¿Cómo transmite exactamente AM/FM tanto el tono como el volumen de la voz?

La voz tiene tono, es decir, frecuencia y volumen, que son dos flujos de datos analógicos separados.

No. La voz se transmite inicialmente como un "flujo" analógico de ondas de presión de sonido en el que la amplitud de variación de la presión del aire corresponde al volumen (en ese instante) y la tasa de cambio da el tono.

No hay tutorial... explica[s] cómo se transmiten ambos aspectos a través de esquemas de radio que aparentemente solo pueden tener un grado de variación,...

Los esquemas de modulación AM y FM son analógicos y se denominan analógicos porque la modulación es análoga ( adjetivo , comparable en ciertos aspectos, generalmente de una manera que aclara la naturaleza de las cosas comparadas) a la señal original: voz o música.

Pero también tengo curiosidad de por qué esta siguiente pregunta obvia que nunca parece surgir para las personas que hacen estos tutoriales y explicaciones, ni la respuesta se encuentra fácilmente allí, ya que he estado buscando infructuosamente.

Tal vez haya una oportunidad para ti allí cuando lo averigües.

Los tutoriales demuestran los resultados con señales sinusoidales porque de lo contrario sería imposible ver la modulación de una señal compleja en una escala razonable en un diagrama.

Figura 1. El análisis simplificado de AM estándar de Wikipedia describe un poco lo que está preguntando.

Observe en la ilustración que la forma de onda no es sinusoidal sino una forma de onda arbitraria. Observe también que la modulación de amplitud simplemente sigue la forma de onda de la señal. No hay mucho más. El micrófono convertirá la voz en una señal eléctrica analógica y el modulador también modulará la portadora de forma análoga.

Olvídese de la radio: ¿cómo cree que se transmite la voz a través de un cable, que solo tiene "voltaje", nuevamente, una sola variable?

El punto es que "tono" y "amplitud" son parámetros abstractos de una función de tiempo de un solo valor. De hecho, puede superponer muchas señales diferentes a diferentes frecuencias en un solo cable. Cada componente de una forma de onda tan compleja tiene su propia frecuencia, fase y amplitud, pero aun así podemos diferenciarlos.

Es posible convertir voltaje a amplitud en un transmisor de AM y convertirlo a frecuencia en un transmisor de FM. En ambos casos, el receptor puede volver a convertir la señal en una réplica de la misma forma de onda de voltaje que creó la modulación en primer lugar.

Entonces, si cree que la voz (y la música, para el caso) se puede transmitir a través de un cable, es una extensión simple para transmitirla como una señal de radio.

El sonido es solo una señal unidimensional variable en el tiempo. Los micrófonos esencialmente rastrean continuamente las variaciones en la presión del aire. En cualquier momento, este es un valor único. Este valor es lo que se 'modula' en la portadora.

Esta señal unidimensional variable en el tiempo transporta información tanto de volumen como de tono. En realidad, puede contener información sobre el volumen y el tono de muchas voces diferentes al mismo tiempo, o de muchos instrumentos musicales al mismo tiempo, etc., en este único valor variable en el tiempo.

La voz tiene tono, es decir, frecuencia y volumen, que son dos flujos de datos analógicos separados.

Hay más de dos, dependiendo completamente de cómo lo percibas/analices, y qué más está pasando en la pista. Podría haber cientos en una canción de My Bloody Valentine, las transmisiones tienen transmisiones y llegan a 11.

¿Qué pasa si los obligamos a todos a encajar en un flujo de datos?

Porque eso es exactamente lo que sucede cuando todas esas cosas entran en el medio del aire , que es el medio innato para todos los sonidos. Solo puede manejar un flujo de datos , por lo que la compresión es forzada.

Cuando colocamos un micrófono en ese aire y obtenemos una forma de onda, estamos obteniendo el único flujo de datos. Separar el trino entrecortado de Bilinda Butcher en el estribillo de lo que su MP-41 Phase Compressor (particularmente) le hizo a su guitarra entre los otros 16 pedales de efectos en la pila... Es imposible. Porque se ha perdido mucha singularidad en la compresión en ese flujo único.

Y, sin embargo, eso es la música, y nos encanta.

Este flujo microfonable es lo que se codifica en AM o FM. Eso es lo que te has estado perdiendo.

Estoy ignorando el estéreo , eso es un trato en sí mismo.

En un sistema AM simple, la señal transmitida es algo así como

y$m(t)$se llama la señal del mensaje .

En una radio AM, la señal del mensaje básicamente dice qué tan fuerte hay que empujar el cono del altavoz en cada instante de tiempo. Si la señal de audio es un solo tono,$m(t)$será en sí misma una sinusoide.

