Fundamentos de la Modulación y Digitalización de Señales

Características del Sonido

ALTURA: También conocida como tono, es la cualidad por la que distinguimos los sonidos en graves o agudos. Está ligada a la frecuencia de vibración de la fuente sonora. Los sonidos agudos son vibraciones de frecuencia elevada y los graves de baja frecuencia. El oído humano solo puede percibir un margen determinado entre 16 y 20000 Hz.

INTENSIDAD: Es la cualidad por la que conocemos si un sonido es más fuerte o más débil, es decir, sabemos la amplitud que tiene. La amplitud de toda onda sonora para ser audible, debe tener un valor mínimo llamado umbral de audición y un valor máximo llamado umbral del dolor. También influye en la intensidad la frecuencia de la señal sonora.

TIMBRE: También llamado característica de un sonido, es más bien una sensación psicológica y nos permite diferenciar dos sonidos emitidos por dos instrumentos distintos de la misma intensidad.

Tipos de Modulación Analógica

Modulación: Es la modificación de alguno de los parámetros de la señal original.

* A la señal original, que es la información a transmitir, se le llama señal moduladora.

* A la señal que modifica a la original y transporta el mensaje se le llama señal portadora.

* A la señal resultante de la composición de las anteriores se le llama señal modulada.

De acuerdo con la fórmula general de señal analógica y sus parámetros se pueden tener las siguientes modulaciones:

• En Amplitud (AM): Está en consonancia con la amplitud que en ese mismo instante tenga la señal moduladora de baja frecuencia. La señal modulada resultante tiene amplitud variable y frecuencia constante.
• En Amplitud II: Al modular una señal (de espectro f1=300Hz y f2=3400 Hz) en amplitud, aparecen en su espectro, dos bandas laterales: una inferior (con espectro desde fp-f2 a fp-f1) y, otra superior con espectro desde fp+f1 a fp+f2).
• En Frecuencia (FM): La valoración del valor de la frecuencia de la señal portadora de forma proporcional al valor instantáneo de la amplitud de la señal moduladora, de manera que, la amplitud de la señal portadora permanezca constante.
• En Fase (PM): La amplitud y frecuencia son constantes y varía su fase, el ángulo de fase de la señal portadora cambia proporcionalmente a los valores instantáneos de la señal moduladora.

Digitalización de Señales

MUESTREO: Proceso mediante el cual se transforma una señal analógica en una serie de impulsos de distinta amplitud, llamados muestras. Según el teorema de Nyquist, para transmitir una señal de frecuencia "f", no es necesario transmitirla completa, basta con mandar las muestras tomadas a una frecuencia doble de la máxima de la señal.

CUANTIFICACIÓN: Proceso mediante el cual se asignan valores discretos, a las amplitudes de las muestras obtenidas en el proceso de muestreo. Tras la cuantificación, las muestras serán de tipo digital. El código de bits empleado es de 7 más otro de signo. Esto hace que el total de escalones sea de 256. La cuantificación puede ser:

• Uniforme: Donde todos los intervalos tienen la misma amplitud.
• No uniforme: Donde los intervalos se distribuyen de manera que en los niveles bajos se aproximen y en los altos se separen, lo cual, permiten obtener una relación señal/ruido buena a niveles bajos y aceptable a niveles altos.

COMPRESIÓN: Proceso que permite reducir el volumen de información de un mensaje sin afectar al contenido del mismo. En la compresión de voz se emplean dispositivos, compresores, que amplifican las señales débiles y atenúan las señales fuertes, haciendo posteriormente una cuantificación uniforme. En la compresión existen dos leyes:

• Ley de continua: Donde los intervalos de cuantificación son todos de amplitud diferentes, creciendo ordenadamente desde valores pequeños, correspondientes a muestras pequeñas, a valores grandes, correspondientes a muestras grandes.
• Ley de segmentación: Donde la gama de funcionamiento se divide en un número determinado de segmentos y dentro de cada segmento los intervalos de cuantificación tienen la misma amplitud, siendo distintas de un segmento a otros. En EU se emplea la Ley "A" y en EEUU y Japón la Ley "μ".

CODIFICACIÓN: Proceso mediante el cual se representa una muestra cuantificada, mediante la sucesión de "1" y "0", es decir, mediante una secuencia binaria.