciales. La grabación digital comercial fue pionera en Japón por NHK y Nippon Columbia y su marca Denon, en la década de 1960. Las primeras grabaciones digitales comerciales fueron lanzadas en 1971.

La BBC también comenzó a experimentar con el audio digital en la década de 1960. A principios de la década de 1970, había desarrollado un grabador de 2 canales, y en 1972 desplegó un sistema de transmisión de audio digital que conectaba su centro de transmisión con sus transmisores remotos.

La primera grabación PCM de 16 bits en los Estados Unidos fue hecha por Thomas Stockham en la Ópera de Santa Fe en 1976, en una grabadora Soundstream. Una versión mejorada del sistema Soundstream se utilizó para producir varias grabaciones clásicas de Telarc en 1978. El grabador multipista digital 3M en desarrollo en aquel entonces se basaba en la tecnología de la BBC. El primer álbum totalmente digital grabado en esta máquina fue Bop till You Drop de Ry Cooder en 1979. El sello británico Decca comenzó a desarrollar sus propias grabadoras de audio digital de 2 pistas en 1978 y lanzó la primera grabación digital europea en 1979.

Los populares grabadores digitales multipista profesionales producidos por Sony y Mitsubishi a principios de los años 80 ayudaron a conseguir la aceptación de la grabación digital por parte de las principales compañías discográficas. La introducción en 1982 del CD popularizó el audio digital entre los consumidores.

Tecnologías

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  • Grabador de audio digital PCM-7030 de Sony
  • Transmisión de audio digital
  • Radiodifusión de audio digital (DAB)
  • Radio HD
  • Radio digital mundial (DRM)
  • En banda en el canal (IBOC)
  • Tecnologías de almacenamiento
  • Reproductor de audio digital
  • Cinta de audio digital (DAT)
  • Casete compacto digital (DCC)
  • Disco compacto (CD)
  • Grabador de disco duro
  • DVD-Audio
  • MiniDisc
  • Super Audio CD
  • Disco Blu-ray (BD)
  • Varios formatos de archivos de audio

Interfaces de audio digital

Las interfaces específicas de audio incluyen:

  • Interfaz AC’97 (Audio Codec 1997) entre circuitos integrados en placas base de PC
  • Sonido Intel de alta definición: un sustituto moderno para el AC’97
  • Interfaz ADAT
  • Interfaz AES3 con conectores XLR, común en los equipos de audio profesional
  • S/PDIF – ya sea por cable coaxial o TOSLINK, común en los equipos de audio de consumo y derivado de AES3
  • AES47 – audio digital profesional estilo AES3 a través de redes de modo de transferencia asíncrono
  • Interfaz I²S (sonido Inter-IC) entre circuitos integrados en la electrónica de consumo
  • MADI (Interfaz digital de audio multicanal)
  • MIDI – Interconexión de bajo ancho de banda para transportar datos de instrumentos; no puede transportar sonido, pero puede transportar datos de muestras digitales en tiempo no real.
  • TDIF, formato propio de TASCAM con cable D-sub
  • A2DP vía Bluetooth
  • Varias interfaces están diseñadas para transportar vídeo y audio digital juntos, incluyendo HDMI y DisplayPort.

Cualquier bus digital puede transportar audio digital. En aplicaciones profesionales de arquitectura o instalación, existen muchos protocolos e interfaces de audio digital de audio a través de Ethernet.

Referencias

 Janssens, Jelle; Stijn Vandaele; Tom Vander Beken (2009). “La industria de la música en (la) línea? Surviving Music Piracy in a Digital Era”. European Journal of Crime. 77 (96). doi:10.1163/157181709X429105.

 Genius Unrecognised, BBC, 2011-03-27, recuperado 2011-03-30

 Bien, Thomas (2008). Barry R. Ashpole, ed. “The Dawn of Commercial Digital Recording” (PDF). Revista ARSC. Ted P. Sheldon. Recuperado el 2010-05-02

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Licda. En Comunicación Social, mención Comunicación y Desarrollo con 16 años en el ejercicio del periodismo, ahora Redactora Web Maracay- Venezuela

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