[Video at Xiph] Spanish subtitles

[Federico Miyara]

Dear Monty Montgomery,

I've seen your video on digital audio

http://www.xiph.org/video/vid2.shtml

and enjoyed it very much.

I've taken a couple of hours to translate the subtitles into Spanish 
just in case you would like to include them.

Best regards,

Federico Miyara
Acoustics and Electroacoustics Lab
Universidad Nacional de Rosario
Argentina
-------------- next part --------------
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URL: http://lists.xiph.org/pipermail/video/attachments/20140721/a2b2b752/attachment-0001.htm 
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WEBVTT

1
00:00:08.252 --> 00:00:11.550
Hola, soy Monty Montgomery de Red Hat y Xiph.Org.

2
00:00:11.550 --> 00:00:18.430
Hace pocos meses, escribí un artículo sobre audio digital y por qué las descargas de música en 24bit/192kHz no tienen sentido.

3
00:00:18.430 --> 00:00:23.433
En el artículo mencioné al pasar que una forma de onda digital no es escalonada,

4
00:00:23.433 --> 00:00:28.680
y que al convertirla nuevamente en análoga ciertamente no se obtiene una onda escalonada.

5
00:00:29.865 --> 00:00:33.865
Con respecto al artículo, fue eso sobre lo que más me escribió la gente.

6
00:00:33.865 --> 00:00:37.221
De hecho, más de la mitad del correo que recibí fueron preguntas y comentarios

7
00:00:37.221 --> 00:00:39.663
sobre el comportamiento básico de las señales digitales.

8
00:00:39.894 --> 00:00:45.285
Debido a ese interés, tomémonos un poco de tiempo para jugar con algunas señales digitales sencillas.

9
00:00:49.747 --> 00:00:51.006
Supongamos, por un momento,

10
00:00:51.006 --> 00:00:54.089
que no tuviéramos la menor idea de cómo se comportan estas señales. 

11
00:00:54.734 --> 00:00:56.841
En tal caso no tendría sentido para nosotros

12
00:00:56.841 --> 00:00:59.049
usar equipos de ensayo digitales.

13
00:00:59.049 --> 00:01:00.937
Afortunadamente para este ejercicio, todavía hay

14
00:01:00.937 --> 00:01:04.020
bastantes equipos analógicos de laboratorio que funcionan.

15
00:01:04.020 --> 00:01:05.972
Lo primero que necesitamos es un generador de señal

16
00:01:05.972 --> 00:01:08.190
para proporcionar señales de entrada analógicas.

17
00:01:08.190 --> 00:01:12.692
En este caso, un generador HP3325 de 1978.

18
00:01:12.692 --> 00:01:14.153
Todavía es un muy buen generador,

19
00:01:14.153 --> 00:01:15.614
así que si a uno no le preocupa el tamaño,

20
00:01:15.614 --> 00:01:16.532
el peso,

21
00:01:16.532 --> 00:01:17.577
el consumo de energía,

22
00:01:17.577 --> 00:01:18.910
y el ruido del ventilador,

23
00:01:18.910 --> 00:01:20.329
se lo puede encontrar en eBay.

24
00:01:20.329 --> 00:01:23.863
A veces por poco más que lo que se paga el envío.

25
00:01:24.617 --> 00:01:28.500
Luego observaremos nuestras señales analógicas en un osciloscopio analógico,

26
00:01:28.500 --> 00:01:31.550
como este Tektronix 2246 de los 90,

27
00:01:31.550 --> 00:01:34.761
uno de los últimos y mejores osciloscopios jamás fabricado.

28
00:01:34.761 --> 00:01:36.807
Todo laboratorio hogareño debería tener uno de éstos.

29
00:01:37.716 --> 00:01:40.852
Finalmente, veremos el espectro de frecuencias de nuestras señales

30
00:01:40.852 --> 00:01:43.177
usando un analizador de espectro analógico.

31
00:01:43.177 --> 00:01:47.732
Este HP3585, de la mísma linea de productos que el generador de señal.

32
00:01:47.732 --> 00:01:50.615
Como los otros equipos, posee un microcontrolador 

33
00:01:50.615 --> 00:01:52.905
rudimentario y voluminoso hasta el ridículo, 

34
00:01:52.905 --> 00:01:56.276
pero el camino de la señal desde la entrada hasta lo que se ve en la pantalla

35
00:01:56.276 --> 00:01:58.537
es completamente analógico.

36
00:01:58.537 --> 00:02:00.329
Todo este equipo es clásico,

37
00:02:00.329 --> 00:02:01.993
pero a pesar de su peso bruto,

38
00:02:01.993 --> 00:02:03.844
las especificaciones todavía son muy buenas.

39
00:02:04.536 --> 00:02:06.868
En este momento tenemos nuestro generador de señal

40
00:02:06.868 --> 00:02:12.829
generando una hermosa onda senoidal de 1 kHz y 1 V RMS  

41
00:02:13.414 --> 00:02:15.220
Vemos la onda senoidal en el osciloscopio,

42
00:02:15.220 --> 00:02:21.428
y podemos verificar que realmente es de 1 kHz y 1 V RMS,

43
00:02:21.428 --> 00:02:24.108
que es lo mismo que 2,83 V pico a pico,

44
00:02:24.308 --> 00:02:27.561
y que corresponde a la medición del analizador de espectro.

45
00:02:27.561 --> 00:02:30.644
El analizador también muestra algo de ruido blanco de bajo nivel

46
00:02:30.644 --> 00:02:32.190
y apenas un poco de distorsión armónica,

47
00:02:32.190 --> 00:02:36.649
con su máximo pico unos 70 dB debajo de la fundamental.

