Muestreo
Descripción
| Definición Breve | Es la toma o extracción de muestras igualmente espaciadas en el tiempo de una señal acústica continua. |
|---|---|
| Tema | Muestreo |
| Subtema | Audio digital, frecuencia de muestreo |
| Audio | <embed>https://soundcloud.com/user-648045251/e-werk-concert-live-07-7-wind</embed> |
El proceso de muestreo consiste en la extracción de muestras igualmente espaciadas en el tiempo de una onda acústica continua, transformando dicha señal en otra equivalente de tiempo discreto. Este procedimiento en audio siempre ocurre del ámbito analógico al digital, un ejemplo común es la conversión de una onda de sonido (una señal continua) a una secuencia de muestras (una señal de tiempo discreto).
En el gráfico podemos observar la señal continua representada por la linea de color bordó, mientras que las muestras de la señal discreta se indican por las lineas de puntos verticales de color verde. Para ampliar el concepto, Una muestra es un valor o conjunto de valores en un punto en el tiempo y / o espacio, dichas muestras son extraídas de la señal continua con un sistema de hardware convertidor de analógico a digital (placa de audio, convertidor de audio). ¨Si la operación de muestreo se realiza correctamente, es posible reconstruir la señal continua manteniendo todas sus características perceptibles,¨[1] para ello debemos aplicar el Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon.
Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon
Este teorema fue formulado en forma de conjetura por primera vez por Harry Nyquisten 1928, que fue un físico e ingeniero nacido en Suecia en 1889, y fue demostrado formalmente por Claude E. Shannon en 1949. El teorema indica que ¨si una señal posee una banda limitada en frecuencia es posible reconstruirla perfectamente a condición de que la separación entre muestras no supere un limite dado¨[2]. El teorema especifica que una señal continua con un ancho de banda definido por una frecuencia máxima puede ser reconstruida por completo a partir de un tren de impulsos periódicos de muestreo de frecuencia máxima igual o mayor a dos frecuencias máximas de dicha señal analógica. ¨ Dicho de otro modo, la información completa de la señal analógica original que cumple el criterio anterior está descrita por la serie total de muestras que resultaron del proceso de muestreo¨[3]. ¨No hay nada, por tanto, de la evolución de la señal entre muestras que no esté perfectamente definido por la serie total de muestras¨[4]. Si se desea cubrir la totalidad del rango audible la frecuencia máxima es de 20.000 Hz, por tal motivo se necesitará una frecuencia de muestreo de 40.000 Hz o superior. Los sistemas digitales emplean tasas algo superiores, de 44.100 Hz para los discos compactos y de 48.000 Hz para la industria del cine por ejemplo. Cuando se muestrea a frecuencias inferiores se está recortando el espectro de la señal, cuando esto ocurre se solapan los sucesivos espectros causando que la señal original no pueda ser reconstruida, formando un fenómeno conocido como submuestreo o aliasing.
Digital Audio Explained
Ejemplos Musicales
Los ejemplos de muestreos en la música se dan cada vez que una señal analógica es convertida a digital, es decir serían muchísimos los ejemplos a citar, pero interesa particularmente aquí nombrar al artista Peter Vogel. Vogel junto a la Pianista japonesa Rei Nakamura conforman un duo de improvisaciones donde utiliza el muestreo en vivo como instrumento musical, mientras se desarrollan las improvisaciones el artista trabaja tomando muestras del sonido ambiente y de las ejecuciones de Nakamura, traduciendo la señal acústica de analógico a digital procesando las ondas para luego interactuar musicalmente emitiendo las señales muestreadas y procesadas por distintos efectos, cerrando el ciclo de digital a analógico. Otro ejemplo interesante es la toma de muestras de un instrumento acústico musical. En el caso de muestreo de un piano acústico por ejemplo, el proceso se realiza tomando muestras de cada nota del instrumento y de diferentes capas de rango dinámico (dependiendo esto último de la calidad del producto) a mayor cantidad de capas dinámicas mayor realismo tendrá el instrumento virtual. Algo que suele hacerse en el sampleado es tomar las muestras de diferentes posiciones a partir de la ubicación de los micrófonos, desde el punto del ejecutante, desde la cercanía con las cuerdas o desde una cierta altura del instrumento. Toda esta variedad nos da la posibilidad de tener diferentes timbres o colores del mismo instrumento, permitiendo al usuario combinarlos según la necesidad o gusto.
Peter Vogel
Kawai ex Grand muestreado por Lance Herring para Acousticsamples
Referencias
- G, Basso.¨ Análsis espectral - la transformada de Fourier en la música¨, Pag 181-183. Coleccion universitaria (2001). (1) (2).
- V, gonzales Ruiz. Muestreo de Señales: https://goo.gl/I9LSEb
- Frecuencia de muestreo: https://goo.gl/Xv2Om1
- Conceptos básicos de Sonido Digital: https://goo.gl/D0qyo0
- Sampling (signal processing): https://goo.gl/UVuluB
- Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon: https://goo.gl/FFxDMs