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Batido en señales sub-Nyquist. ¿Qué onda?

Introducción: Al reducir la profundidad de bits de una señal digital (por ejemplo de 24 a 16), se producirá lo que se denomina “ruido de cuantización”. Esto es producto de realizar un “truncamiento” (sacar los 8 bits menos significativos) de la señal de 24 y así llegar a la de 16 bits. A fin de reducir los efectos adversos de este proceso, es que aplicamos una técnica llamada “Dithering”. Este artículo no intenta presentar la teoría detallada del proceso (que por cierto existe mucha bibliografía al respecto), sino darle un abordaje más práctico, el cual es un poco más difícil de encontrar. Dither. Un poco de teoría. Ya dijimos que el “ ruido de cuantización ” es un efecto que aparece luego de haber reducido la cantidad de bits a través del truncado de la señal. La forma de minimizar este ruido de cuantización es a través del proceso de Dithering , el cual es simplemente el agregado de ruido blanco (aleatorio y uniformemente distribuido) a la señal original, antes de la reducción. ¿Agrego ruido blanco para eliminar “ruido de cuantización”? Esto no parece tener mucho sentido. Y es verdad, en una primera lectura esto no parece ser un proceso muy útil. La realidad es que el llamado “ ruido de cuantización ” no es un ruido como tal, sino más bien una distorsión .  Por definición, para que una señal sea considerada como ruido, debe ser aleatoria y, por lo tanto, no debe estar relacionada (correlacionada) con otras variables. Y resulta ser que el ruido de cuantización, si lo está, y su relación es con el nivel de la señal a cuantizar. Por lo tanto, lo que buscamos con proceso de Dithering es cambiar distorsión por ruido . ¿Y por qué esto sería un buen cambio? Bueno, resulta que la psicoacústica humana tolera mejor el ruido que la distorsión . Esta última resulta mucho más molesta y distractiva que el ruido en sí mismo. ________________________________ *1 Importante: El presente trabajo no constituye ninguna representación, recomendación o preferencia hacia ninguna marca o modelo mencionado. No se realiza un ranking de mejor o peor funcionamiento, sino solamente se exponen los resultados. *2 El agregado de ruido a la señal a recuantizar hace decorrelacionar el error de cuantización del nivel de señal, y por lo tanto lo transformamos en verdaderamente ruido en vez de distorsión. Dither. La práctica. A continuación se presentan los resultados de mediciones realizadas con una señal de 24-bits 997Hz a 2LSB (least significant bits) a la que se ha procesado con distintos plugins o DAWs, para convertirla a 16-bits. Como se mencionó anteriormente, con el proceso intentamos bajar la distorsión a costa de un mayor ruido, y por lo tanto podemos medir parámetros relacionados con estos fenómenos, a saber: TD (Total Distortion) y SNR (Signal to Noise Ratio).

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