Post on 18-Jul-2020
EL SONIDO DIGITAL
1. El sonido.
1.1. ¿Qué es el sonido?1.2. Magnitudes físicas del sonido.1.3. Relación entre las magnitudes físicas de la onda sonora y las
cualidades del sonido.
2. Captura y digitalización del sonido.
3. Características del sonido digital.
4. Cálculo del tamaño de un archivo de audio.
5. Los distintos formatos de audio.
5.1. WAV (Waveform audio file format)
5.2. MIDI (Musical Instrument Digital Interface)
5.3. CDA (Compact Disc Audio)
5.4. FLAC (Free Lossless Audio Codec)
5.5. MP3 5.6. WMA Windows Media Audio
5.7. AAC (Advanced Audio Coding)
5.8. OGG VORBIS. 5.9. REAL AUDIO (RM).
1 de 12
EL SONIDO DIGITAL
1. El sonido.
1.1. ¿Qué es el sonido?. El sonido, es la vibración de las partículas del aire que son captadas por nuestro
oído y crea una sensación en nuestro cerebro.
La vibración del aire, describe un movimiento ondulatorio que se caracteriza por
unas magnitudes físicas: la frecuencia, la amplitud, la longitud de onda, etc.
Estas magnitudes físicas permiten definir las cualidades del sonido: distintos tonos,
timbres y duración de los sonidos.
2 de 12
EL SONIDO DIGITAL
1.2. Magnitudes físicas del sonido. Las principales magnitudes físicas que permiten diferenciar y clasificar las ondas
sonoras son: la amplitud, la longitud de onda, la frecuencia y el período.
- L a a m p l i t u d : e s l a d i s t a n c i a d e s d e e l p u n t o m á s a l t o d e l a o n d a ( d e s d e l a c r e s t a )
hasta la base de la onda.
3 de 12
EL SONIDO DIGITAL
- La longitud de onda: La longitud de onda es la distancia entre dos crestas o
valles seguidos.
- La frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad
de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. La frecuencia se mide en
hercios (Hz) o c/s.
1 Hz = 1 / s
Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos
repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:
f = 1 / T
Donde T, es el periodo de la señal, o tiempo que tarda en repetir un ciclo
4 de 12
EL SONIDO DIGITAL
Los humanos oímos frecuencias que van desde los 20 Hertz (los mas graves)
hasta los 20000 Hertz (los mas agudos). Sin embargo con el pasar de los años
las personas vamos perdiendo audición y esa brecha se acorta. La voz humana
varía desde los 1000 a los 2000 Hertz.
Los sonidos se pueden clasificar según estas frecuencias en Graves, Medios y
Agudos:
de 20hz a 250hz = GRAVES
de 250hz a 5000hz = MEDIOS
de 5000hz a 20000hz= AGUDOS
- El periodo: es el tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la onda.
Es la inversa de la frecuencia.
5 de 12
EL SONIDO DIGITAL
1.3. Relación entre las magnitudes físicas de la onda sonora y las cualidades del sonido
Ya hemos visto en el apartado anterior, algunas gráficas, que nos muestran como se
traducen las magnitudes físicas de la onda sonora, en cualidades del sonido, por
ejemplo, a mayor frecuencia de la onda sonora, los sonidos serán mas agudos.
La relación entre las magnitudes físicas de la onda sonora y las cualidades del
sonido son las siguientes:
6 de 12
EL SONIDO DIGITAL
2. Captura y digitalización del sonido
Desde que el cantante genera una onda sonora con su voz (al vibrar sus cuerdas
vocales) hasta que llega a nuestros oídos a través de los auriculares, ocurren una
serie de procesos que conocemos como captura y digitalización del sonido.
Los procesos son los siguientes:
a) El cantante emite una señal sonora analógica que se transmite por el aire.
b) Un micrófono recoge esas vibraciones y las convierte en una señal eléctrica
que se transmite a un equipo electrónico mediante un cable o wifi.
c) Un equipo electrónico codifica esa señal eléctrica analógica en información
binaria de 0 y 1 (recuerda que cuando hablamos de sonido digital establecemos
que la información de la onda, la podemos guardar como información binaria de
0 y 1) que puede ser tratada en el equipo y se puede almacenar en cualquier
soporte digital.
d) Un equipo reproductor digital descodifica la información binaria y la convierte
en una información eléctrica que transmite por cable a los auriculares.
e) Los auriculares vibran en función de la señal eléctrica que reciben. Esta
vibración es la que detecta nuestro oído y hace que podamos escuchar al
cantante.