Si desea un tono más alto, aumente la amplitud de$m(t)$. Si desea un tono de mayor frecuencia, aumente la frecuencia de$m(t)$.

Y si quieres una señal de audio musical, sumas varios tonos con diferentes frecuencias y amplitudes, y los varías de forma melódica.

La voz tiene tono, es decir, frecuencia y volumen, que son dos flujos de datos analógicos separados.

"Tono"/"frecuencia", "sonoridad"/"amplitud". Esas palabras pertenecen a un modelo que construimos para comprender el sonido/la voz/la música y el oído humano. Pero muchos fenómenos se pueden modelar y comprender en diferentes niveles, a veces, en muchos niveles.

Otra forma de describir el sonido es con una sola cantidad, la presión del sonido , que varía con el tiempo. (Ver la respuesta de Dave Tweed ). La presión sonora es un concepto que pertenece a un nivel inferior/modelo más primitivo. También es la cantidad que transmite la modulación de radio AM o FM.

¿Por qué absolutamente nadie parece abordar esta pregunta evidente...?

En mi opinión, es muy común que los autores y educadores se concentren en enseñar un modelo particular de algún fenómeno y pierdan de vista el hecho de que existen otros modelos y otros niveles de comprensión. Alguien cuyo principal interés es comprender cómo el cerebro humano procesa el habla o la música puede tener una comprensión completamente diferente de lo que "realmente es" el sonido en comparación con alguien que está interesado en diseñar radios. Y, si ambos tienen la mente lo suficientemente cerrada, pueden tener una discusión acalorada sobre cuál de ellos tiene "razón".

Ninguno de los dos tiene razón. El sonido no es en realidad lo que ninguno de ellos dice que es. El sonido es simplemente lo que es, y tienen diferentes formas de entenderlo.

Aún no se menciona cómo FM hace esto. La cantidad de desviación de frecuencia de la frecuencia portadora corresponde a la amplitud. La frecuencia más alta es amplitud positiva, la frecuencia más baja es amplitud negativa. La tasa de cambio de la señal de FM corresponde a la frecuencia.

El artículo de Wiki incluye una imagen en movimiento tanto para AM como para FM.

https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_modulation

Se ha señalado que el nivel de la señal instantánea es solo una variable variable en el tiempo unidimensional. Entonces, ¿por qué molestarse con las señales sinusoidales? Porque tanto AM como FM se utilizan para transmitir una señal de banda limitada a través de una señal portadora de mayor frecuencia, y la señal de banda limitada más simple es una señal sinusoidal, ya que tiene una sola frecuencia. AM es bastante sencillo con respecto a su distribución de frecuencia (y puede duplicar la capacidad usando modulación de banda lateral), mientras que FM es bastante más confuso e involucra distribuciones de Rice, con la distribución de frecuencia dependiendo en parte de la profundidad de modulación.

De cualquier manera, la señal más simple para analizar la combinación de una frecuencia portadora y una señal de banda limitada sigue siendo una señal sinusoidal.

Además de las respuestas existentes que señalan el concepto erróneo fundamental sobre las señales en general, permítanme señalar algo. Usted escribe:

Casi todos los tutoriales sobre modulación AM/FM muestran la señal de modulación como algo así como un tono simple o una onda sinusoidal continua.

Sí, y eso está perfectamente bien sin pérdida de generalización gracias al teorema de Fourier , según el cual la mayoría de las señales que nos interesan se pueden expresar como una suma de senos.

La (casi) linealidad de nuestros dispositivos hace que sea admisible razonar sobre senos simples, lo que garantiza que las cosas funcionarán incluso en presencia de señales más complejas: la linealidad significa esencialmente que alimentar una suma de senos a un dispositivo es lo mismo que sumar el resultados de alimentar n senos a n dispositivos.

Estoy de acuerdo contigo en que hay dos componentes de información separados de las ondas de sonido, tono (frecuencia) y volumen (amplitud).

Como se muestra en la figura 1 de la respuesta de Transistor, la onda de sonido no solo varía en amplitud , sino que también varía en frecuencia . La amplitud del sonido, modula la amplitud de la portadora, mientras que su frecuencia modula la frecuencia de la portadora. Entonces, el portador también tiene ambos componentes de información de la onda de sonido. Después de demodular la portadora , se recuperan ambos componentes de información de la onda de sonido original.
Esperemos que esto aclare su malentendido sobre las capacidades del portaaviones y deje en claro que tiene dos (no uno) grados de variabilidad.