48
00:02:36.649 --> 00:02:38.612
Esto no tendrá importancia en nuestra demostración,

49
00:02:38.612 --> 00:02:40.574
pero quería señalarlo en este momento

50
00:02:40.574 --> 00:02:42.452
por las dudas que ustedes no lo notaran.

51
00:02:44.036 --> 00:02:47.142
Ahora intercalaremos muestreo digital.

52
00:02:48.557 --> 00:02:51.024
Para la conversión utilizaremos un aburrido

53
00:02:51.024 --> 00:02:53.374
dispositivo de audio eMagic USB1 de bajo costo.

54
00:02:53.374 --> 00:02:55.337
En este momento ya cumplió más de 10 años,

55
00:02:55.337 --> 00:02:57.257
y se está voviendo obsoleto.

56
00:02:57.964 --> 00:03:02.676
Un conversor más actual puede tener fácilmente especificaciones mejores en un orden de magnitud.

57
00:03:03.076 --> 00:03:07.924
Respuesta plana, linealidad, jitter, ruido, todo...

58
00:03:07.924 --> 00:03:09.353
Tal vez no lo notaron.

59
00:03:09.353 --> 00:03:11.604
Sólo porque podemos medir una mejora

60
00:03:11.604 --> 00:03:13.609
no significa que podamos escucharla,

61
00:03:13.609 --> 00:03:16.404
e incluso estas placas de bajo costo ya alcanzaban

62
00:03:16.404 --> 00:03:18.643
el límite de la transparencia ideal.

63
00:03:20.244 --> 00:03:22.825
La eMagic se conecta a mi ThinkPad,

64
00:03:22.825 --> 00:03:26.121
que muestra la forma de onda digital y el espectro para comparación,

65
00:03:26.121 --> 00:03:28.788
luego la ThinkPad reenvía la señal digital  

66
00:03:28.788 --> 00:03:30.921
a la eMagic para su reconversión a análoga

67
00:03:30.921 --> 00:03:33.332
y observación con el osciloscopio.

68
00:03:33.332 --> 00:03:35.582
De la entrada a la salida, izquierda a derecha.

69
00:03:40.211 --> 00:03:41.214
OK, vamos a empezar.

70
00:03:41.214 --> 00:03:43.924
Comenzamos convirtiendo una señal analógica a digital

71
00:03:43.924 --> 00:03:47.347
y luego nuevamente a analógica sin ningín otro paso intermedio.

72
00:03:47.347 --> 00:03:49.268
El generador de señal se configura para producir

73
00:03:49.268 --> 00:03:52.649
una onda senoidal de 1 kHz ligual que antes.

74
00:03:52.649 --> 00:03:57.428
Podemos ver la onda senoidal en la entrada con el osciloscopio.

75
00:03:57.428 --> 00:04:01.694
Digitalizamos la señal a 16 bit PCM y 44.1 kHz,

76
00:04:01.694 --> 00:04:03.828
igual que en un CD.

77
00:04:03.828 --> 00:04:07.156
El espectro de la señal digital concuerda con el que vimos antes y...

78
00:04:07.156 --> 00:04:10.836
lo que vemos ahora en el analizador de espectro analógico,

79
00:04:10.836 --> 00:04:15.154
aparte de que su alta impedancia de entrada es algo más ruidosa.

80
00:04:15.154 --> 00:04:15.956
Por ahora

81
00:04:18.248 --> 00:04:20.798
la pantalla muestra la onda senoidal digitalizada

82
00:04:20.798 --> 00:04:23.966
como un patrón escalonado con un escalón por muestra.

83
00:04:23.966 --> 00:04:26.388
Pero cuando miramos la señal de salida

84
00:04:26.388 --> 00:04:29.054
que ha sido reconvertida de digital a análoga, vemos...

85
00:04:29.054 --> 00:04:32.052
¡Que es exactamente como la onda senoidal original!

86
00:04:32.052 --> 00:04:33.483
No hay escalones.

87
00:04:33.914 --> 00:04:37.193
De acuerdo, 1 kHz es todavía una frecuencia bastante baja,

88
00:04:37.193 --> 00:04:40.633
Puede ser que los escalones sean sólo difíciles de apreciar
o que hayan sido suavizados.

89
00:04:40.739 --> 00:04:49.492
Veamos. Elijamos una frecuencia más alta, 
algo más cercana a Nyquist, digamos 15 kHz.

90
00:04:49.492 --> 00:04:53.545
Ahora la onda senoidal está representada por menos de tres muestras por ciclo...

91
00:04:53.545 --> 00:04:55.838
y la forma de onda digital se ve horrible.

92
00:04:55.838 --> 00:04:59.798
Bueno, las apariencias engañan. La salida analógica...

93
00:05:01.876 --> 00:05:06.033
sigue siendo una onda senoidal perfecta, igual que la original.

94
00:05:06.633 --> 00:05:09.228
Sigamos subiendo.

95
00:05:17.353 --> 00:05:20.151
16 kHz....

96
00:05:23.198 --> 00:05:25.616
17 kHz...

97
00:05:28.201 --> 00:05:29.945
18 kHz...

98
00:05:33.822 --> 00:05:35.548
19 kHz...

99
00:05:40.457 --> 00:05:42.465
20kHz.

100
00:05:49.097 --> 00:05:52.350
Bienvenidos al límite superior de la audición humana.

101
00:05:52.350 --> 00:05:54.377
La forma de onda de salida sigue siendo perfecta.

102
00:05:54.377 --> 00:05:58.025
No hay bordes dentados, caída de tensión, ni escalones.

