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martes, 21 de abril de 2015

QUÉ ES EL SONIDO

El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas, generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras que se producen cuando las oscilaciones de la presión del aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.
                                       

CUALIDADES DEL SONIDO:

-La altura: Depende de la frecuencia, que es el número de vibraciones por segundo. Cuantas más vibraciones por segundo, el sonido es más agudo y cuantas menos vibraciones por segundo, el sonido es más grave. Cuanto más corta, fina y tensa esté una cuerda, más agudo será el sonido que produzca y viceversa.
-La duración: Está en relación con el tiempo que permanece la vibración y se representaría gráficamente
-La intensidad o volumen: Está en relación con la fuerza con que hubiésemos pulsado la cuerda. Su unidad de medida es el decibelio (dB). Cada incremento de 10 dB nuestro oído lo percibe como el doble de intensidad. A partir de 120 dB entraríamos en el umbral del dolor.
-El timbre: Es la cualidad que permite distinguir entre los distintos sonidos de los instrumentos o de las voces, aunque interpreten exactamente la misma melodía. El timbre de los distintos instrumentos se compone de un sonido fundamental, que es el que predomina (siendo su frecuencia la que determina la altura del sonido), más toda una serie de sonidos que se conocen con el nombre de armónicos.

Propagación del sonido: La propagación del sonido está sujeta a algunos condicionales. La transmisión de sonido requiere la existencia de un medio material donde la vibración de las moléculas es percibida como una onda sonora. En la propagación en medios como el aire, la propagación implica que en algunas zonas las moléculas de aire, se juntan y en otras zonas se alejan. En fluidos altamente incompresibles como los líquidos las distancias se ven muy poco afectadas pero se manifiesta en forma de ondas de presión. La velocidad de propagación de las ondas sonoras en un medio depende de la distancia entre las partículas de dicho medio, por tanto, es en general mayor en los sólidos que en los líquidos y en estos, a su vez, que en los gases. En el vacío no puede propagarse el sonido, por tanto las explosiones realmente no son audibles en el espacio exterior.

Magnitudes físicas del sonido: Como todo movimiento ondulatorio, el sonido puede representarse mediante la Transformada de Fourier que se pueden caracterizar por las mismas magnitudes y unidades de medida que a cualquier onda de frecuencia bien definida: Longitud de onda (λ), frecuencia (f) o inversa del período (T), amplitud y fase. Esta descomposición simplifica el estudio de sonidos complejos ya que permite estudiar cada componente frecuencial independientemente y combinar los resultados aplicando el principio de superposición, que se cumple.

Velocidad del sonido: En el aire, el sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C, la presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una humedad relativa del aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de la presión del aire. La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando el sonido se desplaza en los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se debe a que las partículas en los sólidos están más cercanas.

TIPOS DE SONIDO: Analógico y Digital

SONIDO ANALÓGICO:
Se refiere, en general, a una serie de valores que varían a lo largo del tiempo en forma continua y se pueden representar en forma de ondas.
El sonido analógico es, por tanto, una función continua. Se lo llama analógico porque imita o es análogo de su señal original. Este término se usa como antónimo de digital.
Este tipo de sonido se reproduce y guarda a través de procesos electrónicos. En estos casos, las vibraciones de las ondas sonoras captadas por un micrófono se transforman en señales eléctricas. Estos impulsos eléctricos llegan al dispositivo analógico de grabación a través de un cable.


SONIDO DIGITAL:


El sonido digital es toda aquella señal sonora, que se reproduce, guarda y edita en términos numéricos discretos. 
La señal analógica se codifica a través del sistema binario.
En el sistema binario cualquier valor puede ser representado en términos de 1 y 0. Todas las vibraciones producidas por el aire son transformadas en señales eléctricas y éstas en combinaciones de 1 y 0. Esta codificación se produce utilizando un convertidor de señal conocido como sampler.



TRANSFORMACIÓN DE SONIDO ANALÓGICO EN DIGITAL

La conversión analógica-digital (CAD) consiste en la transcripción de señales analógicas en
señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.

Digitalizar audio es el proceso mediante el cual el sonido analógico se convierte en una secuencia de dígitos (1 y 0) a través del sistema binario. A este proceso se le llama muestreo.

Existen varias maneras de transformar el sonido analógico en sonido digital. La más común es la captación del sonido digital mediante un micrófono. Este dispositivo recoge las vibraciones sonoras a través de una membrana, las vibraciones son transmitidas a un ordenador mediante un cable y éste las digitaliza a través de la placa de sonido.

  • Muestreo: El muestreo consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda. La velocidad con que se toma esta muestra, es decir, el número de muestras por segundo, es lo que se conoce como frecuencia de muestreo. En conclusión, consiste en obtener muestras de la señal de audio analógica en intervalo de tiempo constantes registrando la amplitud de la señal en cada uno de esos instantes.
  • Retención: Las muestras tomadas han de ser retenidas (retención) por un circuito de retención, el tiempo suficiente para permitir evaluar su nivel (cuantificación). Desde el punto de vista matemático este proceso no se contempla, ya que se trata de un recurso técnico debido a limitaciones prácticas, y carece de modelo matemático.
  • Codificación: Consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario. El código binario es el más utilizado, pero también existen otros tipos de códigos que también son utilizados. en el proceso de cuantificación se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras. Consiste en asignar un margen de valor de una señal analizada a un único nivel de salida.


