Señal de Audio Análoga y Digital Diferencias y Fundamentos

Tanto si eres Dj, como si eres productor musical o cualquier área relacionada. Es necesario que entiendas las diferencias entre los las señales análogas y digitales y cómo funciona el tratamiento de cada una. Este tipo de procesamientos, lo encuentras a diario en reproductores, mixer o mesa de mezclas, programas de producción como Ableton o FlStudio, programas de mezcla como virtual Dj o Serato, etc. Por lo tanto, este es un concepto que debes tener claro en el día a día de tu profesión.

Señales Análogas

Las primeras tecnologías relacionado al audio, como los radio, speaker, etc se basó casi por completo en electrónica análoga. Este tipo de tecnologías procesan la información como una señal continua en el tiempo con variaciones idénticas a la onda real, en este caso onda sonoras.

Electrónica análoga

Generalmente este tipo de electrónica hace uso de la información tratándola como voltaje o corriente. Dos parámetros básicos de los circuitos y luego se transforman por medio de dispositivos llamados transductores, los cuales son los encargados de transformar una señal física a voltaje o viceversa. Por ejemplo, un micrófono es un transductor que transforma ondas sonoras en voltaje, es decir que el cable de salida del micrófono entregará un voltaje al siguiente dispositivo por medio de sus dos cables de salida y si graficamos el valor del voltaje entre los dos cables con respecto al paso del tiempo en segundos veremos la siguiente gráfica:

Este tipo de señales son conocidas como señales de audio análoga, es decir el voltaje representa la onda física tal cual como luciría si graficáramos la variación de las partículas del aire respecto al tiempo. Una vez este voltaje ingresa a otro circuito este se encarga de efectuarle trasformaciones. Por ejemplo, el volumen disminuye o aumenta la amplitud de la onda de voltaje. Por lo tanto, si después del circuito del volumen conectamos la señal de voltaje a otro transductor como los es un parlante. El cual, transformará este voltaje a variaciones de aire nuevamente y este reproducirá una señal con mayor o menor volumen dependiendo de esa onda modificada por el circuito de volumen. Es asi como este tipo de electrónica nos permite modificar cualquier señal casi de forma inmediata al hacerla pasar por un circuito especial como por ejemplo control de volumen, ecualizador, amplificador, etc.

Electrónica digital

Este tipo de electrónica no reconoce valores intermedios de voltaje sino que fija cierto rangos para el valor “1” y para el “0” por ejemplo, en la tecnologías actuales TTL es de 0V a 0.8V es 0 de 0.8 a 3V indefinido y de 2v a 5V es igual a 1. De esta manera los únicos valores que entiendo y procesa son 1 y 0 a diferencia de la infinita cantidad de valores que podía expresar la electrónica análoga. Para funcionar requiere de unos dispositivos llamados conversor análogo digital (AD) o digital análogo (DA) los cuales reciben la señal del transductor y la transforman a una señal digital o al revés dependiendo del caso.

Conversión a BITS

Para esto definimos el número de bits que vamos a necesitar, en los equipos modernos encontramos de 32 o 64 bits pero para ejemplificar de forma calara vamos a usar sólo 2 bits. Con 2 bits puedes formar los siguientes números en su representación decimal 000=0 001=1 010=2 011=3 Es decir, contamos con 4 valores posibles. El 0,1,2 y 3, por lo tanto, podremos dividir nuestra señal análoga en 4 valores como se muestra en la gráfica:

De esta forma el circuito tendrá 2 cables de salida (uno por cada bit). Este recibirá por un cable la señal análoga y codificará sus valores en alguno de estos 4 números posibles en código binario, es decir que (00, 01, 10,11) y estos los entregará al siguiente circuito. Como puedes deducir entre mas bits tengas de salida, con mayor exactitud podrás representar la onda en términos de bits. A este proceso se le llama muestreo de señal y teóricamente siempre se perderá algo de información, sin embargo, con la suficiente cantidad de bits, la perdida ni siquiera será perceptible por el oído humano.

Ventajas del sistema digital

La gran ventaja de los sistemas digitales es el uso de procesadores. Un procesador es un circuito capaz de realizar operaciones como suma, resta, multiplicación y operaciones lógicas. Lo más importante es que es capaz de leer una serie de instrucciones llamadas software o programa y ejecutarlas en el mismo orden. Por ejemplo:

Instrucción 1: Sume 2 y 3 Instrucción 2: Multiplica el valor de la señal por 2 Instrucción 3: Reste el resultado con 10 Instrucción 4: Entregue el resultado

Esta operaciones son leídas y ejecutadas a gran velocidad (1,3 millones de veces en un segundo para un procesador de 1.3GHz) .

Por lo cual, la gran ventaja de los sistemas digitales es que obtienes los valores codificados en términos de bits y a partir de este momento puedes hacer cualquier cosa con estos, escribiendo programas para el procesador que los va a recibir. Por ejemplo, guardar archivos en memoria, guardar datos adiciones, graficar el audio en pantalla, enviarlos por internet, comprimirlos, etc.

Se pueden además utilizar las mismas funciones de la electrónica análoga sin necesidad de tener circuitos adicionales e incluso controlar de forma más exacta las trasformaciones. Por ejemplo, si quisieras aumentar el volumen tendrías que multiplicar cada valor binario por 2 y entregar el resultado al parlante, si quisieras ecualizar podrías aplicar la operación de filtrado a los valores de la señal y entregarlas a bafle. Una fórmula de ecualización que debería aplicar el procesador luciría más o menos así:

Sin embargo, aun cuando luce compleja esta sólo se realiza con una cuantas líneas de software y el procesador la ejecutará siempre de forma correcta y muy rápida una vez programado. Eso sí, este tendrá que tomar número por número y aplicar la operación. Por lo tanto, la electrónica digital presentará un retardo respecto a la electrónica análoga. Ya que esta procesa la información casi de forma instantánea. Sin embargo, este inconveniente puede superarse haciendo procesadores cada vez más rápido y sabiendo la velocidad a la que nuestro cerebro procesará los sonidos, ya que solo necesitaremos alcanzar como mínimo esta velocidad para que el humano no note la diferencia. Este tipo de retardo es el que notas por ejemplo al cargar una canción en el virtual dj, pues esta toma unos segundos en cargar toda la canción codificada digitalmente en memoria RAM con su información. Evidentemente si usarás un vinilo o algún sistema análogo este tiempo de carga no sería necesario. Gracias a los sistemas digitales es que es posible extraer los BPM de un tema e incluso sincronizarlos automáticamente. Este proceso que explicaremos más adelante.