103
00:05:58.025 --> 00:06:01.342
¿Adónde fueron los escalones?

104
00:06:01.342 --> 00:06:03.198
No respondan, es una pregunta capciosa.

105
00:06:03.198 --> 00:06:04.318
Nunca estuvieron allí.

106
00:06:04.318 --> 00:06:06.652
Dibujar la forma de onda digital escalonada

107
00:06:08.712 --> 00:06:10.772
no es correcto. por empezar.

108
00:06:10.942 --> 00:06:11.998
¿Por qué?

109
00:06:11.998 --> 00:06:14.366
Una onda escalonada es una función de tiempo continuo.

110
00:06:14.366 --> 00:06:16.201
Presenta saltos y es constannte a trozos,

111
00:06:16.201 --> 00:06:19.700
pero tiene un valor definido en cualquier instante de tiempo.

112
00:06:19.700 --> 00:06:22.004
Una señal muestreada es completamente diferente.

113
00:06:22.004 --> 00:06:23.337
Es en tiempo discreto;

114
00:06:23.337 --> 00:06:27.337
sólo tiene valores en los instantes de muestreo

115
00:06:27.337 --> 00:06:32.596
y está indefinida, es decir, no posee ningun valor, en puntos intermedios.

116
00:06:32.596 --> 00:06:36.666
Una señal en tiempo discreto se dibuja más propiamente con barras.

117
00:06:40.020 --> 00:06:42.974
La contraparte análoga y continua de una señal digital

118
00:06:42.974 --> 00:06:45.364
pasa suavemente por cada muestra,

119
00:06:45.364 --> 00:06:50.153
y eso es tan cierto para alta como para baja frecuencia.

120
00:06:50.153 --> 00:06:53.033
Ahora, el detalle interesante pero para nada obvio, es:

121
00:06:53.033 --> 00:06:55.454
Hay sólo una señal limitada en banda que pasa

122
00:06:55.454 --> 00:06:57.417
exactamente por cada muestra.

123
00:06:57.417 --> 00:06:58.708
Es una solución única.

124
00:06:58.708 --> 00:07:01.246
Por lo tanto si uno muestrea una señal limitada en banda

125
00:07:01.246 --> 00:07:02.612
y luego la reconvierte a análoga nuevamente,

126
00:07:02.612 --> 00:07:06.462
la señal original es también la única salida posible.

127
00:07:06.462 --> 00:07:07.838
Y antes de que digan,

128
00:07:07.838 --> 00:07:11.721
"¡Eh! Yo puedo dibujar diferentes señales que pasan por esos puntos."

129
00:07:11.721 --> 00:07:14.283
Bueno, sí, es posible pero...

130
00:07:17.268 --> 00:07:20.521
si difiere incluso apenas de la original,

131
00:07:20.521 --> 00:07:24.905
entonces contendrá frecuencias por encima de Nyquist,

132
00:07:24.905 --> 00:07:26.185
dejará de cumplir con el requisito de estar limitada en banda

133
00:07:26.185 --> 00:07:28.358
y no será una solución válida.

134
00:07:28.574 --> 00:07:30.036
Entonces, ¿cómo es que todo el mundo se ha confundido

135
00:07:30.036 --> 00:07:32.702
y empezó a pensar en las señales digitales como escalones?

136
00:07:32.702 --> 00:07:34.900
Se me ocurren dos buenas razones.

137
00:07:34.900 --> 00:07:37.956
Primero, es sencillo convertir una señal muestreada

138
00:07:37.972 --> 00:07:39.294
en una verdadera señal escalonada.

139
00:07:39.294 --> 00:07:42.409
Basta extender el valor de cada muestra hasta el próximo periodo de muestreo.

140
00:07:42.409 --> 00:07:44.414
Esto se llama retención de orden cero,

141
00:07:44.414 --> 00:07:47.913
y es una parte importante de algunos conversores digital / analógicos,

142
00:07:47.913 --> 00:07:50.089
especialmente los más simples.

143
00:07:50.089 --> 00:07:55.591
Así, cualquiera que hace una búsqueda sobre conversión digital/analógica

144
00:07:55.592 --> 00:07:59.550
probablemente terminará encontrando alguna forma de onda escalonada,

145
00:07:59.550 --> 00:08:01.982
pero ésa no es una conversión completa,

146
00:08:01.982 --> 00:08:04.250
ni es la señal de salida del conversor.

147
00:08:04.944 --> 00:08:05.684
Segundo,

148
00:08:05.684 --> 00:08:07.529
y esta es posiblemente la razón más probable,

149
00:08:07.529 --> 00:08:09.449
los ingenieros que se supone conocen el tema,

150
00:08:09.449 --> 00:08:10.441
como yo,

151
00:08:10.441 --> 00:08:13.193
dibujan escalones aunque son técnicamente incorrectos.

152
00:08:13.193 --> 00:08:15.571
Es una especie de versión unidimensional de

153
00:08:15.571 --> 00:08:17.395
los puntos gordos en un editor de imágenes.

154
00:08:17.395 --> 00:08:19.241
Los píxeles no son cuadrados,

155
00:08:19.241 --> 00:08:23.081
son muestras de una función bidimensional así que son, también, 

156
00:08:23.081 --> 00:08:26.366
conceptualmente, puntos infinitamente pequeños.

157
00:08:26.366 --> 00:08:28.500
En la práctica es un verdadero parto ver

158
00:08:28.500 --> 00:08:30.804
o manipuilar cualquier cosa infinitamente pequeña.

159
00:08:30.804 --> 00:08:32.212
De allí los cuadrados rellenos.

