Evolución del almacenamiento analógico
El almacenamiento de sonido evolucionó desde surcos mecánicos en
cilindros de estaño hasta la magnetización de partículas en cinta plástica —
siempre representando la señal acústica como una variación continua
de una magnitud física.
Línea de tiempo
Fonógrafo de estaño (Tinfoil Phonograph, 1877)
Inventado por Thomas Edison en 1877. El primer dispositivo capaz de
grabar y reproducir sonido. Una aguja graba un surco en un cilindro cubierto de papel
de estaño (tinfoil). Las variaciones de presión del diafragma crean variaciones en la
profundidad del surco (grabación vertical o de profundidad).
Velocidad de rotación controla qué tan rápido gira el cilindro — a mayor velocidad,
el surco pasa más rápido bajo la aguja, produciendo un tono más agudo.
Ondulaciones del surco controla cuántos ciclos de onda están grabados en
la superficie del cilindro — más ciclos = frecuencia más alta de la señal original.
Ambos parámetros juntos determinan la frecuencia del sonido reproducido.
Fonógrafo de cilindro — vista lateral (animado)
Gramófono y discos de vinilo
El gramófono (Emile Berliner, 1887) reemplazó el cilindro por un
disco plano. El surco en el disco es lateral (no de profundidad),
lo que permitió la reproducción masiva por prensado.
Los discos de vinilo modernos giran a 33⅓ o 45 RPM.
Velocidad del disco simula las RPM reales: 33⅓ RPM para LPs, 45 RPM para singles.
A mayor velocidad, el surco pasa más rápido bajo la aguja y el tono sube.
Frecuencia del surco controla cuántas ondulaciones hay por vuelta del disco —
más ondulaciones representan una frecuencia más alta grabada en el vinilo.
En el disco real, las pistas más externas (mayor velocidad lineal) reproducen los agudos
con mayor fidelidad que las pistas internas.
Vista superior del disco girando
Sección transversal del surco estéreo
El surco estéreo usa una ranura en V a 45°: la pared izquierda codifica el canal L
y la pared derecha el canal R. Una señal mono mueve la aguja lateralmente;
la información estéreo añade movimiento vertical.
Cinta magnética
La cinta magnética (~1930s, AEG/BASF en Alemania) usa partículas
magnéticas (óxido de hierro) recubiertas en una cinta plástica.
Una cabeza magnética crea un campo magnético proporcional a la señal
de audio, alineando los dominios magnéticos. Al reproducir, el proceso se invierte:
los dominios alineados inducen una corriente en la cabeza.
Amplitud de la señal grabada controla qué tan fuerte es la señal de audio
que entra a la cabeza magnética. La señal de audio es oscilatoria (sube y baja
continuamente — como una sinusoide). Al pasar por la cabeza, cada trozo de cinta queda
magnetizado según el valor instantáneo de la señal en ese momento: a veces hacia un lado
(naranja), a veces hacia el otro (cyan). El resultado es un patrón alternado de dominios
impreso en la cinta. Con amplitud 0, la cabeza no imprime nada y los dominios quedan
caóticos (ruido hiss). A la derecha de la cabeza: dominios aleatorios (aún sin grabar).
A la izquierda: el patrón ya grabado, alternando con la frecuencia de la señal.
Velocidad de la cinta controla qué tan rápido pasa la cinta por la
cabeza. Mayor velocidad = más cinta consumida por segundo = mayor resolución temporal
= mejor respuesta en frecuencias altas. Las grabaciones profesionales usan
38 cm/s; los cassettes domésticos, 4,75 cm/s.
Modo GRABANDO / REPRODUCIENDO: en grabación, la cabeza imprime los
dominios según la señal de audio. En reproducción, los dominios ya impresos inducen
una corriente en la cabeza — el proceso inverso.
Dominios magnéticos en la cinta (animado)
Ruido Hiss y reducción de ruido
Los dominios magnéticos tienen orientaciones aleatorias residuales
que producen un ruido de fondo constante: el hiss (sss...).
Las técnicas de reducción de ruido procesan la señal antes de grabar y la decodifican
al reproducir.
| Técnica | Principio | Mejora |
|---|
| Pre-énfasis / Ecualización | Realza agudos al grabar, los atenúa al reproducir — el hiss en agudos queda suprimido | ~10 dB |
| Dolby A (1966) | Compander de 4 bandas: comprime al grabar, expande al reproducir | ~15 dB |
| Dolby B (1968) | Versión simplificada de una banda, para cassettes | ~10 dB |
| Dolby C (1980) | Dos etapas de Dolby B en cascada | ~20 dB |
| dBx Compander | Compresión 2:1 de rango dinámico total al grabar, expansión 1:2 al reproducir | ~30 dB |
El gráfico muestra el nivel en dB (eje vertical: 0 dB arriba = más fuerte,
−60 dB abajo = muy débil) en función de la frecuencia (eje horizontal, escala logarítmica).
La curva verde es la señal de audio útil
— idealmente plana. La curva roja es el
piso de ruido hiss sin procesar: sube en los agudos porque las partículas
magnéticas son más ruidosas a alta frecuencia. La curva cyan
muestra el hiss con Dolby B: el piso baja ~12 dB, especialmente en agudos.
La zona sombreada entre la señal y el hiss es la relación señal/ruido (S/N)
— cuanto más ancha, mejor se escucha la señal sobre el ruido.
Espectro de nivel: señal de audio vs piso de ruido (hiss)
