Bueno, a ver si explico el tema de la compresión de audio (como me pidió kokotxo más arriba) y su relación con el rango dinámico acústico.
Como hemos leido arriba, podemos definir el rango dinámico como:
La relación de un máximo nivel especificado de un parámetro, como potencia, corriente, voltaje o frecuencia, al valor perceptible mínimo de aquel parámetro.
[
Rango dinámico - Wikipedia, la enciclopedia libre]
En el caso acústico, hace referencia a la
diferencia entre el máximo audible representable menos el mínimo audible representable.
Hasta aquí todo muy bien, pero, ¿cómo afecta esto a las señales digitales? Para responder esta pregunta, primero hay que entender el proceso de digitalización de una señal analógica.
Proceso A/D
Las señales analógicas es preciso digitalizarlas mediante un conversor A/D. Valga como ejemplo el esquema funcional de la siguiente figura (si bien está simplificado, nos vale para mostrar los parámetros básicos).
En el
muestreador (sampler en inglés) se toman muestras equiespaciadas de la señal analógica. Esto quiere decir, que cada
T segundos se apunta el valor de la amplitud de la señal (su altura).
Sampling (signal processing) - Wikipedia, the free encyclopedia
Es aquí donde entra en juego la
tasa de muesetreo, que es el inverso del periodo
T y se mide en
Hz (tasa de muestreo o frecuencia de muestreo significan lo mismo).
Este nos lleva a otra pregunta, ¿que tasa de muestreo sería necesaria para garantizar que la señal está bien muestreada y no hemos perdido información en el proceso?
Aquí entra en juego el
Teorema de Nyquist [
Nyquist–Shannon sampling theorem]. Este (hablando deprisa) nos dice que debemos muestrear como mínimo al doble de la frecuencia más alta que queramos guardar.
Es de dominio público que el rango audible de las personas está comprendido entre los 20Hz y los 20KHz [
Espectro audible - Wikipedia, la enciclopedia libre]. Siguiendo el teorema de Nyquist, para poder guardar toda la informacián contenida en una onda acústica que podemos oir sería necesario tomar muestras de dicha onda con una frecuencia de, al menos, 40Khz. Aquí llegamos al primer valor importante, pues vemos que la tasa de muestreo de un CD es de 44.1Khz, lo que cumple el teorema de Nyquist y garantiza que toda la información es salvada.
CD audio - Wikipedia, la enciclopedia libre
Ahora le llega el turno al
cuantificador. Las muestras que hemos tomado en el paso anterior es necesario ajustarlas a unos valores preestablecidos. Estos valores vienen dados por la
pofundidad de las muestras y se suelen medir en bits.
Cuantificación digital - Wikipedia, la enciclopedia libre
Pongamos por ejemplo el caso del CD, tiene una profundidad de 16bits. Esto quiere decir que es capaz de distinguir entre 2^16=65536 niveles distintos en el proceso de cuantificado. Aquí no hay un teorema que especifique el mínimo y este valor se basa en una media calculada en pruebas con personas. Se estableció que 16 bits eran suficientes para una calidad óptima.
Este valor es el que nos proporciona el
rango dinámico del sistema (será el de la onda analógica si se hace coincidir el máximo y el mínimo de esta con el máximo y el mínimo de los valores cuantificables). Con esto quiero que quede claro que aunque el CD tenga un rango dinámico, el contenido no tiene por que compartirlo (siempre menor o igual) y depende de como se haga esta parte.
El rango dinámico se calcula según la fórmula
20log10(2^n) que podemos aproximar por
6,02*n siendo
n el número de bits. Según esta fórmula, obtenemos un rango dinámico del soporte CD de
96dB. El rango dinámico del oido humano es de cerca de 120dB, por lo que este soporte prácticamente lo abarca entero.
Rango dinámico.
Dejo el tema de la codificación para más adelante (es tarde ya) y explico la compresión.
¿Por qué en un blu ray tenemos la sensación de oir las voces muy bajas con respecto a las explosiones y en cambio en un CD esto no pasa?
La respuesta corta: porque el DTS HD tiene más rango dinámico (24bits por muestra) que el CD (16 bits por muestra).
La respuesta larga: Aquí trataré de explicar como influye el rango dinámico. Soy incapaz de describirlo sólo con palabras, así que me valdré de la siguiente imagen para describirlo:
Vemos en la parte de la izquiera como el rango dinámico es de 90dB. Para reducirlo lo que se hace es juntar las distintas amplitudes del sonido de tal manera que la diferencia siga guardando la relación. Creo que con la imagen se entiende mucho mejor. Si te imaginas que el +20dB es el sonido de la explosión y el -20dB el de las voces, se ve claramente que la distancia acústica (este término me lo acabo de inventar para intentar describir el proces, perdónenme) es mayor que al reducir el rángo dinámico.
Este explica también que a cierta gente le guste más el vinilo (entre otras cosas) ya que se pueden apreciar más detalles que pueden parecer enmascarados en el CD.
Perdonad si he cometido errores, es tarde, lo iré perfeccionando y completando cuando pueda. No son cosas facilmente explicables.