160
00:08:32.212 --> 00:08:35.966
Los gráficos escalonados son exactamente lo mismo.

161
00:08:35.966 --> 00:08:37.684
Es un dibujo conveniente.

162
00:08:37.684 --> 00:08:40.404
Los escalones realmente no existen.

163
00:08:45.652 --> 00:08:48.233
Cuando convertimos la señal digital nuevamente en análoga,

164
00:08:48.233 --> 00:08:50.900
el resultado es también suave independientemente de la resolución en bits.

165
00:08:50.900 --> 00:08:53.193
24 bits ó 16 bits...

166
00:08:53.193 --> 00:08:54.196
u 8 bits...

167
00:08:54.196 --> 00:08:55.486
No afecta.

168
00:08:55.486 --> 00:08:57.534
¿Eso significa que la resolución en bit

169
00:08:57.534 --> 00:08:58.953
no hace ninguna diferencia?

170
00:08:59.245 --> 00:09:00.521
Por supuesto que sí la hace.

171
00:09:02.121 --> 00:09:06.046
El canal 2 aquí es la misma señal de entrada

172
00:09:06.046 --> 00:09:09.086
pero recuantizada con dither bajando a 8 bit.

173
00:09:09.086 --> 00:09:14.174
En el canal 2 del osciloscopio, aún vemos una forma de onda
senoidal bonita y suave.

174
00:09:14.174 --> 00:09:18.014
Mirando muy de cerca, se verá también 
un poquito más de ruido.

175
00:09:18.014 --> 00:09:19.305
Ésa es una pista.

176
00:09:19.305 --> 00:09:21.273
Si miramos el espectro de la señal...

177
00:09:22.889 --> 00:09:23.732
¡Ahá!

178
00:09:23.732 --> 00:09:26.398
Nuestra señal está allí inalterable,

179
00:09:26.398 --> 00:09:28.490
pero el nivel de ruido de la señal de 8 bit

180
00:09:28.490 --> 00:09:32.470
en el segundo canal ¡es mucho más alta!

181
00:09:32.948 --> 00:09:36.148
Y esa es la diferencia debida al número de bits.

182
00:09:36.148 --> 00:09:37.434
¡Así es!

183
00:09:37.822 --> 00:09:39.956
Cuando digitalizamos una señal, primero la muestreamos.

184
00:09:39.956 --> 00:09:42.366
La etapa de muestreo es perfecta. No se pierde nada.

185
00:09:42.366 --> 00:09:45.626
Pero luego la cuantizamos,
y la cuantización agrega ruido.

186
00:09:47.827 --> 00:09:50.793
El número de bits determina cuánto ruido

187
00:09:50.793 --> 00:09:52.569
y también el nivel del piso de ruido.

188
00:10:00.170 --> 00:10:03.646
¿Cómo suena esta cuantizacioón con dither?

189
00:10:03.646 --> 00:10:06.012
Escuchemos nuestra onda senoidal de 8 bit.

190
00:10:12.521 --> 00:10:15.273
Puede ser difícil escuchar otra cosa además del tono.

191
00:10:15.273 --> 00:10:18.740
Escuchemos sólo el ruido una vez eliminado el tono

192
00:10:18.740 --> 00:10:21.683
y aumentado la ganancia un poco porque el ruido es bajo.

193
00:10:32.009 --> 00:10:35.049
Quienes hayan usado equipos de grabación analógicos

194
00:10:35.049 --> 00:10:36.670
seguramente pensaron

195
00:10:36.670 --> 00:10:40.382
"¡Por Dios! ¡Suena como el soplido de cinta!"

196
00:10:40.382 --> 00:10:41.929
Bueno, no sólo sonaba como ruido de cinta,

197
00:10:41.929 --> 00:10:43.433
sino que actúa como si lo fuera,

198
00:10:43.433 --> 00:10:45.225
y si usamos dither gaussiano

199
00:10:45.225 --> 00:10:47.646
entonces es equivalente en todos los aspectos.

200
00:10:47.646 --> 00:10:49.225
ES soplido de cinta.

201
00:10:49.225 --> 00:10:51.774
Intuitivamente esto significa que podemos medir el soplido de cinta

202
00:10:51.774 --> 00:10:54.196
y por lo tanto el piso de ruido de la cinta magnética

203
00:10:54.196 --> 00:10:56.233
en bits en lugar de en decibeles,

204
00:10:56.233 --> 00:10:59.902
para poner las cosas en una perspectiva digital.

205
00:10:59.902 --> 00:11:03.028
Cassetes compactos...

206
00:11:03.028 --> 00:11:05.449
Para quienes son suficientemente viejos para recordarlos,

207
00:11:05.449 --> 00:11:09.161
se podían alcanzar hasta 9 bits en perfectas condiciones,

208
00:11:09.161 --> 00:11:11.209
aunque 5 ó 6 era lo más típico,

209
00:11:11.209 --> 00:11:13.876
especialmente si era una grabaciuón hecha en una cassetera.

210
00:11:13.876 --> 00:11:19.422
Es así... las cintas de cassete tenían sólo seis bits...
¡Con suerte!

211
00:11:19.837 --> 00:11:22.345
La mejor cinta profesional de carrete abierto

212
00:11:22.345 --> 00:11:24.553
usada en estudios podía escasamente alcanzar...

213
00:11:24.553 --> 00:11:26.473
¿Alguna idea...?

214
00:11:26.473 --> 00:11:27.604
13 bits

215
00:11:27.604 --> 00:11:28.980
con reducción de ruido avanzada.