MAGNITUDES FUNDAMENTALES DE UN SONIDO DIGITAL

  • Número de canales: Es el número de pistas que componen un archivo de sonido digital. Si consta de un solo canal se dice que es mono, y si son dos canales se llama estéreo, pero puede que haya varios, como el caso de seis u ocho que se llama     multicanal.
  • Frecuencia de muestreo: Es el numero de muestras que se toman por intervalo de tiempo. Determina la calidad percibida, ya que a mayor frecuencia de muestreo, mayor es la fidelidad del sonido obtenido respecto a la señal de audio.
  • Número de bits por muestra: Es el número de bits que se utiliza para representar cada muestra.

                                           

   
                                            
                                             MUESTREO DIGITAL DE UNA SEÑAL DE AUDIO

CAPTURA Y REPRODUCCIÓN DE AUDIO. DISPODITIVOS

El sonido digital no pierde calidad al copiarlo o reproducirlo:

Los micrófonos son dispositivos capaces de recoger las ondas analógicas y convertirlas en señales eléctricas. El ordenador contiene una tarjeta de sonido que realiza el proceso de digitalización transformando esa señal eléctrica en información binaria. Además, el ordenador necesita un software específico para grabar en formato digital los impulsos capturados por el micrófono y que llegan posteriormente a la tarjeta de audio; por ejemplo, la grabadora de sonidos de Windows.

                                                 

Los dispositivos de captura son todos los elementos que contienen un micrófono: desde el ordenador hasta los dispositivos móviles y las grabadoras digitales.


Para reproducir de nuevo el sonido, el ordenador realiza el proceso inverso: descodifica la información binaria y la convierte en señales eléctricas que se transmite a los auriculares o altavoces; éstos reciben la señal eléctrica y la convierten en impulsos o vibraciones que nuestro oído detecta.

Los dispositivos de reproducción de audio son todos los elementos que contienen una salida de audio para altavoces o auriculares: reproductores de CD, reproductores MP3, iPod, el propio ordenador, etc...



  
                                         

miércoles, 15 de abril de 2015

CÓDECS DE AUDIO

Un códec (abreviatura de "codificador-decodificador") de audio es una especificación bien desarrollado software o hardware que incluye un conjunto de algoritmos que permiten codificar y decodificar los datos auditivos, lo cual significa reducir la cantidad de bits que ocupa el fichero de audio. 

Sirve para comprimir señales o ficheros de audio con el objetivo de que ocupen el menor espacio posible, consiguiendo una buena calidad final, y descomprimiéndolos para reproducirlos o manipularlos en un formato más apropiado.

Existen multitud de códecs de audio, y cada uno da lugar a un formato distinto. Los distintos sistemas operativos son capaces de reproducir sus formatos propios, de modo que hay que instalar códecs adicionales para reproducir el resto de los formatos.

  • CICLO DE DESARROLLO DE LOS CÓDECS:
Un ciclo de desarrollo es el período que transcurre desde un estándar tecnológico hasta el   desarrollo de nuevas herramientas más complejas.
Para los nuevos códecs se busca que tengan un sistema de compresión inteligente, y que sean capaces de adaptarse al tipo de contenido de las imágenes y que generen una tasa de bits cada vez menor para ofrecer un mismo nivel de calidad.
  • MEJORA EN EL FUNCIONAMIENTO DE CÓDECS:
Los sistemas de compresión de vídeo digital se basan en una estructura común: extraen la información redundante de las imágenes. Los sistemas llevan a cabo aproximaciones de la señal, con el fin de poder reducir el bitrate de la señal al ser transmitida. Por último el sistema se encarga de encontrar el modo más eficiente para poder enviar todos estos datos.





FORMATOS DE ARCHIVO DE AUDIO

Un formato de audio es un contenedor multimedia que guarda una grabación de audio.
Lo que hace a un archivo distinto del otro son sus propiedades, cómo se almacenan los datos, sus capacidades de reproducción, y cómo puede utilizarse un archivo en un sistema de administración de archivos (etiquetado).
Hay tres grupos principales de formatos de archivo de audio:
  • WAV (Waveform Audio Format): Normalmente sin compresión de datos desarrollado y propiedad de Microsofty de IBM que se utiliza para almacenar sonidos en el PC, admite archivos mono y estéreo a diversas resoluciones y velocidades.
  • WMA (Windows Media Audio): Es una tecnología de compresión de audio desarrollada por Microsoft. El nombre puede usarse para referirse al formato de archivo de audio o al códec de audio. Es software propietario que forma parte de la suite Windows Media. 
  • MP3: Es el formato más popular y recomendado para descargar y almacenar música. Los archivos mp3 se comprimen manteniendo una buena calidad de audio. No es muy bueno para almacenar voz.
  • MIDI (Interfaz Digital de Instrumentos Musicales): Se trata de un protocolo de comunicación serial estándar que permite a los ordenadores, sintetizadores y otros dispositivos musicales electrónicos comunicarse y compartir información para la generación de sonidos. 
  • AIFF (Audio Interchange File Format): es un formato abierto libre de audio usado para almacenar datos de sonido en computadoras personales. Fue codesarrollado por Apple Inc.
  • CDA (Compact Disc Audio): Es el sistema que se utiliza para grabar música en un CD. Es una variante del formato WAV. La música se graba toda seguida secuencialmente, 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.
  • OGG: Es un formato de archivo contenedor abierto y libre compatible con una variedad de códecs, el más popular de ellos es el códec de audio Vorbis. Los archivos Vorbis son generalmenten comparados con los archivos MP3 en términos de calidad.
  • RM (RealAudio): Es un formato de audio creado por RealNetworks. Es utilizado sobre todo en transmisiones por Internet en tiempo real. Esto quiere decir que una estación de radio puede transmitir su señal en vivo, directamente al usuario final, sin necesidad de descargar primero el archivo completo de audio.