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El secreto del supermuestreo: ¿Por qué las altas frecuencias son tan críticas para la conversión digital?
En el campo del procesamiento de señales digitales, la tecnología de supermuestreo está cambiando silenciosamente nuestra experiencia de audio y vídeo. Especialmente en la aplicación de convertidores de digital a analógico (ADC) y convertidores de analógico a digital (DAC), esta tecnología no solo mejora la calidad de las señales digitales, sino que también mejora la eficiencia de la transmisión. En este entorno tecnológico que cambia rápidamente, es crucial comprender los mecanismos subyacentes de cómo funciona esta tecnología.
La esencia de la tecnología de supermuestreo es convertir señales digitales de baja profundidad de bits en señales digitales de alta calidad a una frecuencia de muestreo extremadamente alta.
Retos de la conversión digital
En el proceso de conversión digital, un desafío fundamental radica en cómo caracterizar correctamente las diversas características de las señales analógicas. Normalmente, la digitalización de una señal analógica transfiere directamente todo el ruido del sistema y la transmisión a la señal digital, lo que degrada la calidad del sonido con el tiempo. Para resolver este problema, los ingenieros tuvieron que encontrar mejores métodos digitales, como los ADC de tasa Nyquist. Este método está diseñado con una frecuencia de muestreo superior al doble de la frecuencia más alta de la señal, pero enfrenta la necesidad de componentes altamente precisos y complejos.
Ventajas del supermuestreo
En comparación con el método Nyquist, la estrategia de sobremuestreo es obtener resultados de profundidad de bits más bajos a una frecuencia de muestreo más alta. Un diseño de este tipo puede aportar múltiples beneficios, entre ellos:
La tecnología de modelado de ruido puede desplazar el ruido a áreas de alta frecuencia por encima de la respuesta de la señal y luego filtrar fácilmente esta parte del ruido usando un filtro de paso bajo.
El equilibrio entre frecuencia y resolución
Otra consideración importante es el equilibrio entre frecuencia y resolución. Al instalar un filtro de caída después del modulador, no solo se puede filtrar el ruido en la señal, sino que también se puede reducir la frecuencia de muestreo, aumentando así el rango de frecuencia representable y la resolución de la muestra. Este proceso es similar a una operación de promedio de tiempo, lo que permite integrar el flujo de datos muestreado rápidamente.
Mejora y cambio
En la historia de la conversión digital, una mejora muy influyente es la tecnología de supermuestreo combinada con retroalimentación secundaria. Esta tecnología fue propuesta por primera vez por De Jager en 1952 e introducida por Enos y sus colegas en 1962. El equipo da más detalles.
Moduladores de alto orden y cuantificadores multibit
Para los usuarios, los moduladores de alto orden no solo dan forma adicional al ruido, sino que también reducen efectivamente el ruido de cuantificación en la frecuencia de banda base. A medida que aumentan las tasas de muestreo, la configuración gamma se vuelve cada vez más importante. Este proceso nos permite lograr una calidad de sonido más precisa en la conversión digital.
Incluso si se trata de una modulación de bit unitario, su modulación de densidad de pulso (PDM) exhibe apropiadamente las características de una alta frecuencia de muestreo.
Perspectivas futuras
Hoy en día, la tecnología de supermuestreo no sólo se utiliza ampliamente en audio digital, sino que también está penetrando rápidamente en el vídeo digital y otros campos. A través de potentes circuitos digitales, esta tecnología continúa mejorando nuestra experiencia en medios digitales y allana el camino para futuras aplicaciones de nuevas tecnologías.
Con el avance de la tecnología, ¿podemos imaginar que habrá una experiencia de conversión digital más extrema en el futuro, incluso más allá de nuestra imaginación, creando un nuevo disfrute sensorial para los usuarios?