216
00:11:28.980 --> 00:11:32.062
Y es por eso que ver "DDD" en un cassete compacto

217
00:11:32.062 --> 00:11:35.208
se consideraba el sumum.

218
00:11:40.116 --> 00:11:42.825
En todo momento dije que estaba cuantizando con dither,

219
00:11:42.825 --> 00:11:44.734
pero... ¿qué es dither, exactamente?

220
00:11:44.734 --> 00:11:47.284
Más importante: ¿Qué es lo que hace?

221
00:11:47.284 --> 00:11:49.876
La forma simple de cuantizar una señal es elegir

222
00:11:49.876 --> 00:11:52.329
el valor de amplitud digital cercana

223
00:11:52.329 --> 00:11:54.377
a la amplitud análoga original.

224
00:11:54.377 --> 00:11:55.337
Obvio ¿no?

225
00:11:55.337 --> 00:11:57.545
Desgraciadamente, el ruido exacto que se obtiene

226
00:11:57.545 --> 00:11:59.220
a partir de este esquema simple de cuantización

227
00:11:59.220 --> 00:12:02.174
depende en cierta medida de la señal de entrada,

228
00:12:02.174 --> 00:12:04.596
por lo tanto uno puede obtener ruido que no es siempre igual,

229
00:12:04.596 --> 00:12:06.142
o causa distorsión,

230
00:12:06.142 --> 00:12:09.054
o es indeseable de algún otro modo.

231
00:12:09.054 --> 00:12:11.764
Dither es un ruido especialmente generado 

232
00:12:11.764 --> 00:12:15.273
que sustituye al ruido producido por simple cuantización.

233
00:12:15.273 --> 00:12:18.025
El dither no desplaza o enmascara al ruido de cuantización,

234
00:12:18.025 --> 00:12:20.190
en realidad lo reemplaza

235
00:12:20.190 --> 00:12:22.612
con un ruido cuyas características podemos elegir

236
00:12:22.612 --> 00:12:24.794
y que no dependen de la entrada.

237
00:12:25.256 --> 00:12:27.081
Veamos qué hace el dither.

238
00:12:27.081 --> 00:12:30.078
El generador de señal tiene demasiado ruido para esta prueba

239
00:12:30.431 --> 00:12:33.161
por lo cual lo generaremos una señal senoidal 

240
00:12:33.161 --> 00:12:34.782
matemáticamente perfecta con el ThinkPad

241
00:12:34.782 --> 00:12:38.205
y la cuantizaremos a 8 bit con dither.

242
00:12:39.006 --> 00:12:41.342
Vemos una linda onda senoidal en la pantalla

243
00:12:41.342 --> 00:12:43.452
y en el opsciloscopio

244
00:12:44.222 --> 00:12:44.972
y...

245
00:12:46.588 --> 00:12:49.375
tan pronto como el analizador de espectro responda...

246
00:12:50.713 --> 00:12:53.588
aparece un pico frecuencial limpio con un piso de ruido uniforme 

247
00:12:56.864 --> 00:12:58.611
en los dos dispositivos de análisis espectral,

248
00:12:58.611 --> 00:12:59.646
igual que antes.

249
00:12:59.646 --> 00:13:01.549
Nuevamente, esto sucede con dither.

250
00:13:02.196 --> 00:13:04.225
Ahora deshabilito el dither.

251
00:13:05.779 --> 00:13:07.913
El ruido de cuantización que el dither había desparramado 

252
00:13:07.913 --> 00:13:09.577
en un piso de ruido plano,

253
00:13:09.577 --> 00:13:12.286
se apila ahora en picos de distorsión armónica.

254
00:13:12.286 --> 00:13:16.030
El piso de ruido es menor pero la distorsion se vuelve no nula,

255
00:13:16.030 --> 00:13:19.668
y los picos de distorsión son más altos que el ruido debido al dither.

256
00:13:19.668 --> 00:13:22.318
Para 8 bits el efecto queda exagerado.

257
00:13:22.488 --> 00:13:24.200
Para 16 bit,

258
00:13:24.692 --> 00:13:25.929
aun sin dither,

259
00:13:25.929 --> 00:13:28.308
la distorsión armónica es tan baja 

260
00:13:28.308 --> 00:13:30.708
que se torna completamente inaudible.

261
00:13:30.708 --> 00:13:34.581
Aun así podemos usar dither para eliminarla completamente

262
00:13:34.581 --> 00:13:36.489
si así lo preferimos.

263
00:13:37.642 --> 00:13:39.273
Quitando el dither nuevamente, por un momento,

264
00:13:40.934 --> 00:13:43.444
se notará que el nivel absoluto de distorsión

265
00:13:43.444 --> 00:13:47.070
debido a la cuantización sin dither es aproximadamente constante

266
00:13:47.070 --> 00:13:49.033
independientemente de la amplitud de entrada.

267
00:13:49.033 --> 00:13:51.998
Pero cuando la señal baja por debajo de 1/2 bit,

268
00:13:51.998 --> 00:13:54.036
toda la señal se cuantiza a 0.

269
00:13:54.036 --> 00:13:54.910
En un sentido, 

270
00:13:54.910 --> 00:13:58.557
la cuantización de toda la señal a 0... 
¡es una distorsión del 100 %!

271
00:13:58.833 --> 00:14:01.588
El dither eslimina esta distorsión también.

272
00:14:01.588 --> 00:14:03.599
Si volvemos a aplicar dither...

273
00:14:03.599 --> 00:14:06.377
tendremos de nuevo nuestra señal de 1/4 bit,

274
00:14:06.377 --> 00:14:09.076
con un bonito piso de ruio.

