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Questions and Answers
¿Cuál es la base del sistema decimal?
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¿Qué elemento en el sistema hexadecimal representa el valor decimal 15?
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¿Cuál es la representación binaria de la palabra 'A' en hexadecimal?
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¿Qué peso tiene el bit en el sistema binario según su posición?
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¿Cuántos elementos se necesitan para representar el número 15 en el sistema decimal?
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¿Qué característica no corresponde al audio digital en comparación con el audio analógico?
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¿Cuál es la palabra más conocida en el sistema binario?
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¿Qué limitación tiene la respuesta en frecuencia del audio digital estándar CD?
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¿Cuál de los siguientes procesos no es parte de la digitalización de señales de audio?
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¿Qué característica define mejor a una señal de tiempo discreto?
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¿Cuál es la condición establecida por el teorema de muestreo Nyquist/Shannon?
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¿Qué se obtiene al muestrear una señal analógica a intervalos regulares de tiempo?
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En el contexto de digitalización, ¿qué significa cuantización?
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¿Qué elemento se necesita para reconstruir una señal original tras el muestreo según el teorema de Nyquist?
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¿Cuál es el resultado del muestreo de una señal de audio de ancho de banda Fm?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las señales analógicas y digitales es correcta?
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Study Notes
Audio Digital - Introducción
- El audio digital se utiliza en sistemas de computación.
- Se emplea para representar números binarios de forma más legible.
Sistemas Numéricos
- El sistema decimal consta de diez elementos (0-9) para realizar operaciones matemáticas.
- Su base es el número 10.
Peso del Sistema Decimal
- Cada elemento en el sistema decimal tiene un valor diferente según su posición (unidad, decena, centena, etc.).
- Las potencias base 10 definen el peso de cada posición.
Sistema Hexadecimal
- Es un sistema alfanumérico utilizado en computación.
- Su base es 16.
- Los elementos son 0-9, A-F.
- Se utiliza para expresar números binarios de forma más compacta.
- Cada posición del sistema hexadecimal tiene un peso determinado por una potencia de 16.
Sistema Binario
- Es el sistema usado en entornos digitales por su simplicidad.
- Utiliza dos elementos: 0 y 1 (bits).
- Los bits se agrupan para representar diferentes valores.
Peso del Sistema Binario
- La base del sistema es 2.
- La posición de cada bit determina su peso (potencias de 2).
- La representación binaria requiere más dígitos que en el sistema decimal para un mismo número.
Conversión Decimal a Binario
- Se realiza mediante divisiones sucesivas entre 2 y tomando los restos.
Conversión entre Sistemas
- La representación de elementos en hexadecimal requiere 1 bit, en decimal 2 bits y en binario 4 bits.
Audio digital vs Audio analógico
- El audio digital tiene mayor rango dinámico (96 dB) que el analógico (CD).
- La respuesta en frecuencia del audio digital está limitada a 96 kHz.
- El audio digital tiene menor costo de producción y de reproducción.
- Es más duradero.
- La calidad del audio digital es constante.
- Permite almacenar, editar y hacer copias de seguridad, con acceso aleatorio.
- Se puede editar, procesar y comprimir el audio digital.
Digitalización de Señales de Audio
- La digitalización requiere tres procesos: muestreo, cuantización y codificación.
- La entrada es analógica y la salida es digital.
Señales continuas vs Señales discretas
- Las señales continuas tienen valores reales en un dominio continuo.
- Las señales discretas tienen valores en un conjunto finito de números reales, en un dominio discreto.
Señal analógica vs digital
- Una señal analógica puede tomar infinitos valores de amplitud en un intervalo de tiempo.
- Una señal digital toma un grupo finito de valores de amplitud en intervalos discretos de tiempo.
Señal analógica vs digital (representación)
- Se observa la representación gráfica de la conversión de analógica a digital, mostrando los procesos de muestreo, cuantización y codificación en gráficos.
Muestreo de señal analógica
- El muestreo consiste en tomar fotos de la amplitud de la señal analógica en intervalos regulares de tiempo.
- Cada muestra contiene información exacta de la señal en ese instante.
- El ancho de banda limita la recuperación de la señal.
- La frecuencia de muestreo (Fs) determina el periodo (Ts) entre las muestras.
- El teorema de Nyquist/Shannon establece la frecuencia mínima de muestreo necesaria para recuperar una señal sin distorsión.
Teorema de Muestreo Nyquist/Shannon
- Describe cómo muestrear una señal para que se pueda reconstruir a partir de sus muestras.
- La frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia de ancho de banda de la señal (Nyquist Theorem).
