44.100 Hz

En audio digital , 44.100  Hz (o 44,1  kHz ) es una frecuencia de muestreo común . El audio analógico se graba a menudo muestreándolo 44.100 veces por segundo, y luego estas muestras se utilizan para reconstruir la señal de audio al reproducirla.

ElLa frecuencia de muestreo de audio de 44,1 kHz  se utiliza ampliamente debido al formato de disco compacto (CD), que se remonta a su uso por parte de Sony desde 1979.

La  frecuencia de muestreo de 44,1 kHz se originó a finales de la década de 1970 con los adaptadores PCM , que grababan audio digital en videocasetes , ^{[ nota 1 ]} en particular el Sony PCM-1600 introducido en 1979 y mantenido en modelos posteriores de esta serie. Esto se convirtió entonces en la base del Compact Disc Digital Audio (CD-DA), definido en el estándar Red Book en 1980. ^{[ 1 ] : sec. 2.6} Su uso ha continuado como una opción en estándares de la década de 1990 como el DVD , y en estándares de la década de 2000 como HDMI . Esta frecuencia de muestreo se usa comúnmente para MP3 y otros formatos de archivos de audio de consumo que se crearon originalmente a partir de material extraído de discos compactos.

La selección de la frecuencia de muestreo se basó principalmente en la necesidad de reproducir el rango de frecuencias audibles de 20 a 20 000  Hz (20  Hz a 20  kHz). El teorema de muestreo de Nyquist-Shannon establece que se necesita una frecuencia de muestreo superior al doble de la frecuencia máxima de la señal a grabar, lo que resulta en una frecuencia requerida superior a 40  kHz. La frecuencia de muestreo exacta de 44,1  kHz se heredó de los adaptadores PCM, que era la forma más económica de transferir datos del estudio de grabación al fabricante de CD en el momento en que se desarrollaba la especificación del CD. ^{[ 1 ] : sec. 2.6}

La frecuencia se eligió tras un debate entre fabricantes, en particular Sony y Philips , y su implementación por parte de Sony, lo que dio lugar a un estándar de facto . La elección de la frecuencia fue objeto de debate, con otras alternativas como 44,1  / 1,001  ≈ 44,056  kHz (que corresponde a la frecuencia de campo de color NTSC de 60  / 1,001  = 59,94  Hz) o aproximadamente 44  kHz, propuesta por Philips. Finalmente, Sony se impuso tanto en la frecuencia de muestreo (44,1  kHz) como en la profundidad de bits (16 bits por muestra, en lugar de 14 bits por muestra). El razonamiento técnico detrás de la elección de la frecuencia está relacionado con las características de la audición humana y los primeros sistemas de grabación de audio digital, como se describe a continuación. ^{[ 1 ] : sec. 8.5}

44.100 es el producto de los cuadrados de los primeros cuatro números primos (${\displaystyle 2^{2}\cdot 3^{2}\cdot 5^{2}\cdot 7^{2}}$) y por lo tanto tiene muchos factores enteros útiles .

 Se utilizan varias reducciones y duplicaciones de 44,1 kHz: las frecuencias más bajas, 11,025  kHz y 22,05  kHz, se encuentran en archivos WAV  y son adecuadas para aplicaciones de bajo ancho de banda, mientras que las frecuencias más altas, 88,2 kHz y 176,4  kHz, se utilizan en masterización y en DVD-Audio . Estas frecuencias más altas son útiles tanto por la razón habitual de proporcionar una resolución adicional (y, por lo tanto, ser menos sensibles a las distorsiones introducidas por la edición), como por facilitar el filtrado de paso bajo, ya que  es posible una banda de transición mucho mayor (entre lo audible para el ser humano a 20 kHz y la mitad de la frecuencia de muestreo). Las frecuencias de 88,2  kHz y 176,4  kHz se utilizan principalmente cuando el destino final es un CD.

En los inicios del audio digital, también se utilizaron varias frecuencias de muestreo. Soundstream  empleó una frecuencia de 50 kHz en la década de 1970, tras un prototipo de 37 kHz. A principios de la década de 1980, se utilizó una frecuencia de muestreo de 32 kHz en la radiodifusión (especialmente en el Reino Unido y Japón), ya que era suficiente para las emisiones estéreo de FM , que tienen un ancho de banda de 15 kHz. Parte del audio digital se proporcionó para uso doméstico en dos formatos EIAJ incompatibles , correspondientes a 525/59,94 ( muestreo de 44.056 Hz) y 625/50 ( muestreo de 44,1 kHz).     

El formato de cinta de audio digital (DAT) se lanzó en 1987 con  una frecuencia de muestreo de 48 kHz. Esta frecuencia de muestreo se ha convertido en la estándar para el audio profesional . ^{[ 2 ]} Hasta hace poco , la conversión de frecuencia de muestreo entre 44 100 Hz y 48 000 Hz se complicaba por la elevada relación entre estas frecuencias, ya que el mínimo común denominador de 44 100 y 48 000 es 147:160, pero con la tecnología moderna esta conversión se realiza de forma rápida y eficiente. ^{[ 3 ]} Las primeras máquinas DAT de consumo no admitían 44,1 kHz y esta diferencia dificultaba la creación de copias digitales directas de CD de 44,1 kHz utilizando equipos DAT de 48 kHz. ^{[ 4 ]}   

Debido a la popularidad de los CD,  existe una gran cantidad de equipos de 44,1 kHz, así como una gran cantidad de audio grabado a 44,1  kHz (o múltiplos de esta frecuencia). Sin embargo, algunos estándares más recientes utilizan 48  kHz además de, o en lugar de, 44,1  kHz. ^{[ 2 ]} En vídeo, 48  kHz es ahora el estándar, pero para audio destinado a CD,  todavía se utilizan 44,1 kHz (y múltiplos).

El estándar HDMI para televisores (2003) admite frecuencias de 44,1  kHz y 48  kHz (y sus múltiplos). Esto garantiza la compatibilidad con reproductores de DVD que reproducen contenido en CD, VCD y SVCD . Los estándares DVD-Video y Blu-ray Disc solo utilizan múltiplos de 48  kHz.

La mayoría de las tarjetas de sonido para PC incluyen un convertidor digital-analógico capaz de funcionar de forma nativa a 44,1  kHz o 48  kHz. Algunos procesadores antiguos solo ofrecen  salida a 44,1 kHz, y algunos procesadores más nuevos y económicos solo ofrecen  salida a 48 kHz, lo que obliga al PC a realizar una conversión de frecuencia de muestreo digital para obtener otras frecuencias. Asimismo, las tarjetas tienen limitaciones en cuanto a las frecuencias de muestreo que admiten para la grabación.

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