Grabación digital
Enrique Alexandre (@e_alexandre)
Grabación en cinta
Problemática
• Las grabadoras analógicas pueden grabar hasta unos 35kHz como mucho.
• Para grabar el audio en formato digital se necesita llegar hasta los MHz.
• Las señales digitales admiten niveles de distorsión mucho más elevados que las analógicas
• Primera aproximación: utilizar los grabadores de vídeo (VTR)
Grabadores de vídeo (VTR)
• Utilizan un cabezal rotatorio (VCR)
• Se consigue una velocidad relativa cinta-cabezal muy alta mediante un cabezal rotatorio. Así se pueden utilizar velocidades de arrastre de la cinta más bajas.
• Es el sistema de los grabadores de video, y soporta sobradamente el ancho de banda requerido para grabar audio digital
Grabadoras de audio digital (R-DAT)
• Estándar internacional de 1986
• La información se almacena utilizando codificación PCM con frecuencias de muestreo de 32, 44.1 ó 48 kHz.
• Utiliza un cabezal rotatorio y una cinta de 1/8 de pulgada
• Almacena 2 horas de audio en 60 metros de cinta.
Grabadoras DASH (Digital Audio Stationary Head)
• Se usa en equipos profesionales de hasta 48 pistas con cintas de 1/4 o 1/2 pulgadas
• 3 velocidades de cinta:
!!!!
• Se necesitan 1, 2 ó 4 pistas para grabar un canal de audio respectivamente.
Frecuencia de muestreo
Velocidad de la cintaRápida Media Lenta
44.1 kHz 70.01 cm/s 35.00 cm/s 17.50 cm/s48 kHz 76.20 cm/s 38.10 cm/s 19.05 cm/s
Almacenamiento óptico
El CD: características físicas
• Diámetro del disco: 120 mm
• Grosor del disco: 1.2 mm
• Velocidad de escaneo: 1.2m/s (200rpm - 500rpm)
• Ancho de la pista: 1.6 μm
• Longitud de la pista: 5.38 km
Características
• Formato PCM, 44.1 kHz, 16 bits por muestra
• Ancho de banda: 20 kHz (±0.2 dB)
• Margen dinámico: 96 dB
• Además de la señal de audio, se graba mucha información auxiliar de corrección de errores, sincronismos, etc. La tasa binaria final se llega a multiplicar por 3
Almacenamiento de la información
• La información se almacena en las irregularidades de la superficie
• Cada salto (hacia arriba o hacia abajo) representa un ‘1’. Cualquier otra cosa es un ‘0’.
EtiquetaCapa de protección Capa reflectante
Substrato transparente
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1
Almacenamiento de la información
• La información se almacena en tramas, cada una con 192 muestras de audio.
• Las muestras de distintas tramas se barajan, para evitar la propagación de errores
• Además, se generan 8 símbolos de paridad de 8 bits, 4 en el medio de la trama y 4 al final.
• El sistema de corrección de errores está basado en un sistema Reed-Solomon.
• Finalmente, la información se modula siguiendo un esquema EFM (modulación 8 a 14)
Modulación 8 a 14
• Objetivo: Limitar la máxima y la mínima frecuencia de la señal almacenada en el CD.
• Procedimiento:
• Convertir cada palabra de 8 bits en una palabra de 14 bits
• La palabra de 14 bits se codifica con un salto por cada ‘1’
• Se garantiza que no habrá dos unos separados más de 10 muestras ni menos de 2.
11 1 10000
00000000 1 000 1 0
Compact Disc (CD)
192 bits
192 bits72 bits
198 bits 192 bits72 bits
198 bits 192 bits72 bits99 bits
198 bits 192 bits72 bits99 bits27 bits
Reed-Solomon
Modulación 8-14
Merging bits
Sincronismo
588 bits
Limitaciones
• Máxima duración: 74 minutos (en principio)
• Mínima duración de una pista: 4 segundos
• Máximo número de pistas: 99
Compact Disc (CD)
DVD
• Formato de almacenamiento óptico de hasta 8.5 GB de capacidad por cara.
• Formatos de audio:
• PCM
• MPEG-1 Layer II (en reproductores PAL)
• Dolby Digital
• Formatos opcionales:
• DTS
• MPEG-1 Layer II (en reproductores NTSC)
Blu-ray
• Es un formato de almacenamiento óptico con una capacidad 6 veces superior a la del DVD
• Codificadores de audio soportados:
• Dolby Digital
• DTS
• PCM
• Codificadores opcionales:
• Dolby Digital Plus
• DTS-HD
• Dolby TrueHD
• DTS-HD Master Audio
Almacenamiento magneto-óptico
Problemática
• Materiales magnéticos:
• Facilidad para grabar y borrar datos.
• Problemas de longevidad y de densidad de grabación.
• Materiales ópticos:
• Alta longevidad y densidad de grabación.
• Las propiedades ópticas de los materiales no son siempre fáciles de modificar.
Funcionamiento
• Grabación:
• Un láser calienta el material magnético hasta la temperatura de Curie (alrededor de 150ºC). En ese momento basta con un campo magnético muy débil para grabar la información.
• Reproducción:
• La luz reflejada a partir de un material magnetizado sufre una ligera rotación en el plano de polarización.
• Borrado:
• Se aplica el láser para calentar el material y se aplica un campo magnético.
Discos duros
Discos duros
• Ventaja: son sistemas de acceso aleatorio (RAM) -> Se puede acceder a cualquier dato de forma muy rápida
• Dos opciones:
• Fijos: Suelen dar mejores prestaciones
• Móviles: Suelen tener menor densidad de almacenamiento
• La información se suele organizar en pistas y sectores
El problema de los retardos
El problema del retardo
• Parámetros interesantes:
• Latencia media <- Revoluciones por minuto
• Tamaño de la caché
• Tasa de transferencia
¿Cuánto ocupa el audio?
Muestreo (kHz) bits por muestra kbits/s Mbytes/min Mbytes/h
96 16 3072 12.0 1318
48 16 1536 11.0 660
44.1 16 1412 10.0 606
32 16 1024 7.4 440
Interconexión de dispositivos
• Interfaces digitales de audio
• Pensados especificamente para el audio
• Unidireccionales
• Punto a punto
• Redes de ordenadores
• Bidireccionales
• Multipunto
• No tienen por qué garantizar calidad de servicio para audio
AES/EBU (AES-3)
• Soporta dos canales de audio digital
• Distancias de hasta 100m
IEC 60958-3
• Históricamente ligada al SPDIF de Sony/Philips
• Muy similar al AES-3 pero con distintos conectores
• Utilizada para aplicaciones de consumo
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