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¿Por qué 44.100 Hz y no cualquier otro número?


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4 Respuesta(s) a este Tema

#1
Fadersmix

Fadersmix

    Soy amigo de un locutor

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He pensado aprovechar este arranque de julio para contaros una de esas curiosidades propias para animar las charlas de verano, al menos cuando os reunáis con colegas audiomusicales (mejor no con la familia y amigos para que no sigan tildándonos de 'rara avis').

 

 

441CDlogo-756x433.png

 

 

 

Es una pregunta habitual para muchos de nosotros:  ¿por qué se adoptó para el CD la velocidad de muestreo de 44.1 kHz? Suficiente para albergar los 20kHz de contenido audio y para poder contener aprox. 80 minutos de audio en el disco óptico previsto de 12 cm. de diámetro, claro. Pero, ¿por qué no simplemente 44 o el más redondo 45 o incluso 50? Las razones profundas de esa cifra obligan a recordar (como se está haciendo en los comentarios de los lectores) sistemas que permitían aprovechar grabadoras de vídeo para contener audio digital. Codificando mediante el uso del blanco y el negro los bits, se guardaban 3 muestras en cada línea de los sistemas NTSC y PAL, y 44100 resultaba ser una cifra que podía encajarse en ambos sistemas pese a las diferencias en número de filas y de cuadros.

Pero más allá de esa sesuda ingeniería ampliamente documentada, el prometido entretenimiento veraniego y poco conocido detalle es este: tirando de calculadora podréis ver que esa cifra, 44100 Hz, es el resultado de multiplicar 2 al cuadrado por 3 al cuadrado por 5 al cuadrado y por 7 al cuadrado.  El producto de los 4 primeros números primos elevados cada uno de ellos al cuadrado, dejando aparte el peculiar '1' que nada aporta al multiplicar. Una combinación que le otorgaba cierto atractivo. Es divisible entre otros por 2, 3, 4, 5, 6, y 7. Un valor útil por tanto para poder obtener subdivisiones enteras.

 

 

                                                              CDnumero-196x61.png

 

                                                                   El origen del valor 44100

 

 

 

No es el único caso de este tipo. Los 24 o 48 pulsos por tiempo del sync analógico, o los 24 clocks por tiempo en MIDI, son valores que admiten divisiones binarias y ternarias y por tanto útiles musicalmente. Eso sí, no les pidáis cinquillos ni septillos.

 


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#2
Omasa

Omasa

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Interesante tema, gracias por compartir


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#3
caco2000

caco2000

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Interesante......bieeeeennnn.


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#4
MELERIX

MELERIX

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antiguamente se utilizaban 16 bits y 44.1 kHz mas que nada por el CD.

pero ahora las tarjetas de sonido están funcionando a 24 bits y 48 kHz, o incluso mas kHz (configurables) según el modelo.

Este tema ha sido editado por MELERIX: 09 enero 2017 - 11:47

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#5
manuelhx

manuelhx

    Imaginando la época de oro radial...

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Me tomo la libertad de aterrizar un poquito el tema para quienes no somos muy técnicos, encontré que el artículo de Wikipedia en inglés tiene buenas indicaciones (traducción de google, yo parché un par de palabras no más)

:P

 

---
En audio digital , 44,100 Hz (alternativamente representado como 44,1 kHz ) es una frecuencia de muestreo común. El audio analógico se graba muestreándolo 44.100 veces por segundo, y luego estas muestras se utilizan para reconstruir la señal de audio al reproducirla.
 
El audio de 44,1 kHz es ampliamente utilizado, debido a que esta es la tasa de muestreo utilizada en los discos compactos , que se remonta a su uso por Sony desde 1979
 
 
Historia
 
El audio digital temprano fue grabado en cintas de vídeo U-matic .
La frecuencia de muestreo de 44,1 kHz se originó a finales de los años setenta con adaptadores PCM , que grababan audio digital en cintas de video , especialmente los modelos Sony PCM-1600 (1979) y posteriores de esta serie. Esto se convirtió en la base para el audio digital de CD ( CD-DA ), definido en el estándar del "Red Book" (1980). Su uso ha continuado como una opción en los estándares de los años 1990 tales como el DVD , y en 2000s, estándares tales como HDMI . Esta frecuencia de muestreo se utiliza comúnmente para MP3 y otros formatos de archivo de audio para el consumidor que fueron creados originalmente a partir de material extraído de discos compactos.
 
 
¿Por qué 44,1 kHz?
 
La tasa fue elegida tras el debate entre los fabricantes, en particular Sony y Philips , y su implementación por Sony, produciendo un estándar de facto . El razonamiento técnico detrás de la tarifa que se elige es como sigue.
 
 
Audiencia humana y procesamiento de señales
 
El teorema de muestreo de Nyquist-Shannon dice que la frecuencia de muestreo debe ser mayor que el doble de la frecuencia máxima que se desea reproducir. Dado que el rango auditivo humano es de aproximadamente 20 Hz a 20.000 Hz, la frecuencia de muestreo debe ser superior a 40 kHz.
 
