Cuantización de una señal
Señal, tren de pulsos de muestreo, y señal muestreada y cuantizada — eligiendo la cantidad de bits y la frecuencia de muestreo, en vivo.
Cómo funciona
Elegí la cantidad de bits
Cada bit que sumás duplica la cantidad de niveles de cuantización disponibles.
Mirá la señal original
Arriba, con los niveles de cuantización marcados como líneas horizontales.
Mirá la señal cuantizada
Abajo, la misma señal "escalonada" al nivel más cercano — con más bits, se parece cada vez más a la original.
Qué es cuantizar una señal
Una señal analógica puede tomar infinitos valores posibles. Para representarla digitalmente con una cantidad fija de bits, hay que redondear cada valor al nivel discreto más cercano — eso es cuantizar.
M = 2 ^ bits · Resolución = rango / M · Error máximo = Resolución / 2Con bits igual a la cantidad de bits disponibles, se obtienen M niveles de cuantización posibles. Cuantos más bits, más angosto es cada escalón (mejor resolución), y menor el error de cuantización — la diferencia entre el valor real de la señal y el nivel que terminó representándola. Este error es inevitable en cualquier sistema digital: ni siquiera muestreando infinitamente rápido se elimina, porque depende exclusivamente de cuántos niveles de amplitud estén disponibles.
Es exactamente el mismo concepto que determina, por ejemplo, por qué un archivo de audio de 16 bits suena más fiel que uno de 8 bits: más bits, más niveles, menos error al representar cada muestra.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la cuantización de una señal?
Es el proceso de aproximar los infinitos valores posibles de una señal analógica a una cantidad finita de niveles discretos, para poder representarla con un código digital de una cantidad fija de bits.
¿Cuántos niveles de cuantización hay según la cantidad de bits?
M = 2 elevado a la cantidad de bits. Por ejemplo, con 3 bits hay 8 niveles posibles; con 8 bits, 256 niveles.
¿Qué es la resolución y el error de cuantización?
La resolución es el ancho de cada escalón entre niveles consecutivos. El error de cuantización es la diferencia entre el valor real de la señal y el nivel discreto más cercano, y su valor máximo es la mitad de la resolución.
¿Por qué más bits dan una señal cuantizada más fiel?
Porque al duplicar la cantidad de bits se duplica la cantidad de niveles disponibles, lo que reduce a la mitad el ancho de cada escalón — y por lo tanto, también a la mitad el máximo error de cuantización posible.