2. Señal Analógica vs. Señal Digital

2.1. Señal Analógica

El sonido en su estado natural es una onda continua que se propaga a través del aire y es captada por un micrófono. Esta señal es de naturaleza analógica, lo que significa que no tiene interrupciones ni valores discretos; en cambio, es una representación continua de la presión del aire a lo largo del tiempo.

Las grabaciones analógicas almacenan esta información en medios físicos, como:

• Cinta magnética (reel-to-reel, cassettes)
• Discos de vinilo (a través de surcos físicos en el material)

🔹 Ventajas de la grabación analógica:

✅ Respuesta de frecuencia suave y natural
✅ No presenta artefactos de cuantización ni aliasing
✅ Saturación armónica característica de equipos de cinta

🔹 Desventajas:

❌ Sensible al ruido de fondo y degradación con el tiempo
❌ Limitaciones en la edición y almacenamiento
❌ Dependencia de hardware costoso y mantenimiento constante

2.2. Señal Digital

Para superar las limitaciones del formato analógico, el audio se convierte en señal digital mediante un proceso llamado muestreo (sampling). Esto significa que se capturan fragmentos de la señal analógica a intervalos regulares y se convierten en valores numéricos almacenados en bits.

Las grabaciones digitales pueden almacenarse en diversos formatos, como WAV, AIFF, FLAC y MP3, y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde estudios de grabación hasta transmisión en vivo y producción cinematográfica.

🔹 Ventajas de la grabación digital:

✅ Mayor fidelidad y rango dinámico
✅ No sufre degradación con el tiempo
✅ Facilidad de edición y procesamiento avanzado
✅ Almacenamiento y distribución eficientes

🔹 Desventajas:

❌ Puede presentar artefactos como aliasing si no se manejan correctamente los filtros de antialiasing
❌ Pérdida de información en formatos con compresión con pérdida (MP3, AAC)

3. Sampleo (Sampling Rate)

El sampleo es el proceso mediante el cual una señal analógica se convierte en digital. En términos simples, se toman «fotografías» de la onda sonora en intervalos regulares y se almacenan como datos digitales.

🔹 Frecuencia de muestreo (Sampling Rate):

Se mide en hertzios (Hz) e indica cuántas veces por segundo se toma una muestra de la señal analógica.

Las frecuencias de muestreo más comunes en producción de audio son:

Según el teorema de Nyquist, la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia más alta que se desea capturar. Por ejemplo, el oído humano tiene un rango de audición de hasta 20 kHz, por lo que el estándar de 44.1 kHz permite capturar hasta 22.05 kHz, evitando aliasing con un filtro adecuado.

🔹 Aliasing y filtros de antialiasing

Si la frecuencia de muestreo es demasiado baja, se pueden generar errores llamados aliasing, donde las frecuencias altas no muestreadas correctamente se reflejan en frecuencias más bajas, causando distorsión. Para evitar esto, se utilizan filtros de antialiasing antes de la conversión analógica a digital.

📌 Ejemplo práctico:

Si grabamos un instrumento con armónicos superiores a 20 kHz a una frecuencia de muestreo de 44.1 kHz, es posible que esos armónicos no sean capturados correctamente. Sin embargo, al aumentar la frecuencia de muestreo a 96 kHz, podemos preservar más información del espectro sonoro.

4. Profundidad de Bits (Bit Depth)

El bit depth determina la resolución de cada muestra tomada durante el proceso de muestreo. Mientras que la frecuencia de muestreo afecta la fidelidad temporal (detalles de la onda en el tiempo), la profundidad de bits afecta el rango dinámico y la precisión de la señal.

🔹 Profundidad de bits y rango dinámico:
Cada bit adicional en una grabación digital añade aproximadamente 6 dB de rango dinámico.

🔹 Efecto de una baja profundidad de bits

Si la grabación se realiza con una profundidad de bits baja (ej. 8 bits), se introduce cuantización, una forma de distorsión en la que los valores de amplitud son redondeados a los niveles más cercanos, generando ruido audible.

🔹 Dither y su importancia

El dither es un proceso que introduce un pequeño ruido de fondo para suavizar la transición entre niveles de cuantización cuando se reduce la profundidad de bits. Esto es especialmente útil al convertir un audio de 24 bits a 16 bits, evitando artefactos de truncamiento.

📌 Ejemplo práctico:

Si grabamos una voz en 24 bits, tendremos un rango dinámico suficiente para capturar desde susurros hasta gritos sin perder calidad. Sin embargo, si bajamos la grabación a 16 bits sin aplicar dither, pueden aparecer artefactos en las partes más silenciosas.

5. Conclusión

Entender los fundamentos de la grabación digital es esencial para cualquier profesional del audio.

✅ La señal analógica es continua y natural, mientras que la digital permite precisión y edición avanzada.
✅ La frecuencia de muestreo determina la cantidad de información temporal capturada y debe ser adecuada para evitar aliasing.
✅ La profundidad de bits afecta el rango dinámico y la resolución de la grabación.
✅ El uso adecuado de dither es crucial al reducir la profundidad de bits.

Los avances en tecnología han permitido que las grabaciones digitales alcancen niveles de calidad impresionantes, pero es fundamental comprender estos conceptos para tomar decisiones informadas en cada etapa de la producción sonora.