Muestreo Digital

Con el fin de almacenar la información de audio en forma digital como en un disco compacto, la onda de señal continua normal de audio (analógica), debe ser convertida a formato digital (conversión analógica-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 formato binario. El número de bits en el muestreador binario, determina la precisión con la que se puede representar la señal analógica en formato digital.

A partir de esta cruda imagen de los pasos de la digitalización, tal vez se pueda apreciar el muestreo estándar en la industria de 16 bits, en la cual el voltaje se muestrea 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. Como la tasa de muestreo estándar es de 44,1 kHz, la asignación de uno de los 65.536 valores de la señal se hace 44.100 veces por segundo. Si se leen estos datos grabados desde un CD en tiempo real, se procesan 1,4 millones de bits de información por segundo (1,4 Mbps).

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 luz, que tiene dos valores posibles, encendido (on) y apagado (off). 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 pueden ser expresados, de la misma manera que el número de 3 dígitos basado en el sistema de numeración 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.