275
00:14:09.630 --> 00:14:11.220
El piso de ruido no necesita ser plano.

276
00:14:11.220 --> 00:14:12.798
El dither es un ruido que podemos elegir,

277
00:14:12.798 --> 00:14:15.006
así que elijamos un ruido que resulte tan inofensivo

278
00:14:15.006 --> 00:14:17.017
y difícil de percibir como sea posible.

279
00:14:18.142 --> 00:14:22.484
Nuestra audición es más sensible en el rengo medio de 2 kHz a 4 kHz,

280
00:14:22.484 --> 00:14:25.438
por lo que es allí que el ruido de fondo será más obvio.

281
00:14:25.438 --> 00:14:29.406
Podemos conformar el dither de modo de alejarlo de las frecuencias sensibles

282
00:14:29.406 --> 00:14:31.241
hacia donde el oído es menos sensible,

283
00:14:31.241 --> 00:14:33.910
en general, las altas frecuencias.

284
00:14:34.249 --> 00:14:37.460
En 16 bit el ruido de dither es normalmente demasaido débil para ser audible,

285
00:14:37.460 --> 00:14:39.668
pero escuchemos nuestro ejemplo de conformacióin de ruido,

286
00:14:39.668 --> 00:14:42.234
nuevamente subiendo bastante la ganancia...

287
00:14:56.020 --> 00:14:59.977
Por último, el ruido de cuantización con dither tiene mayor potencia total

288
00:14:59.977 --> 00:15:04.276
que sin dither, aun cuando suena múcho más débil.

289
00:15:04.276 --> 00:15:07.902
Eso se puede apreciar en un VUmetro durante pasajes casi en silencio.

290
00:15:07.902 --> 00:15:10.537
Pero el dither no es una elección por sí o no..

291
00:15:10.537 --> 00:15:14.712
Podemos reducir la potencia del dither para balancear menos ruido

292
00:15:14.712 --> 00:15:18.313
versus algo de distorsión para minimizar el efecto global.

293
00:15:19.605 --> 00:15:22.790
Modulemos la señal de entrada de esta forma:

294
00:15:27.098 --> 00:15:30.206
... para mostrar cómo una entrada variable afecta el ruido de cuantización.

295
00:15:30.206 --> 00:15:33.289
Usando máximo dither, el ruido es uniforme, constante,

296
00:15:33.289 --> 00:15:35.643
y no tiene aspectos que resaltan, tal como esperamos:

297
00:15:40.937 --> 00:15:42.772
A medida que reducimos la potencia del dither,

298
00:15:42.772 --> 00:15:46.356
la entrada tiene un efecto cada vez mayor sobre la amplitud y el carácter

299
00:15:46.356 --> 00:15:47.977
del ruido de cuantización:

300
00:16:09.883 --> 00:16:13.844
El dither conformado se comporta similarmente,

301
00:16:13.844 --> 00:16:16.553
pero la conformación de ruido presenta otra atractiva ventaja.

302
00:16:16.553 --> 00:16:18.804
Para hacer corta una larga historia, se puede usar

303
00:16:18.804 --> 00:16:20.937
una menor potencia de dither antes de la entrada

304
00:16:20.937 --> 00:16:23.662
para obtener un mayor efecto en la salida.

305
00:16:49.172 --> 00:16:51.508
A pesar de todo el tiempo que le dediqué al dither,

306
00:16:51.508 --> 00:16:53.012
estamos hablando de diferencias

307
00:16:53.012 --> 00:16:56.372
que empiezan 100 decibeles por debajo del fondo de escala.

308
00:16:56.372 --> 00:16:59.806
Es posible que si el CD hubiera tenido 14 bits según el diseño original,

309
00:16:59.806 --> 00:17:01.513
el dither podría ser más importante.

310
00:17:01.989 --> 00:17:02.644
Puede ser.

311
00:17:02.644 --> 00:17:05.438
Para 16 bits, realmente, es un lavado de cara.

312
00:17:05.438 --> 00:17:08.019
Se puede pensar en el dither como una póliza de seguro

313
00:17:08.019 --> 00:17:11.443
que proporciona decibeles extra de rango dinámico...

314
00:17:11.443 --> 00:17:12.804
por si acaso.

315
00:17:12.990 --> 00:17:14.196
El hecho simple es, sin embargo,

316
00:17:14.196 --> 00:17:16.361
que nunca nadie arruinó una gran grabación

317
00:17:16.361 --> 00:17:19.182
por no aplicar dither al master final.

318
00:17:24.414 --> 00:17:25.790
Hemos estado usando ondas senoidales.

319
00:17:25.790 --> 00:17:28.254
Son la elección obvia cuando lo que queremos ver

320
00:17:28.254 --> 00:17:32.212
es el comportamiento de un sistema en una frecuencia aislada.

321
00:17:32.212 --> 00:17:34.217
Ahora echemos una ojeada a algo un poco más complejo.

322
00:17:34.217 --> 00:17:35.923
¿Qué deberíamos esperar que suceda

323
00:17:35.923 --> 00:17:39.671
al cambiar la entrada por una onda cuadrada?

324
00:17:42.718 --> 00:17:45.921
El osciloscopio muestra nuestra onda cuadrada de 1 kHz a la entrada.

325
00:17:45.921 --> 00:17:47.351
En la salida muestra...

326
00:17:48.614 --> 00:17:51.102
Exactamente lo que debería.

327
00:17:51.102 --> 00:17:53.900
¿Qué es, realmente, una onda cuadrada?

