Analógico a Digital

Detrás de toda implementación de voz o video sobre IP hay un concepto inicial que es el de la conversión de analógico a digital.
La realidad es analógica
En principio es preciso tener claro que nuestra realidad sensorial es de tipo analógica.
Cuando señalamos que una "señal" (en nuestro caso un sonido o un color) es una realidad analógica, estamos refiriéndonos a una variable que puede tomar infinitos valores posibles. Si esto lo pasamos a términos matemáticos deberíamos decir que la realidad analógica se puede representar a través de variables continuas.
Para continuar nuestro ejemplo, el tono o el volumen de la voz humana pueden tener una cantidad infinita de variaciones posibles. Del mismo modo, entre el blanco y el negro hay infinitos colores diferentes posibles.
De esta manera, si representamos p.e. la voz humana sobre dos ejes x/y, tendremos una representación de este tipo:

La versión digital de la realidad
En la segunda mitad del siglo pasado, de la mano de la introducción de los sistemas electrónicos de cálculo se introdujo el concepto de digital.
Decimos que una señal es "digital" cuando asume valores discretos (no continuos) que pueden ser representados utilizando notación binaria (1s y 0s). Como la señal que representamos puede tener mayor o menor variabilidad, podemos querer representarla con mayor o menor precisión. Para tener mayor precisión requerimos de mayor cantidad de valores discretos. Como los valores discretos se representan en notación binaria, la cantidad de valores discretos ha de ser siempre una potencia de dos: 2, 4, 8, 16, 64, 128, 256...
De esta manera, la representación digital de la señal análogo de arriba, podría ser la siguiente:

Desde otra perspectiva, una señal analógica posee valores posibles para cada instante del tiempo transcurrido por infinitesimal que sea. Una señal digital, en cambio, sólo posee valores definidos para ciertos instantes en el tiempo; cada uno de esos instantes está separado por un intervalo regular de tiempo. Una señal digital no posee toda la información de la realidad, sino sólo "muetras" tomadas cada intervalos regulares de tiempo.


La conversión de analógico a digital
Para poder transmitir voz o video sobre redes de datos, es preciso antes convertir la señal analógica original en una señal digital. El proceso de conversión de una señal analógica a digital recibe el nombre de "digitalización".
Este proceso de digitalización puede sintetizarse en 4 pasos:

• Muestreo.
  Procedimiento por el cual se realiza una captura periódica del valor de la señal analógica.
• Cuantificación.
  Procedimiento para asignar un valor numérico a cada una de las muestras capturadas.
• Codificación.
  En la codificación se representa el resultado del procedimiento de cuantificación en formato binario. Por ejemplo, si utilizamos 8 dígitos binarios (8 bits) para representar un punto, este punto puede tomar  256 diferentes valores posibles.
• Opcionalmente, se puede aplicar compresión.
  Su propósito es reducir el número de bits que se deben transmitir para representar la señal analógica original.

Por ejemplo, un método común de conversión de voz a una señal digital (sin aplicar compresión) se basa en tomar 8000 muestras por segundo, representando cada una de esas muestras con 8 dígitos binarios (8 bits = 1 Byte). Esto genera un flujo de 64000 bits por segundo, o lo que es lo mismo, 64 Kbps. Esta es la base del canal digital de voz que recibe la denominación de DS0.


Los procesos de digitalización son complejos y requieren un estudio pormenorizado. Mi intención en este breve artículo es dar una muy rápida y simple aproximación al tema y brindar un panorama general de los elementos involucramos.

Cualquier comentario o consulta que consideres importante respecto a este tema,
 incorporalo a continuación en forma de comentario.
Muchas gracias.
Oscar Gerometta