- La señal original puede reconstruirse a través de un filtro pasa bajos (LPF).
Muestreo dominio del tiempo
- Se muestra una señal de audio y un tren de pulsos de muestreo.
- Muestra la señal muestreada en intervalos regulares.
Muestreo dominio de la frecuencia
- Se muestra el espectro de la señal original.
- Se muestra el espectro del tren de pulsos de muestreo.
- Se realiza una convolución para determinar si la señal resultante se puede reconstruir sin pérdidas.
- Se utiliza un filtro pasa bajas para la reconstrucción.
Aliasing
- Ocurre cuando la frecuencia de muestreo no cumple con el teorema de Nyquist.
- Los espectros de la señal original se solapan.
- La señal recuperada se distorsiona.
- Un filtro anti-aliasing (LPF).
Aliasing en el dominio de la frecuencia
- Las frecuencias se solapan porque la frecuencia de muestreo no es lo suficientemente alta.
- Se utiliza un filtro anti-aliasing para evitar la pérdida de la señal.
Aliasing dominio del tiempo
- Se muestra una señal analógica y su muestreo incorrecto, con aliasing, en el dominio del tiempo.
Filtros antialiasing
- Ilustra filtros ideales y prácticos, mostrando cómo se reduce el aliasing.
Tipos de filtros antialias analógicos
- Se muestran diferentes tipos de filtros como Bessel, Butterworth, Chebyshev y Elíptico.
Más aliasing
- La respuesta auditiva humana limita el ancho de banda del audio a 20 kHz.
- Se requiere una frecuencia de muestreo mayor a 40 kHz para evitar aliasing.
- La frecuencia de muestreo de 44.1 kHz es estándar en audio digital para evitar la distorsión por aliasing y mantener una buena calidad de audio.
Sobremuestreo/Oversampling
- El conversor digital sube la frecuencia de muestreo para facilitar el filtrado sin aliasing.
- Se reduce el error de cuantización y se mejora el audio.
Aliasing final
- Ilustra gráficamente la diferencia entre muestreo de Nyquist y sobremuestreo en el dominio de la frecuencia.
Conversor analógico a digital (ADC)
- Describe los pasos en el proceso (dither, antialias, muestreo y retención, conversión A/D, multiplex, corrección de error, modulación, medio de almacenamiento).
Conversor digital a analógico (DAC)
- Describe los pasos en el proceso (medio de almacenamiento, modulación, corrección de errores, multiplexor, conversión A/D, muestreo y retención, filtro antialias, amplificador de línea).
Cuantización uniforme
- La representación de la señal analógica con un valor discreto específico para cada muestra.
- La resolución del conversor define la cantidad de bits y los niveles de amplitud.
- A cada bit adicional se agrega el doble de niveles de amplitud.
- El procedimiento introduce ruido como redondeo.
Resolución de bits
- Cada bit de cuantización añade 6dB de rango dinámico.
- Reducción del margen de error a medida que aumenta la resolución de bits.
Escalón de cuantización
- El error de cuantización es mayor cuando la muestra se encuentra entre dos niveles de cuantificación adyacentes.
- El error se manifiesta como distorsión.
Error de cuantización
- El error de cuantización surge al redondear la muestra a un valor discreto cercano.
- Ocurre por la resolución limitada del conversor.
- El ruido de cuantización se distribuye en todo el espectro.
Cuantización con 1, 2 y 3 bits
- Representa gráficamente cómo la cuantización afecta la señal con diferentes cantidades de bits.
Ruido de cuantización
- Se muestra gráficamente la señal real, la cuantizada y el error de cuantización resultante.
Error de cuantización, sobremuestreo
- El ruido de cuantización se distribuye uniformemente en el espectro.
- El sobremuestreo permite obtener una mayor separación espectral del error de cuantización.
Corrección de errores
- La interpolación se utiliza para reconstruir muestras perdidas a partir de valores adyacentes.
- La intercalación reorganiza las muestras para convertir los errores de ráfaga en errores aleatorios.
Dither
- Ruido de baja intensidad añadido a la señal para evitar la distorsión de cuantización (convertido en algo aleatorio).
- Se utiliza en la cuantización y la truncación.
Dither, ADC, redondeo
- El ruido de cuantización puede ser no aleatorio a niveles bajos de señal.
- El agregado de ruido (dither) hace que el ruido de cuantización sea aleatorio.
- Una correcta resolución de bits ayuda a evitar la distorsión o agregar ruido.
Dither, DAC, truncación
- El dither se utiliza antes de convertir a DAC para evitar la distorsión de bajo nivel.