328
00:17:54.654 --> 00:17:57.982
Bien, podemos decir que es una onda con algún valor positivo

329
00:17:57.982 --> 00:18:00.788
durante medio ciclo que luego transiciona instantáneamente

330
00:18:00.788 --> 00:18:02.910
a un valor negativo durante la otra mitad.

331
00:18:02.910 --> 00:18:05.076
Pero esto no nos dice nada útil

332
00:18:05.076 --> 00:18:07.241
acerca de cómo esta entrada

333
00:18:07.241 --> 00:18:09.378
se transforma en esta salida.

334
00:18:10.132 --> 00:18:12.713
Luego recordamos que cualquier forma de onda

335
00:18:12.713 --> 00:18:15.508
es también la suma de frecuencias discretas

336
00:18:15.508 --> 00:18:18.302
y una onda cuadrada es particularmente una simple suma

337
00:18:18.302 --> 00:18:19.636
de una fundamental

338
00:18:19.636 --> 00:18:22.228
y una serie infinita de armónicos.

339
00:18:22.228 --> 00:18:24.597
Sumándolos a todos, se obtiene la onda cuadrada.

340
00:18:26.398 --> 00:18:27.433
A primera vista,

341
00:18:27.433 --> 00:18:29.225
esto no parece demasiado útil tampoco.

342
00:18:29.225 --> 00:18:31.561
Hay que sumar infinitos armónicos 

343
00:18:31.561 --> 00:18:33.108
para obtener el resultado.

344
00:18:33.108 --> 00:18:35.977
Ah, pero no tenemos un número infinito de armónicos.

345
00:18:36.960 --> 00:18:39.902
Estamos utilizando un filtro antialias muy selectivo

346
00:18:39.902 --> 00:18:42.206
que recorta todo lo que está por encima de 20 kHz

347
00:18:42.206 --> 00:18:44.158
por lo que nuestra señal está limitada en banda,

348
00:18:44.158 --> 00:18:46.421
lo cual significa que obtenemos esto:

349
00:18:52.500 --> 00:18:56.468
... que es exactamente lo que vemos con el oscilosciopio a la salida.

350
00:18:56.468 --> 00:18:59.550
La ondulación que se observa cerca de los bordes empinados en una señal limitada en banda 

351
00:18:59.550 --> 00:19:00.926
se llama effecto Gibbs.

352
00:19:00.926 --> 00:19:04.137
Sucede siempre que se elimina una parte del dominio frecuencial

353
00:19:04.137 --> 00:19:07.006
en una zona donde la energía no era 0

354
00:19:07.006 --> 00:19:09.854
Como regla general, cuanto más abrupto es el recorte

355
00:19:09.854 --> 00:19:11.188
más fuerte es la ondulación,

356
00:19:11.188 --> 00:19:12.777
lo cual es aproximadamente cierto,

357
00:19:12.777 --> 00:19:14.900
pero tenemos que ser cautos al pensar en ello.

358
00:19:14.900 --> 00:19:15.774
Por ejemplo...

359
00:19:15.774 --> 00:19:19.529
¿Qué cabe esperar que hará nuestro abrupto filtro antialias 

360
00:19:19.529 --> 00:19:23.181
si hacemos pasar la señal a través de él por segunda vez?

361
00:19:34.136 --> 00:19:37.588
Además de agregar unas pocas fracciones de ciclo de retardo,

362
00:19:37.588 --> 00:19:39.348
la respuesta es...

363
00:19:39.348 --> 00:19:40.857
Nada.

364
00:19:41.257 --> 00:19:43.302
La señal ya está limitada en banda.

365
00:19:43.656 --> 00:19:46.590
La nueva limitación en banda no hace nada.

366
00:19:46.590 --> 00:19:50.686
Una segunda pasada no puede eliminar frecuencias que ya se habían elilminado.

367
00:19:52.070 --> 00:19:53.737
Y eso es importante.

368
00:19:53.737 --> 00:19:56.233
La gente tiende a pensar que las ondulaciones son un efecto colateral

369
00:19:56.233 --> 00:19:59.945
del uso de los filtros antialias y de suavizado,

370
00:19:59.945 --> 00:20:01.737
insinuando que las ondulacioens son cada vez peores

371
00:20:01.737 --> 00:20:03.913
cada vez que la señal atraviesa el filtro.

372
00:20:03.913 --> 00:20:05.950
Vemos que en este caso ello no sucede.

373
00:20:05.950 --> 00:20:09.492
Entonces: ¿fue realmente el filtro que agregó ondulaciones la primera vez?

374
00:20:09.492 --> 00:20:10.537
Realmente no.

375
00:20:10.537 --> 00:20:12.126
Es una distinción sutil,

376
00:20:12.126 --> 00:20:15.252
pero las ondulaciones del efecto Gibbs no son agregadas por el filtro,

377
00:20:15.252 --> 00:20:18.836
son parte de cualquier señal limitada en banda.

378
00:20:18.836 --> 00:20:20.798
Aun si construimos sintéticamente 

379
00:20:20.798 --> 00:20:23.508
algo que parece una onda cuadrada digital perfecta,

380
00:20:23.508 --> 00:20:26.206
sigue estando limitada al ancho de banda del canal.

381
00:20:26.206 --> 00:20:29.140
Recordemnos que la representación escalonada es engañosa.

382
00:20:29.140 --> 00:20:32.222
Lo que realmente tenemos aquí son muestras inatantáneas,

383
00:20:32.222 --> 00:20:36.148
y sólo una señal limitada en banda puede pasar por esos puntos.

