ASÍ FUNCIONA LA CONVERSIÓN ANALÓGICO DIGITAL

INTRODUCCIÓN

Muchos equipos y dispositivos modernos requieren procesar la señales analógicas que reciben y convertirlas en señales digitales para poder funcionar. Por ser las grabadoras y reproductoras de música en CDs los equipos digitales más conocidos, veremos primero qué es el sonido en sí, qué se entiende por analógico y qué por digital, para una mejor comprensión de este tema.

El sonido se compone de variaciones de presión o vibraciones de moléculas de aire que llegan hasta nuestro sentido del oído en forma de ondas acústicas. Esas ondas serán audibles siempre que su frecuencia se limite a un rango superior a los 20 hertz o ciclos por segundo, para los sonidos más graves e inferior de los 20 mil hertz (20 kHz) o ciclos por segundo, para los más agudos. Cualquier cuerpo que vibre dentro de esa gama de frecuencias, podrá ser captado por nuestro sentido del oído como una onda sonora audible. Más allá de los 20 kHz, las ondas se convierten en ultrasonidos, cuyas frecuencias el oído humano es incapaz de percibir, no así algunos animales como el perro, por ejemplo, que puede captar sonidos de hasta unos 30 kHz de frecuencia.

El sonido, independientemente que sea natural o artificial, posee intensidad, tono, timbre y frecuencia, lo cual los diferencia a unos de los otros y permite representarlos gráficamente como una onda senoidal, de amplitud y frecuencia variable.

A continuación aparece una representación gráfica de una onda sonora analógica producida por dos instrumentos musicales de percusión. Las pequeñas irregularidades visibles en el contorno de la línea que va formando el trazado de la sinusoide (semejante a pequeñitos dientes de una sierra), representan los armónicos que definen los timbres y los tonos característicos del sonido que producen ambos instrumentos de percusión cuando se mezclan. Las variaciones en amplitud y altura de las ondulaciones de la propia sinusoide representan la intensidad del sonido y la frecuencia en hertz (Hz) o kilohertz (kHz) de la onda sonora.

En la ilustración, el trazado o forma que toma esta onda senoidal en su mitad izquierda, corresponde a un tono grave, con una intensidad de sonido de bajo volumen, mientras que la mitad derecha responde a un tono agudo, con una intensidad de volumen de sonido más alta.

Si uno o varios sonidos diferentes presentes en una onda sonora son captados, por ejemplo, por un micrófono, obtendremos señales eléctricas analógicas de baja frecuencia o audiofrecuencia, es decir, frecuencias audibles, similares en su forma a las ondas sonoras que le dieron origen. Esas señales eléctricas las podemos amplificar y/o enviar a través de un cable (como sucede con el teléfono, por ejemplo), o transmitirla también por vía inalámbrica, tal como ocurre con las ondas que emiten las estaciones de radio.

Pero si además de la amplificación o transmisión de las ondas de sonido, contamos con un equipo adecuado de registro, esas señales eléctricas analógicas de audiofrecuencia también se pueden grabar y guardar en un medio masivo de almacenamiento, como pudiera ser una cinta magnetofónica, una videocinta, un CD, un DVD, etc., para su posterior reproducción.

1. Onda sonora con intensidad, tono, timbre y frecuencia determinada.
2. Micrófono.
3. La misma onda sonora después de convertida en impulsos eléctricos< por el micrófono. El sonido original se transforma en una onda eléctrica< analógica senoidal (onda de audiofrecuencia), de igual intensidad, tono, timbre, frecuencia y forma gráfica, que la captada por el micrófono. 

4. Salida de la señal eléctrica de audiofrecuencia para ser grabada o amplificada localmente.

El principio de funcionamiento de un micrófono es muy simple. Los tipos más sencillos poseen una membrana que vibra libremente cuando capta cualquier onda acústica o de sonido, ya sea voz, música o ruidos, convirtiéndola en señal eléctrica de audiofrecuencia, es decir, en una onda senoidal analógica de baja frecuencia y de muy poca tensión o voltaje, semejante a la del sonido captado. Cuando dicho sonido es fuerte, el micrófono genera una tensión más alta, o de mayor voltaje, que cuando es más débil. No obstante, como en cualesquiera de los dos casos la tensión generada por el micrófono es de muy bajo voltaje, para que se pueda amplificar y hacerla nuevamente audible a un volumen más alto, es necesario pasarla primero por un amplificador de audio.

Izquierda: sinusoide  correspondiente  a  un  sonido  grave  en  estado  puro,  es  decir,  sin  armónicos< añadidos y de intensidad constante, como el que produce el disparo de un cañón antiguo cuando se< escucha de lejos. Derecha: representación gráfica de una sinusoide o señal analógica correspondiente a< un sonido agudo, también puro y de  intensidad  constante  como, por  ejemplo, el  de una sirena. En  el< caso específico de un sonido grave como el de la izquierda, el micrófono genera una tensión más<débil< que cuando el sonido es agudo. Eso se debe a que la amplitud o altura de la onda en el primer ejemplo< es más reducida que en el segundo.