Además, las señales deben ser filtradas en paso bajo antes del muestreo para evitar el aliasing . Si bien un filtro de paso bajo ideal pasa perfectamente las frecuencias inferiores a 20 kHz (sin atenuarlas) y perfectamente cortadas frecuencias por encima de 20 kHz, en la práctica es necesaria una banda de transición, donde las frecuencias están parcialmente atenuadas. Cuanto más ancha sea esta banda de transición, más fácil y más económico es hacer un filtro anti-aliasing . La frecuencia de muestreo de 44,1 kHz permite una banda de transición de 2,05 kHz.
 
Además, 44.100 es el producto de los cuadrados de los primeros cuatro números primos (2 ^ 2 * 3 ^ 2 * 5 ^ 2 * 7 ^ 2) y por lo tanto tiene muchos factores pequeños útiles.
 
 
Grabación en equipo de vídeo 
 
El primer audio digital se grabó en las cintas de vídeo analógicas existentes , ya que los VCR eran los únicos transportes disponibles con capacidad suficiente para almacenar longitudes significativas de audio. Para permitir la reutilización con una mínima modificación del equipo de video, éstos funcionaron a la misma velocidad que el video, y utilizaron gran parte de los mismos circuitos. 44,1 kHz se consideró la tasa más alta utilizable que cumplía los siguientes criterios
 
 
Compatible con vídeo PAL y NTSC 
 
Requiere codificación de no más de 3 muestras por línea de video por canal de audio 
 
 
Conclusión 
 
La elección real de la tasa fue el punto de debate, con otras alternativas, incluyendo 44.100 / 1.001 ≈ 44.056 kHz (correspondiente a la tasa de campo de color NTSC de 60 / 1.001 = 59.94 Hz) o aproximadamente 44 kHz, propuesta por Philips. En última instancia, Sony prevaleció tanto en la frecuencia de muestreo (44,1 kHz) y profundidad de bits (16 bits por muestra, en lugar de 14 bits por muestra).
 
La tasa de muestreo se compone de la siguiente manera:
 
 
NTSC:
 
245 × 60 × 3 = 44.100
245 líneas activas / campo × 60 campos / segundo × 3 muestras / línea = 44.100 muestras / segundo
(490 líneas activas por cuadro, de un total de 525 líneas)
 
 
PAL:
 
294 × 50 × 3 = 44.100
294 líneas activas / campo × 50 campos / segundo × 3 muestras / línea = 44.100 muestras / segundo
(588 líneas activas por cuadro, de un total de 625 líneas)
En la práctica, diferentes máquinas utilizaron diferentes estándares de vídeo, por ejemplo, el Sony PCM-1610 sólo utilizó vídeo 525/60 monocromo (NTSC, US), no 625/50 (PAL, Europa) o NTSC.
 
 
Tasas relacionadas  
 
Varios múltiplos de 44.1 kHz se utilizan - las velocidades más bajas 11.025 kHz y 22.05 kHz se encuentran en los archivos WAV , y son adecuados para aplicaciones de bajo ancho de banda, mientras que las tasas más altas de 88.2 kHz y 176.4 kHz se utilizan en la masterización y en DVD-Audio - las tasas más altas son útiles tanto para la razón habitual de proporcionar una resolución adicional (por lo tanto, menos sensible a las distorsiones introducidas por la edición), y también hacer el filtro de paso bajo más fácil, ya que una banda de transición mucho más grande (entre audible a 20 kHz Y la velocidad de muestreo). Las velocidades de 88,2 kHz y 176,4 kHz se utilizan principalmente cuando el objetivo final es un CD.
 
 
Consecuencias 
 
Posteriormente, el formato DAT se publicó en 1987 con un muestreo de 48 kHz. Esta tasa de muestreo, que es un número redondo y también permite una banda de transición más grande en el filtro de paso bajo, también se ha vuelto común. La conversión entre estas tasas fue inicialmente difícil, debido al número relativamente alto de la proporción entre estas tasas: 44.100: 48.000 = 147: 160, pero hoy es fácil. Esta diferencia fue explotada inicialmente para dificultar la copia de CDs de 44.1 kHz utilizando un equipo DAT de 48 kHz. [ Cita requerida ]
 
 
Status
 
Debido a la popularidad de los CDs, existe una gran cantidad de equipos de 44,1 kHz, al igual que una gran cantidad de audio grabado en 44,1 kHz (o múltiplos de ellos). Sin embargo, algunos estándares más recientes usan 48 kHz además o en lugar de 44.1 kHz. En vídeo, 48 kHz es ahora el estándar, pero para audio dirigido a CDs, 44,1 kHz (y múltiplos) siguen siendo utilizados.
 
El estándar HDMI TV (2003) permite tanto 44,1 kHz como 48 kHz (y múltiplos de los mismos). Esto proporciona compatibilidad con reproductores de DVD reproduciendo contenido de CD, VCD y SVCD . Los estándares de DVD y Blu-ray Disc utilizan sólo 48 kHz.
 
La mayoría de los procesadores de audio / tarjetas de sonido contienen DAC para 44,1 kHz y 48 kHz, pudiendo también emitir de forma nativa, aunque algunos procesadores más antiguos incluyen sólo 44,1 kHz de salida, y algunos más baratos procesadores más recientes sólo incluyen 48 kHz de salida, Otras tasas de muestreo. Del mismo modo, los procesadores pueden ser capaces de grabar de forma nativa sólo ciertas tasas de muestreo.

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