Calculadora de ruido de cuantización y SNR de audio | De los bits a la SNR
Convierte profundidad de bits, tipo de dither y nivel de señal en SNR a escala completa, suelo de ruido, rango dinámico, SNR de la señal y número de niveles de cuantización. Una herramienta de cálculo para masterización y diseño de ADC/DAC cuando necesitas saber cuánto más silencioso es 24 bits frente a 16.
💡 Sobre esta herramienta
La SNR teórica de un convertidor PCM sale directamente de la fórmula de manual 6,02·n + 1,76 dB, donde n es la profundidad de bits. Parte de una onda senoidal a escala completa y modela el error de cuantización como ruido blanco de distribución uniforme. De ahí salen los valores que todo el mundo cita: 16 bits ≈ 98 dB y 24 bits ≈ 146 dB no se miden, se deducen de esa ecuación.
El punto que de verdad genera dudas es el dither. Añadirlo elimina la distorsión no lineal y correlacionada en señales de bajo nivel, pero el precio es un suelo de ruido más alto: unos 3,01 dB con RPDF (densidad rectangular) y unos 4,77 dB con TPDF (densidad triangular). Y si tu señal real está en −20 dBFS y no a fondo de escala, lo que importa es la distancia desde ese nivel hasta el suelo de ruido, no la cifra de portada a escala completa.
Esta calculadora muestra cuatro cosas a la vez: SNR a escala completa, suelo de ruido en dBFS, rango dinámico, SNR de la señal al nivel que elijas y el número de pasos de cuantización (2 elevado a n). Al mover un deslizador todas las cifras se actualizan, así puedes ver cómo cada bit extra aporta unos 6 dB y cuánto te cuesta exactamente activar TPDF.
🧐 Preguntas frecuentes
P. ¿De dónde sale el +1,76 dB?
R. Una senoidal a escala completa tiene un valor eficaz de pico/√2, y al comparar su potencia con el ruido de cuantización uniforme queda un factor de 1,5, es decir 10·log10(1,5) ≈ 1,76 dB. Con una onda cuadrada o ruido como señal de referencia, esa constante cambia.
P. ¿Debo leer el valor sin dither o el de TPDF? R. Para el rango dinámico teórico máximo de la tabla, lee sin dither. Si vas a exportar un máster real, cambia a TPDF —el dither que sustituye la distorsión de cuantización por ruido blanco— y toma como valor realista la cifra unos 4,77 dB inferior.
P. ¿Por qué la SNR de la señal es menor que la SNR a escala completa? R. La SNR de la señal es la distancia desde el nivel que has introducido (por ejemplo −20 dBFS) hasta el suelo de ruido. Toda señal por debajo de fondo de escala pierde justo esa cantidad de SNR, lo que sirve para estimar cuánto headroom de grabación puedes permitirte.
P. ¿Sirve para grabar en 32 bits flotante? R. No: estas cifras son de PCM entero (coma fija), incluida la fila de 32 bits. El 32 bits flotante usa una mantisa de 24 bits más un exponente, por lo que su rango dinámico efectivo se comporta distinto; lee los 194 dB del entero como algo separado del headroom en flotante.
P. ¿Más profundidad de bits siempre suena mejor? R. La SNR y el rango dinámico siempre crecen, pero en la banda audible 16 bits ya entierra el suelo de ruido en la mayoría del material. La verdadera ventaja de 24 bits es el headroom al grabar y editar, y evitar la acumulación de error a lo largo de muchas etapas de procesado.
📚 Datos Curiosos
La justificación rigurosa del dither la dieron Lipshitz y Vanderkooy: con TPDF (densidad de probabilidad triangular), el error de cuantización se vuelve estadísticamente independiente de la entrada, y tanto su media como su varianza permanecen constantes sin importar la señal. Esa independencia es todo el truco: a cambio de una subida mínima del suelo de ruido, eliminas por completo la fea distorsión correlacionada que afecta al audio de bajo nivel. Algunos ingenieros recuerdan que el hiss de la cinta analógica hacía ese mismo trabajo desde hace décadas, como un dither accidental.