Linear Pulse Code Modulation

LPCM (del inglés Linear Pulse Code Modulation, en español «Modulación por Impulsos Codificados Lineal») es una forma específica de PCM en la que los niveles de cuantificación son linealmente uniformes, a diferencia de otros sistemas de codificación que emplean escalas logarítmicas como la Ley A o la Ley µ.

Definición y fundamentos

El PCM es el método estándar para representar señales analógicas en formato digital, mediante el muestreo de la amplitud de la señal a intervalos uniformes y su cuantificación al valor digital más cercano. En el caso del LPCM, esa cuantificación se realiza de forma lineal, manteniendo la fidelidad de la señal original sin compresión perceptual.

Sus principales parámetros técnicos determinan la calidad del audio:

Frecuencia de muestreo: 44,1 kHz (CD), 48 kHz (DVD), hasta 96 kHz o 192 kHz en equipos profesionales.
Profundidad de bits: 8, 16, 20 o 24 bits por muestra.
Número de canales: desde mono o estéreo hasta configuraciones multicanal como 7.1.

Tasa de bits y aplicaciones prácticas

La tasa de bits (bitrate) de LPCM depende directamente de la frecuencia de muestreo, la profundidad de bits y los canales de audio. Por ejemplo:

Audio estéreo (2 canales) a 48 kHz y 16 bits ≈ 1,54 Mbit/s.
Multicanal (8 canales) a 96 kHz y 24 bits ≈ 9,2 Mbit/s.

El LPCM es ampliamente utilizado en múltiples contextos:

Medios ópticos: es el formato base de CD de audio, y está definido dentro de los estándares de DVD y Blu-ray Disc.
Grabación profesional: en estudios de edición y masterización de audio.
Archivos informáticos: formatos como WAV o AIFF almacenan típicamente audio LPCM sin comprimir.
Interfaces digitales: usado en protocolos como AES3, S/PDIF o HDMI para transmitir audio sin compresión.

Historia

El método PCM fue inventado por el ingeniero británico Alec Reeves en 1937. El LPCM se popularizó en telecomunicaciones, medios ópticos y producción musical. En Japón, la cadena NHK desarrolló los primeros grabadores PCM en la década de 1960, Denon realizó las primeras grabaciones comerciales digitales hacia 1971.

La invención del disco compacto en 1982 consolidó el uso de LPCM en el mercado de consumo, con una frecuencia de 44,1 kHz y 16 bits por muestra.

Detalles técnicos adicionales

Teorema de Nyquist–Shannon: la frecuencia de muestreo debe ser ≥ 2 veces la frecuencia máxima de la señal.
Error de cuantificación: depende de la resolución en bits; puede mitigarse con técnicas de dithering.
Jitter de reloj: una sincronización deficiente degrada la calidad.
Relación señal-ruido: cada bit adicional añade ~6 dB de rango dinámico (16 bits ≈ 96 dB, 24 bits ≈ 144 dB teóricos).

Véase también

Referencias

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Datos: Q3241497

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[dup-1-69-2] 1 2 3 Watkinson, John (2013). The Art of Digital Audio. Focal Press. ISBN 978-0415661875 |isbn= incorrecto (ayuda).

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[6] «Pulse Code Modulation». Hydrogenaudio Knowledgebase. Consultado el 2 de septiembre de 2025.

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[8] Reeves, Alec H. (1938). Signal Communication System. Patente US2102671A.

[9] Galo, Steven (2002). Audio Technology and Digital Audio. Routledge. ISBN 978-0240516200 |isbn= incorrecto (ayuda).

[10] Shannon, Claude E. (1949). «Communication in the Presence of Noise». Proceedings of the IRE. doi:10.1109/JRPROC.1949.232969.

[11] Lipshitz, Stanley P. (1992). «Quantization and Dither: A Theoretical Survey». Journal of the Audio Engineering Society 40 (5): 355-375.

[12] Benjamin, Eric (1991). «Theoretical and Audible Effects of Jitter on Digital Audio Quality». Journal of the Audio Engineering Society 39 (6): 456-471.