decuantificar

La decuantificación es el proceso de reconstruir una señal analógica a partir de su representación digitalizada y escalonada. Cuando una señal analógica se convierte a formato digital, pasa por la cuantificación, que redondea cada muestra al nivel discreto más cercano. La decuantificación invierte esto: toma esos valores discretos enteros o de punto fijo y los convierte de nuevo en niveles continuos de voltaje o corriente que se aproximan a la forma de onda analógica original.

El decuantificador más básico es un convertidor de digital a analógico (DAC), que asigna un voltaje de salida analógico específico a cada código de entrada digital. Un DAC de 8 bits con una referencia de 5 voltios, por ejemplo, divide el rango de salida en 256 pasos de aproximadamente 20 milivoltios cada uno. Cuando la entrada digital cambia de 127 a 128, la salida salta un paso. Más bits significan una granularidad más fina: un DAC de 16 bits puede resolver hasta aproximadamente 76 microvoltios en el mismo rango de 5 voltios.

La decuantificación real siempre introduce un error de cuantificación, la brecha entre la señal reconstruida y la original verdadera. Este error aparece como ruido no deseado, siendo peor cuando el nivel de la señal es bajo. Para minimizarlo, los diseños a menudo utilizan sobremuestreo, decuantificando a una velocidad muchas veces mayor de lo necesario, y luego filtrando el exceso de contenido de alta frecuencia. Esto desplaza el ruido de cuantificación lejos de la banda de audio o de medición de interés, enterrándolo eficazmente donde importa menos.

Aplicación y artefactos

En audio, la decuantificación de datos de discos compactos (muestras de 16 bits, 44,1 kHz) debe reconstruir una onda de presión continua a partir de aproximadamente 44.000 instantáneas discretas por segundo. Los sistemas de audio profesionales a menudo utilizan DAC de 24 bits para una mayor precisión. En la medición industrial, una tarjeta de salida analógica de 12 o 16 bits decuantifica valores digitales almacenados o calculados para que los lazos de control analógicos puedan modular la velocidad del motor, la posición de la válvula o la corriente del calentador en respuesta a la retroalimentación del sensor.

Los errores de decuantificación se vuelven audibles o medibles cuando la longitud de la palabra digital es demasiado corta para el rango dinámico de la aplicación. Por el contrario, usar más bits de los necesarios desperdicia área de silicio y energía. El término en sí surgió de la teoría de la información: cuantificar significa mapear un rango continuo a símbolos discretos; decuantificar invierte ese mapeo, aunque la recuperación perfecta es imposible una vez que se ha descartado información.