Como ya hemos dicho, para capturar el sonido, necesitamos un micrófono
conectado a nuestro ordenador, pero también necesitamos un programa que nos
permita almacenar el sonido que capture el micrófono de forma digital.
7 de 12
EL SONIDO DIGITAL
La grabadora de sonidos, es una herramienta incluida en los sistemas operativos
que graba en formato digital las vibraciones que captura el micrófono.
3. Características del sonido digital
Las principales características del sonido digital son las siguientes:
- Frecuencia de muestreo: Es el número de muestras por segundo que se toma
de un sonido analógico para convertirlo en digital. Nos da una idea de la calidad
del sonido digital. Un sonido digital con calidad CD tiene una frecuencia de
muestreo de 44100 Hz. O lo que es lo mismo 1/44100 = 22,67 µs en tomar una
muestra.
- Canales: Es el número de pistas que componen el sonido. Un sonido mono tiene
una pista, el sonido estéreo tiene dos pistas, y un sonido 5.1 tiene 5 pistas.
- Tamaño de la muestra: Indica la cantidad de bits de información que ocupa
cada muestra. Una calidad de CD audio tiene 16 bits
4. Cálculo del tamaño de un archivo de audio.
El tamaño o peso de un archivo de audio sin comprimir se puede calcular
conociendo los segundos que dura el archivo, la frecuencia de muestreo, los canales
o pistas y el tamaño de la muestra. La fórmula que los relaciona es la siguiente:
Tamaño = Frecuencia x Canales x Tamaño muestra x Duración (sg)
El tamaño de los archivos de audio se puede reducir si empleamos formatos de
compresión: sin embargo, no cumplirían este cálculo matemático.
Ejemp:
8 de 12
EL SONIDO DIGITAL
5. Los distintos formatos de audio
Existen multitud de formatos de audio y sus extensiones dependen del algoritmo de
compresión que se ha utilizado para convertir el sonido analógico en sonido digital.
Podemos diferenciar los formatos de audio en tres tipos: Sin compresión,
compresión sin pérdidas y compresión con pérdidas.
- Sin compresión: guardan toda la información de la onda grabada, y por lo tanto,
tienen alta calidad, pero también gran peso de archivo.
- Compresión sin pérdidas: Utilizan algoritmos para ahorrar en el tamaño del
archivo, pero almacenan toda la información de audio disponible, por lo que
mantienen muy buena calidad a pesar de reducir ligeramente el tamaño de los
archivos.
- Compresión con pérdidas: Eliminan la parte de información del archivo de
música que es innecesaria por no ser captada por el oído humano. Esto hace
que ocupen menos espacio, pero también que pierdan calidad y no sea posible
volver a tener el archivo original, puesto que se perdió información al comprimirlo.
Los formatos de audio más utilizados son los siguientes:
5.1. WAV (o WAVE), apócope de Waveform audio file format, es un formato de
audio digital normalmente sin compresión de datos desarrollado y propiedad
de Microsoft y de IBM que se utiliza para almacenar sonidos en el PC, admite
archivosmono y estéreo a diversas resoluciones y velocidades de muestreo, su
extensión es .wav.
En Internet no es popular, fundamentalmente porque los archivos sin
compresión son muy grandes. Son más frecuentes los formatos comprimidos
con pérdida, como el MP3 o el Ogg Vorbis. Como éstos son más pequeños, la
transferencia a través de Internet es mucho más rápida.
5.2. MIDI (Musical Instrument Digital Interface) es un protocolo de comunicación
entre instrumentos musicales digitales y el ordenador. Un archivo midi
procesa información del instrumento que se toma (la forma y el momento en
9 de 12
EL SONIDO DIGITAL
que se debe tocar) pero no lo hace sobre la forma de la onda de sonido, como
ocurre en los archivos wav, sino que simplemente es información sobre notas
musicales reproducidas en un periodo de tiempo. La extensión de archivos
que se utiliza es la .mid. Los programas editores de onda no trabajan este tipo
de archivos.
5.3. CDA (Compact Disc Audio): Es el sistema que se utiliza para grabar música
en un CD. Es una variante del formato WAV. El audio se registra con una
frecuencia de muestreo de 44100 muestras por segundo (y por canal), con
una resolución de cuantificación de 16 bits.
