Codificación y compresión
Antes de describir los sistemas de codificación y compresión, debemos detenernos en un breve análisis de la percepción auditiva del ser humano, para comprender por qué una cantidad significativa de la información que proporciona el PCM puede desecharse. El centro de la cuestión, en lo que a nosotros respecta, se basa en un fenómeno conocido como enmascaramiento.
El oído humano percibe un rango de frecuencias entre 20 Hz. y 20 Khz. En primer lugar, la sensibilidad es mayor en la zona alrededor de los 2-4 Khz., de forma que el sonido resulta más difícilmente audible cuanto más cercano a los extremos de la escala. En segundo lugar está el enmascaramiento, cuyas propiedades utilizan exhaustivamente los algoritmos más interesantes: cuando la componente a cierta frecuencia de una señal tiene una energía elevada, el oído no puede percibir componentes de menor energía en frecuencias cercanas, tanto inferiores como superiores.
A una cierta distancia de la frecuencia enmascaradora, el efecto se reduce tanto que resulta despreciable; el rango de frecuencias en las que se produce el fenómeno se denomina banda crítica (critical band). Las componentes que pertenecen a la misma banda crítica se influyen mutuamente y no afectan ni se ven afectadas por las que aparecen fuera de ella. La amplitud de la banda crítica es diferente según la frecuencia en la que nos situemos y viene dada por unos determinados datos que demuestran que es mayor con la frecuencia. Hay que señalar que estos datos se obtienen por experimentos psicoacústicos, que se realizan con expertos entrenados en percepción sonora, dando origen con sus impresiones a los modelos psicoacústicos.
Este que hemos descrito es el llamado enmascaramiento simultáneo o en frecuencia. Existe, asimismo, el denominado enmascaramiento asimultáneo o en el tiempo (ver apéndice 2), así como otros fenómenos de la audición que no resultan relevantes en este punto. Por ahora, centrémonos en la idea de que ciertas componentes en frecuencia de la señal admiten un mayor ruido del que generalmente consideraríamos tolerable y, por tanto, requieren menos bits para ser codificadas si se dota al codificador de los algoritmos adecuados para resolver máscaras.
La digitalización de la señal mediante PCM es la forma más simple de codificación de la señal, y es la que utilizan tanto los CD como los sistemas DAT. Como toda digitalización, añade ruido a la señal, generalmente indeseable. Como hemos visto, cuantos menos bits se utilicen en el muestreo y la cuantización, mayor será el error al aceptar valores discretos para la señal continua, esto es, mayor será el ruido. Para evitar que el ruido alcance un nivel excesivo hay que emplear un gran número de bits, de forma que a 44’1 Khz. y utilizando 16 bits para cuantizar la señal, uno de los dos canales de un CD produce más de 700 kilobits por segundo (kbps).
Como veremos, gran parte de esta información es innecesaria y ocupa un ancho de banda que podría liberarse, a costa de aumentar la complejidad del sistema decodificador e incurrir en cierta pérdida de calidad. El compromiso entre ancho de banda, complejidad y calidad es el que produce los diferentes estándares del mercado y formará la parte esencial de nuestro estudio.
Fuente: Apunte Técnicas de Multimedia y Audiovisuales de la U de Londres
