Fundamentos del Sonido Digital y la Tecnología CD
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Introducción al Sonido Digital
El desarrollo del disco compacto mediante la grabación del audio en forma digital ha solucionado problemas como el desgaste de discos y cintas, el lloro y el trémolo. Se ha mejorado la relación señal-ruido, la dinámica o la separación entre canales, además de ofrecer las ventajas propias de un sistema digital como son la precisión de almacenamiento, transmisión y cualquier otro procesamiento de forma digital.
La señal analógica se caracteriza porque puede tomar cualquier valor, y varía siempre de manera progresiva y continua. Para grabar digitalmente los discos compactos fue necesario convertir la señal analógica en digital.
La señal digital se caracteriza por tomar únicamente dos valores o estados, a cada uno de los cuales se denomina bit, y que corresponden a dos niveles de tensión.
Conversión Analógica a Digital
El convertidor A/D tiene que ir tomando muestras de la señal analógica con una determinada frecuencia. Al número de muestras tomadas por unidad de tiempo se denomina frecuencia de muestreo, y en el caso del CD es de 44,1 KHz, es decir, 44.100 muestras en un segundo.
Los valores que se recogen en cada muestra son valores discretos de tensión, puesto que se debe elegir un valor para un intervalo de valores; es una especie de redondeo. A esta selección se denomina cuantificación.
Cada valor discreto obtenido debe sustituirse por un código binario o digital mediante el proceso de codificación, y la recopilación de los códigos de cada muestra, unas tras otras, genera la información digital que va grabada en el disco y sustituye a la señal analógica.
El CD trabaja con un código de 16 bits, lo que posibilita 65.536 combinaciones, lo que puede dar idea del grado de precisión de la señal muestreada. La precisión de la conversión también depende de la velocidad de muestreo, que en el ejemplo, según la gráfica, se toma una muestra cada milisegundo, es decir, 1.000 muestras en 1 segundo, por lo que la frecuencia de muestreo será de 1.000 Hz.
Reproducción de Señal Digital
Para la reproducción de la señal digital grabada en un CD es necesario convertir dicha señal digital en analógica. El convertidor digital a analógica recupera la señal analógica original, para lo cual tendrá que decodificar los códigos digitales, es decir, obtener los valores discretos correspondientes, y posteriormente, mediante un filtro, se eliminan los cambios bruscos en la señal.
El Disco Compacto (CD)
Fue el formato presentado en 1979 en Philips, el que definió el sistema actual con un diámetro de 12 cm y una capacidad de 74 minutos, que equivale a la duración de la Novena Sinfonía de Beethoven. Se lanzó al mercado en 1982.
Grabación en CD
La grabación del disco se realiza mediante el sistema de modulación por impulsos codificados que convierten la señal analógica en digital, y posteriormente se modula, obteniéndose la señal EFM, que produce una variación de la longitud de los pozos grabados en el disco.
La información binaria está grabada en forma de pits y lands, de tal modo que al recibir el impacto de un finísimo rayo láser, el land refleja toda la señal, y el pit refleja una señal menos intensa, provocando así la lectura de unos y ceros digitales.
Modulación EFM y Corrección de Errores
La señal EFM producida por la modulación de 8 a 14 que convierte un código de 8 bits en otro de 14 bits, que es mucho más perfecto y preciso en la decodificación, ya que utiliza un sistema de protección frente a errores al conseguir válidos solamente los códigos o palabras que cumplen la regla de 2 a 10. Esto quiere decir que después de un 1 lógico debe haber como mínimo 2 ceros y como máximo diez.
De este modo, si se produce algún error de lectura y se pierde algún bit, el sistema puede corregirlo y reconstruir la señal original.