La música se graba toda seguida (secuencialmente), sin separar la
información en pistas y sectores, por esa razón no es un formato que se
pueda utilizar para guardar la música en un archivo del PC. Para guardar la
música de un CD en un PC hay que convertir la información al formato wav
sin pérdidas, esto es PCM 44100 y 16 bits para obtener la misma calidad que
en un CD.
Los equipos de música domésticos reconocen este tipo de archivos y por eso
reproducen los CD musicales comerciales, aunque los equipos más actuales
reproducen otro tipo de archivos como los MP3.
5.4. FLAC (Free Lossless Audio Codec) Se trata de un novedoso formato de audio
comprimido sin perdidas. Gracias a su algoritmo libre permite comprimir un
archivo de audio hasta la tercera parte del tamaño original y al mismo tiempo,
mantener toda la información necesaria para poder restaurar los archivos de
audio a su versión original.
Para poder reproducir un archivo con extensión .flac en nuestro ordenador,
debemos instalar el códec FLAC, aunque existen muchos programas que
convierten FLAC a MP3. En los dispositivos móviles también aparecen
aplicaciones capaces de reproducir este formato.
5.5. MP3 es un formato de compresión de audio digital patentado que usa
un algoritmo con pérdida para conseguir un menor tamaño de archivo. Es un
formato de audio común usado para música tanto en ordenadores como
en reproductores de audio portátil. la tecnología de compresión se basa en
algoritmos matemáticos complejos y elimina la parte del sonido que el oído
humano no es capaz de diferenciar. El resultado de esto son archivos que
10 de 12
EL SONIDO DIGITAL
ocupan una doceava parte que su original wav y cuyas perdidas de calidad
son imperceptibles para el odio humano.
La importancia del MP3 radica en el escaso tamaño de sus archivos wav ha
permitido su descarga por Internet, el almacenamiento de grandes cantidades
de música en soportes portátiles y la posibilidad de volver a reconstruir el
archivo wav original sin pérdidas aparentes.
5.6. WMA Windows Media Audio, es una tecnología de compresión de
audio desarrollada por Microsoft. En nombre puede usarse para referirse
al formato de archivo de audio o al códec de audio. Es software propietario que
forma parte de Windows Media y está incluido en sus sistemas operativos.
Este formato de audio compite directamente con el MP3 y ya se incluye en
muchos reproductores domésticos y portátiles. Entre sus principales
características destacan un amayor calidad que el MP3 en similares ratios de
compresión y la información del autor anadida, que evita el tráfico ilegal de
música.
5.7. AAC (Advanced Audio Coding) es un formato informático de señal
digital audio basado en un algoritmo de compresión con pérdida, un proceso
por el que se eliminan algunos de los datos de audio para poder obtener el
mayor grado de compresión posible, resultando en un archivo de salida que
suena lo más parecido posible al original. Es de los mismos desarrolladores
del MP3
Debido a su excepcional rendimiento y la calidad, la codificación de audio
avanzada (AAC) se encuentra en el núcleo del MPEG-4, 3GPP y 3GPP2, y es
el códec de audio de elección para Internet, conexiones inalámbricas y de
radio difusión digital.
Este formato AAC ha sido elegido por Apple como formato principal para
los iPods y para su software iTunes. También es utilizado en otras
aplicaciones por Ahead Nero, Winamp y Nintendo DSi.
Su rendimiento es mayor que el de los archivos MP3, puesto que tienen un
menor peso de archivos con mayor calidad y admite hasta 48 pistas de audio
en lugar de las dos pistas del estéreo. Se puede presentar en archivos con
distintas extensiones como .m4p, .m4a y .m4v
5.8. OGG VORBIS . Es un códec o algoritmo de compresión de audio con pérdidas
que se incluye en el formato OGG de vídeo. Fue desarrollado por la
11 de 12
EL SONIDO DIGITAL
Fundación Wip.org y al igual que todos los productos de esta fundación tiene
carácter libre y gratuito. Supera en calidad a los mencionados anteriormente,
pero no está introducido en la electrónica de consumo. Este formato es el
utilizado por las principales plataformas de reproducción de música on-line,
como Spotify o Jamendo.
5.9. REAL AUDIO (RM). Es un formato de audio utilizado para la reproducción en
tiempo real desde Internet. El archivo reproducido no es descargado
completamente en el ordenador cliente, sino que descarga un
direccionamiento a la localización del archivo en el servidor. Para poder
reproducir el archivo se debe tener instalado el reproductor RealPlayer y
conexión en red con el servidor de la música.
12 de 12