Muestreo Digital

Con el fin de almacenar la información de audio en forma digital como un disco compacto, la señal continua normal de onda de audio (analógica) debe ser convertida a forma digital (conversión analógico-digital). A continuación se muestra un ejemplo de una conversión D/A utilizando los dígitos 0-9, pero los esquemas prácticos, almacenan los números en forma binaria. El número de bits en el muestreador binario determina la precisión con la que se representa la señal analógica en forma digital.

A partir de esta cruda imagen de la digitalización en pasos, tal vez se pueda apreciar el estándar de la industria de muestreo de 16 bits en el que el voltaje se muestra en 65.536 pasos. Además de la cantidad de pasos, la tasa de muestreo también afecta a la fidelidad de la representación de la forma de onda analógica. La frecuencia de muestreo estándar es de 44,1 kHz, por lo que la asignación de uno de los 65536 valores a la señal, se hace 44.100 veces por segundo.

Implicación del Número de Bits

El número de bits utilizados en un muestreador digital, determina la resolución de la "imagen" de la señal que está siendo representada. Un muestreador de un bit sería como un interruptor de la luz que tiene dos valores posibles, encendido y apagado. Los muestreadores con múltiples bits representan una señal en términos de un número binario, y el número de bits determina el número de valores que se pueden representar, al igual que un número de 3 dígitos basado en el sistema de numeración habitual decimal, puede tomar más valores que uno de 2 dígitos. El número de bits determina el rango dinámico posible.

Bits y Rango Dinámico

Si se está haciendo una digitalización lineal en pasos de escalera de una forma de onda analógica, el número de bits utilizado en la muestra, determina el máximo rango dinámico que se puede representar fielmente.

Por ejemplo, una muestra de 8 bits puede dar 256 valores posibles, por lo que si el sonido más suave se representa por un 1, entonces el sonido más fuerte que puede representar es el de 256. El rango máximo de amplitudes es entonces 256, y puesto que la potencia es proporcional al cuadrado de la amplitud, la gama de potencia se eleva al cuadrado de 256, o sea que va desde 1 a 65.536. Esto corresponde a un rango dinámico de 48 decibelios mientras que el rango dinámico de una orquesta va aproximadamente de 40 a 100 dB, (60 dB). Mediante un cálculo similar, una digitalización de 12 bits, puede dar un rango dinámico de 72 dB, y una de 16 bits, puede dar 96 dB de rango dinámico.

Bandas de Frecuencia de Radio

Debido a la división de la banda FM para la transmisión de FM estéreo, el límite de frecuencia para la transmisión musical está en 15 kHz. Esto permite transmisión de señales de alta fidelidad. El ancho de banda operacional está limitado a 150 kHz, con 25 kHz sobre cada lado de esos 150 para las bandas guardas. Realmente el FM estéreo cubre 106 kHz de esos 150.

La radio AM está limitada a una frecuencia máxima de 5000 Hz por la anchura de las bandas de AM. La transmisión de radio AM está limitada en fidelidad, y las estaciones adyacentes tienden a interferirse unas con otras.