384
00:20:36.148 --> 00:20:39.614
Lo único que hicimos cuando dibujamos la onda cuadrada aparentemente perfecta

385
00:20:39.614 --> 00:20:43.198
fue alinear los puintos dando la impresión 

386
00:20:43.198 --> 00:20:47.785
de que que no había ondulaciones si jugábamos al juego de conectar los puntos.

387
00:20:47.785 --> 00:20:49.449
Pero la señal original limitada en banda,

388
00:20:49.449 --> 00:20:52.742
incluyendo las ondulaciones, seguía estando allí.

389
00:20:54.004 --> 00:20:56.542
Y esto nos lleva a otro punto importante.

390
00:20:56.542 --> 00:20:59.550
Probablemente escucharon que la precisión temporal en una señal digital

391
00:20:59.550 --> 00:21:02.409
se limita a su tasa de muestreo; en otras palabras,

392
00:21:02.409 --> 00:21:05.140
que las señales digitales no pueden representar algo

393
00:21:05.140 --> 00:21:08.041
que cae entre medio de dos muestras...

394
00:21:08.041 --> 00:21:11.422
insinuando que los impulsos o ataques rápidos deben estar alineados

395
00:21:11.422 --> 00:21:14.473
exactamente con una muestra, o la temporización se desarma...

396
00:21:14.473 --> 00:21:16.219
o directamente desaparecen.

397
00:21:16.711 --> 00:21:20.820
A esta altura podemos ver fácilemnte por qué esto es erróneo:

398
00:21:20.820 --> 00:21:23.742
Nuevamente, nuestras señales de entrada están limitadas en banda.

399
00:21:23.742 --> 00:21:26.036
Y las señales digitales son muestras,

400
00:21:26.036 --> 00:21:29.340
no escalones, no puntos conectados.

401
00:21:31.572 --> 00:21:34.592
Podemos ciertamente colocar, por ejemplo, 

402
00:21:36.777 --> 00:21:39.337
el flanco ascendente de nuestra onda cuadrada limitada en banda

403
00:21:39.337 --> 00:21:42.004
donde queramos entre muestras.

404
00:21:42.004 --> 00:21:44.354
Quedará representada perfecamente

405
00:21:47.508 --> 00:21:50.218
y se reconstruye perfectamente.

406
00:22:04.620 --> 00:22:06.526
Igual que en el episodio previo,

407
00:22:06.526 --> 00:22:08.393
hemos cubierto un amplio rango de temas,

408
00:22:08.393 --> 00:22:10.868
y sin embargo apenas rascamos la superficie de cada uno.

409
00:22:10.868 --> 00:22:13.620
Como mínimo, mis pecados por omisión son mayores esta vez...

410
00:22:13.620 --> 00:22:16.286
pero este es un buen punto de llegada.

411
00:22:16.286 --> 00:22:17.833
O, tal vez, un buen punto de partida.

412
00:22:17.833 --> 00:22:18.708
Escarben más profundamente.

413
00:22:18.708 --> 00:22:19.710
Experimenten.

414
00:22:19.710 --> 00:22:21.374
Yo elijo mis demostraciones muy cuidadosamente 

415
00:22:21.374 --> 00:22:23.668
para ser sencillas y dar resultados claros.

416
00:22:23.668 --> 00:22:26.217
Pueden reproducir cada una de ellas por sus propios medios, si quieren.

417
00:22:26.217 --> 00:22:28.766
Pero, seamos realistas, algunas veces aprendemos más

418
00:22:28.766 --> 00:22:30.516
sobre un lindo juguete despanzurrándolo 

419
00:22:30.516 --> 00:22:32.553
y estudiando las piezas que van cayendo.

420
00:22:32.553 --> 00:22:35.230
Y está bien, somos ingenieros.

421
00:22:35.230 --> 00:22:36.350
Jueguen con los parámetros de las demostraciones,

422
00:22:36.350 --> 00:22:37.972
hackeen el código,

423
00:22:37.972 --> 00:22:39.774
planteen experimentos alternativos.

424
00:22:39.774 --> 00:22:40.692
El código fuente para todo,

425
00:22:40.692 --> 00:22:42.398
incluyendo la pequeña aplicación demo,

426
00:22:42.398 --> 00:22:44.361
está en Xiph.Org.

427
00:22:44.361 --> 00:22:45.940
En el curso de la experimentación,

428
00:22:45.940 --> 00:22:47.401
seguramente se encontrarán con algo

429
00:22:47.401 --> 00:22:49.950
que no esperaban ni pueden explicar.

430
00:22:49.950 --> 00:22:51.198
¡No se preocupen!

431
00:22:51.198 --> 00:22:54.537
Dejando la cháchara anterior a un costado, Wikipedia es fantásticca 

432
00:22:54.537 --> 00:22:56.788
precisamente para esta clase de búsqueda casual.


433
00:22:56.788 --> 00:22:59.956
Si ustedes realmente quieren comprender las señales a fondo,

434
00:22:59.956 --> 00:23:03.337
varias universidades tienen material avanzado en línea,

435
00:23:03.337 --> 00:23:07.380
Tales como los módulos 6.003 y 6.007 sobre Señales y Sistemas

436
00:23:07.380 --> 00:23:08.798
del MIT OpenCourseWare.

437
00:23:08.798 --> 00:23:11.593
Y, por supuesto, la comunidad está siempre aquí en Xiph.Org.

438
00:23:12.792 --> 00:23:13.929
Escarbando más o no,
 
439
00:23:13.929 --> 00:23:14.974
me quedé sin café, 

440
00:23:14.974 --> 00:23:16.436
así que hasta la próxima,

441
00:23:16.436 --> 00:23:19.316
¡Feliz hackeo!