- Se utilizan bits de mayor resolución que reducirán el ruido al momento de convertir de 24 a 16 bits.
Re cuantización, MSB y LSB
- Re-cuantización afecta los bits menos significativos (LSB) cuando se realiza el proceso de cuantización.
- Los cambios más importantes ocurren en la conversión de bits con mayor resolución, de DAC.
Medidor TRUE PEAK
- Determina el pico de nivel real de la señal analógica a partir de muestras digitales.
Densidad de probabilidad, tipos de dither
- El ruido de cuantización sigue una distribución uniforme.
- Tipos de dither: rectangular (1 LSB), triangular (2 LSB), gaussiano (1/2 LSB).
Noise Shaping
- Técnicas para desplazar el ruido de cuantización a frecuencias altas menos audibles.
- Se utiliza en conversores sigma-delta para reducir el ruido.
Resolución del audio digital
- Depende de la frecuencia de muestreo, la profundidad de bits y el manejo del ruido de cuantización.
Frecuencias de muestreo típicas
- Frecuencias de muestreo comunes para audio y video.
- Se incluye a 384 kHz como ejemplo especial.
Profundidad de bits típicas
- Profundidades de bits comunes para audio digital, incluyendo CD, ADAT y formatos de coma flotante.
Tasa de bits, bit rate
- Es una medida de la cantidad de datos transmitidos por segundo (bps) por canal.
- El ancho de banda depende de la tasa de bits y de la resolución del audio.
Ancho de banda de conexiones estándar
- Comparación de la capacidad de ancho de banda de diferentes protocolos usados en conexiones de interconexión.
Conectores estándares
- Visualización de conectores de audio usados en dispositivos como USB, cable óptico, etc.
WORD CLOCK
- Señal de sincronización que se transmite con la data de audio.
- Determina la velocidad de reproducción y el sincronismo maestro/esclavo.
- Se transmite por cable coaxial o BNC.
Conexión BNC
- Esta conexión se utiliza para transmitir el sincronismo digital en forma exclusiva.
- Usa cable coaxial 75ohms.
Otras formas de transmitirlo
- Otras formas (SPDIF, TDIF, ADAT, AES/EBU, MADI, etc.) usadas para transmitir audio digital.
JITTER
- Desviación o fluctuación temporal de una señal.
- Se considera señal de ruido no deseada que puede afectar la amplitud, frecuencia o fase.
Clock JITTER
- Alteración temporal de la frecuencia de muestreo (jitter).
- Es más crítico en las conversiones ADC (analógico a digital).
AVID SYNC X Y SYNC HD
- Descripción de las especificaciones de producto.
Crane Song HEDD Quantum AD/DA
- Descripción de los parámetros de producto.
LAVRY SAVITR MWC
- Descripción de las especificaciones de producto.
ANTELOPE PURE 2
- Descripción de los parámetros de producto.
ANTELOPE 10MX
- Descripción de los parámetros de producto.
CONEXIONES DE AUDIO DIGITAL
- Conexión de audio digital, detalles sobre las conexiones.
SPDIF (SONY PHILIPS DIGITAL INTERFACE DORMAT)
- Transmisión estéreo semiprofesional desbalanceada.
- Utiliza cable coaxial 75 ohmios o cable óptico.
ADAT (ALESIS DIGITAL AUDIO TAPE)
- Transmisión de data digital mediante pulsos de luz (fibra óptica).
- 8 canales OPTICO ADAT, 2 canales TOSLINK.
- Resolución de 24 bits, 96KHz
TDIF (TASCAM DIGITAL INTERFACE FORMAT)
- Estándar de conexión creado por Tascam.
- Conector DB25, 32 bits (24 de audio).
- 8 canales in/out, (16 canales).
- Largo de cable según el modelo (1.5 a 3 metros).
AES/EBU
- Interconexión profesional balanceada.
- Conector XLR-3, DB25 (8 I/O).
- 32 bits (24 de audio).
- Cable de 110 ohmios.
MADI
- Interconexión digital multicanal, basada en AES/EBU.
- 64 canales simultáneamente, enlace BNC o óptico.
- 32 bits (24 de audio).
- Cable coaxial 75 ohmios.
AUDIO SOBRE ETHERNET (AoE)
- Los protocolos se basan en capa 3.
- Comunican dispositivos de audio vía red LAN.
- Soporta hasta 512 canales.
- Inmune al ruido.
- Soporta 32 bits, 192 kHz (ideal para sonido en vivo).
- Incluye protocolos como Dante, AES67, Ravenna, Soundgrid.
Merging Horus (RAVENNA/AES67)
- Descripción del equipo y sus características.
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