Conversión analógica-digital (ADC)
Para almacenar o procesar audio en una computadora, la señal continua debe convertirse a números discretos. Esto implica dos procesos independientes: muestreo (sampling) y cuantización (quantization).
Tomar el valor de la señal analógica a intervalos regulares. La frecuencia de muestreo fs debe ser al menos el doble de la frecuencia máxima de la señal (Teorema de Nyquist). fs < 2·fmax → aliasing.
Redondear cada muestra al nivel más cercano de una escala discreta. Con N bits hay 2N niveles posibles. El error de redondeo produce ruido de cuantización (≈ 6 dB de SNR por bit).
Muestreo y cuantización — demostración interactiva
Ajusta la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits para ver cómo afectan la representación digital de la señal.
CD Compact Disc
El CD (Sony/Philips, 1982) almacena audio digital como una serie de pits (hoyos) y lands (zonas planas) en una espiral microscópica. Un láser de 780 nm lee la superficie: la transición pit↔land representa un 1, sin transición representa un 0. Estándar: 44100 Hz / 16 bits / estéreo → 1.4 Mbps.
CD vs DVD — comparación
El DVD usa un láser de menor longitud de onda (640 nm vs 780 nm), lo que permite pistas más estrechas y por lo tanto más datos en el mismo espacio físico.
| Formato | Longitud de onda láser | Capacidad | Ancho de pista |
|---|---|---|---|
| CD | 780 nm (infrarrojo) | ~660 MB / 74 min audio | ~1.6 μm |
| DVD | 640 nm (rojo visible) | ~4.7 GB (simple capa) | ~0.74 μm |
| Blu-ray | 405 nm (azul-violeta) | ~25 GB | ~0.32 μm |
Estándares digitales de audio
La calidad perceptiva del audio digital comprimido depende del bit rate (kbps) y la frecuencia máxima reproducible. Selecciona un estándar para ver sus características.
Audio en internet y formatos digitales
Los formatos de audio digital se dividen en sin pérdida (lossless) y con pérdida (lossy). Los formatos lossy usan modelos psicoacústicos para descartar información que el oído humano no puede percibir fácilmente.
| Formato | Tipo | Bit rate típico | Características |
|---|---|---|---|
| WAV / AIFF | Lossless (PCM) | 1411 kbps (CD) | Sin compresión, calidad máxima, archivos grandes |
| FLAC | Lossless comprimido | 700–1200 kbps | Compresión sin pérdida (~50% del tamaño WAV) |
| MP3 | Lossy (MPEG-1 Layer 3) | 128–320 kbps | Codificación psicoacústica, el más extendido históricamente |
| AAC | Lossy | 128–256 kbps | Mejor calidad que MP3 al mismo bit rate. Usado por Apple/Spotify |
| OGG Vorbis | Lossy (libre) | 96–320 kbps | Formato libre de patentes, popular en juegos y streaming |
| Opus | Lossy (libre) | 6–510 kbps | Óptimo para voz y música en streaming de baja latencia |