Modulación por impulsos codificados

Técnicas de modulación
Modulación analógica
Modulación digital
Espectro disperso
Ver también
[ editar datos en Wikidata]

La modulación por impulsos codificados (MIC o PCM por las siglas en inglés de Pulse Code Modulation) es un procedimiento de modulación utilizado para transformar una señal analógica en una secuencia de bits ( señal digital), método inventado por el ingeniero británico Alec Reeves en 1937 y que es la forma estándar de audio digital en computadoras, discos compactos, telefonía digital y otras aplicaciones similares. En un flujo MIC la amplitud de una señal analógica es muestreada regularmente en intervalos uniformes, y cada muestra es cuantizada al valor más cercano dentro de un rango de pasos digitales.

La modulación lineal por impulsos codificados (MLIC o LPCM por las siglas en inglés de Linear Pulse Code Modulation) es un tipo específico de MIC en la cual los niveles de cuantificación digital son linealmente uniformes. [1] Esto contrasta con las codificaciones de MIC en las cuales los niveles de cuantificación varían como función de la amplitud de la señal muestreada como en los algoritmos de Ley A y Ley Mu. Aunque MIC es un término general, es a menudo usado para describir señales codificadas de manera lineal como en MLIC.

Los flujos de MIC tienen dos propiedades básicas que determinan su fidelidad a la señal analógica original: la frecuencia de muestreo, es decir, el número de veces por segundo que se tomen las muestras; y la profundidad de bit,[2] que determina el número de posibles valores digitales que puede tomar cada muestra.

Historia

En la historia de las comunicaciones eléctricas, la primera razón para muestrear una señal era poder intercalar muestras de diferentes orígenes telegráficos y enviarlas por un único cable. La multiplexación por división de tiempo (TDM) telegráfica fue lograda en 1853, por el inventor estadounidense Moses Gerrish Farmer. El ingeniero eléctrico Willard M. Miner, en 1903, usó un conmutador electromecánico para la multiplexación por tiempo de diversas señales telegráficas y también aplicó esta tecnología a la telefonía. [3] Obtuvo conversaciones inteligibles de canales muestreados a una tasa por encima de 3500 a 4300 Hz, pero el desempeño era insatisfactorio a menos de esta velocidad. Esto era TDM, pero con modulación por amplitud de pulsos en vez de MIC.

En 1920, el sistema de transmisión de imágenes por cable Bartlane, llamado así por sus inventores los británicos Harry Guy Bartholomew y Maynard Leslie Deedes McFarlane, [6] en menos de tres horas, eran decodificadas en el receptor utilizando impresoras de telégrafo que tenían los tipos de letra adecuados. Pero la primera transmisión de una imagen fija que se considera digital, ocurrió en 1957 cuando Russell Kirsch procesó a través de la computadora SEAC (Standards Eastern Automatic Computer) del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos, una imagen de su hijo de 3 meses de 176 X 176 píxeles. Esta tecnología, con sus mejoras, sería usada por la NASA en la década siguiente para la transmisión de imágenes usadas en teledetección.

El 30 de noviembre de 1926 se le concedió al inventor estadounidense Paul M. Rainey, de Western Electric, la patente de un sistema telegráfico de facsímil que transmitía su señal usando MIC de 5 bits, codificados por un convertidor análogo-digital optomecánico. [9] La MIC en los años 1950 usaba, para codificar, un tubo de rayos catódicos con una malla perforada. Tal como en un osciloscopio, el haz era barrido horizontalmente a una tasa de muestreo determinada, mientras la deflexión vertical era controlada por la señal analógica de entrada, haciendo que el haz pasara a través de porciones altas o bajas de la malla. La malla interrumpía el haz, produciendo variaciones de corriente en código binario. Esta malla fue perforada para producir señales binarias en código Gray en lugar de usar el sistema binario natural.

Además de su uso en telecomunicaciones, el sistema MIC comenzó a ser usado para la grabación y producción musical. En 1967, ingenieros del laboratorio de investigación técnica de la NHK (Corporación Radiodifusora de Japón) desarrollaron un grabador MIC monaural de audio y, dos años después, habían desarrollado otro de dos canales que muestreaba el audio a 32 KHz de frecuencia y con resolución de 13 bits grabando las señales en un grabador de cinta de video de exploración helicoidal. Entre 1969 y 1971, la empresa japonesa Denon alquiló un grabador estéreo de NHK para realizar grabaciones experimentales que condujeron a las primeras grabaciones comerciales realizadas digitalmente: los álbumes "Something" del saxofonista de jazz estadounidense Steve Marcus y "The World of Stomu Yamash'ta" del músico y compositor japonés Stomu Yamashta, ambas producidas en 1971. Los resultados de estas grabaciones, hicieron que Denon diseñara sus propios equipos PCM basados en grabadores de video, de 8 canales de audio muestreados a 47,25 KHz con resolución de 13 bits. Estos equipos fueron llevados a estudios de Japón, Francia y Estados Unidos para realizar grabaciones comerciales. [10]

En el Reino Unido, la corporación británica BBC también experimentó el uso de la tecnología MIC con el desarrollo de un sistema de 13 canales de audio, realizado en 1972 para mejorar el audio de sus transmisiones televisivas. Este sistema siguió usándose hasta 10 años después. [14] Tampoco pudo competir la empresa 3M, ya que los sistemas de estas compañías no usaban, como los diseñados por Sony, grabadores de video para almacenar la música digitalizada, que eran más prácticos.

En Japón, Sony desarrolló su primer procesador digital de audio para uso casero, el modelo PCM-1 al cual siguió el modelo PCM-1600, presentado en marzo de 1978 y que usaba un grabador de video en formato U-Matic. [15] En la actualidad, con la introducción de la informática, los equipos MIC de grabación de audio ya no usan cintas sino los discos duros de computadora para grabar desde 1 hasta varios canales, usando hardware tal como tarjetas de sonido, micrófonos de alta calidad y consolas de mezcla junto con componentes de software comerciales o libres para la grabación, edición y masterización del audio. Sistemas como éstos son los desarrollados por Creative Labs ( Sound Blaster), Sony (Acid Pro), The Ardour Community ( Ardour), Audacity Team ( Audacity), Steinberg ( Cubase), Adobe Systems ( Audition) y Avid Technology ( Pro Tools), entre otras organizaciones comunitarias y privadas.

Other Languages