Tutorial de técnicas de digitalización de audio

La cuantificación

El proceso de cuantificación

El parámetro que determina la precisión con que se cuantifica, es el número de bits empleado por cada muestra. Cuanto mayor sea, mayor precisión. El número de niveles en el que se divide el fondo de escala (el espacio entre los valores máximo y mínimo que puede tomar la señal) será una potencia de 2. Esto es así porque se trabaja en código binario. Cada muestra se asigna al nivel mas cercano.

Por ejemplo, si cada muestra se cuantifica con 4 bits, el espacio se divide en 16 niveles (2^4), existiendo 16 franjas, donde todas las muestras son asignadas al mismo nivel.

El tamaño de las franjas se denomina "paso de cuantificación" (Q) y es inversamente proporcional al número de bits o niveles, dando una idea de la pérdida de precisión debido al proceso. Todas las muestras que queden dentro de una misma franja, serán codificadas con el mismo nivel, la misma palabra binaria, y por tanto, se desecha la información que las distinguía.

Las siguientes figuras ilustran de un modo gráfico el proceso.

Esquema básico

Señal analógica (muestreada) a cuantificar

Cuantificación

Resultado

Como se puede apreciar, es un proceso sencillo y básico, pero hay que determinar los niveles empleados y su disposición teniendo en cuenta que resultado dará (la SNR).

El error de cuantificación es la diferencia entre el valor real de la muestra (valor analógico) y el nivel asignado. Es decir, el tamaño de la flecha amarilla. Es variable, diferente para cada muestra y es el origen del ruido de cuantificación. De este modo se puede comprender la cuantificación, como se comentaba antes, como la inclusión de ruido aditivo en la señal.