Calidad de sonido

La calidad del sonido suele ser una evaluación de la precisión, fidelidad o inteligibilidad de la salida de audio de un dispositivo electrónico. La calidad puede medirse según un conjunto específico de estándares, como cuando se utilizan herramientas para evaluar la precisión con la que el dispositivo reproduce un sonido original; o puede medirse de forma subjetiva, como cuando los oyentes humanos responden al sonido o evalúan su similitud percibida con otro sonido. ^{[ 1 ]}

La calidad del sonido de una reproducción o grabación depende de varios factores, incluyendo el equipo utilizado para realizarla, ^{[ 2 ]} el procesamiento y la masterización aplicados a la grabación, el equipo utilizado para reproducirla, así como el entorno de escucha utilizado para reproducirla. ^{[ 3 ]} En algunos casos, se puede aplicar un procesamiento como la ecualización , la compresión de rango dinámico o el procesamiento estéreo a una grabación para crear un audio que es significativamente diferente del original, pero que puede ser percibido como más agradable para el oyente. En otros casos, el objetivo puede ser reproducir el audio lo más fielmente posible al original.

Cuando se aplica a dispositivos electrónicos específicos, como altavoces , micrófonos , amplificadores o auriculares, la calidad del sonido suele referirse a la precisión, y los dispositivos de mayor calidad ofrecen una reproducción más precisa. En el caso de procesos como la masterización de grabaciones, la precisión absoluta puede ser secundaria a consideraciones artísticas o estéticas. En otras situaciones, como la grabación de una actuación musical en directo, la calidad del audio puede referirse a la correcta colocación de los micrófonos en la sala para aprovechar al máximo la acústica del espacio .

El audio digital se almacena en muchos formatos. La forma más simple es PCM sin comprimir , donde el audio se almacena como una serie de muestras de audio cuantificadas espaciadas a intervalos regulares en el tiempo. ^{[ 4 ]} A medida que las muestras se colocan más cerca en el tiempo, se pueden reproducir frecuencias más altas. Según el teorema de muestreo , cualquier señal limitada por ancho de banda (que no contiene un componente sinusoidal puro), ancho de banda B, puede describirse perfectamente con más de 2B muestras por segundo, lo que permite una reconstrucción perfecta de la señal analógica limitada por ancho de banda. ^{[ 5 ]} Por ejemplo, para el ancho de banda de audición humana entre 0 y 20  kHz, el audio debe muestrearse por encima de 40  kHz. Debido a la necesidad de filtrar las frecuencias ultrasónicas resultantes de la conversión a una señal analógica, en la práctica se utilizan frecuencias de muestreo ligeramente más altas: 44,1  kHz ( audio de CD ) o 48  kHz ( DVD ).

En PCM, cada muestra de audio describe la presión sonora en un instante determinado con una precisión limitada. Esta precisión limitada genera un error de cuantización , un tipo de ruido que se añade a la grabación. Para reducir este error, se puede aumentar la precisión en cada medición a costa de utilizar muestras más grandes (véase profundidad de bits de audio ). Con cada bit adicional añadido a una muestra, el error de cuantización se reduce aproximadamente en 6 dB . Por ejemplo, el audio de un CD utiliza 16 bits por muestra, por lo que el ruido de cuantización será aproximadamente 96 dB inferior al nivel máximo de presión sonora posible (sumado en todo el ancho de banda).

El espacio necesario para almacenar PCM depende del número de bits por muestra, el número de muestras por segundo y el número de canales. Para audio de CD, esto equivale a 44 100 muestras por segundo, 16 bits por muestra y 2 canales para audio estéreo, lo que resulta en 1 411 200 bits por segundo. Sin embargo, este espacio se puede reducir considerablemente mediante la compresión de audio . En la compresión de audio, las muestras de audio se procesan utilizando un códec de audio . En un códec sin pérdidas, las muestras de audio se procesan sin descartar información, empaquetando las muestras repetitivas o redundantes en un formato de almacenamiento más eficiente. Un decodificador sin pérdidas reproduce entonces el PCM original sin cambios en la calidad. La compresión de audio sin pérdidas suele lograr una reducción del 30-50 % en el tamaño del archivo. Algunos códecs de audio sin pérdidas comunes incluyen FLAC , ALAC , Monkey's Audio y otros.

Si se requiere compresión adicional, se puede utilizar compresión de audio con pérdida, como MP3 , Ogg Vorbis o AAC . En estas técnicas, se optimiza la compresión sin pérdida procesando el audio para reducir la precisión de los detalles que el oído humano difícilmente o imposible de percibir, utilizando principios de la psicoacústica . Tras eliminar estos detalles, se puede aplicar compresión con pérdida al audio restante para reducir considerablemente el tamaño del archivo. Por lo tanto, la compresión de audio con pérdida permite una reducción del 75-95% en el tamaño del archivo, pero conlleva el riesgo de disminuir la calidad del audio si se descarta información importante por error.

• Mediciones del sistema de audio
• Comparación de la grabación analógica y digital
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• Evaluación Perceptual de la Calidad del Habla (PESQ)
• TIA/EIA-920 – Estándar para telefonía digital de alta calidad