Unidad 3: Sonido digital.
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- Víctor Manuel Villanueva Muñoz
- hace 8 años
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1 Unidad 3: Sonido digital. 1 Sonido. El sonido es una vibración que se propaga en forma de onda (wave) a través del aire, la cual transmite la vibración hasta que llega a nuestros oídos. Cuando las vibraciones se producen de forma arbitraria, sin ninguna secuencia rítmica, decimos que se trata de un ruido. Las ondas sonoras son de naturaleza mecánica. Las características que las definen son: Amplitud (A): es la característica de las ondas sonoras que percibimos como volumen. Frecuencia (f): es el nº de ciclos completos que se repiten en un segundo. Las ondas que se repiten cada cierto tiempo se denominan periódicas. La frecuencia se mide en hercios (Hz) y Hz equivale a un ciclo por segundo. Periodo (T): es el tiempo que tarda en producirse un ciclo. Viene dado por la expresión T=1/f. Longitud de onda (λ): es la distancia que recorre un sonido en un ciclo completo. La longitud de onda la expresamos de la siguiente forma: λ=v/f, donde v es la velocidad del sonido (m/s) y f, la frecuencia (Hz). Para describir un sonido utilizamos 3 términos: intensidad, altura o tono y timbre. La intensidad: depende de la energía que transporta la onda sonora y está en relación directa con su amplitud. Una onda de mayor amplitud producirá más desplazamiento de la membrana del oído y la sensación será la de un sonido más fuerte. Así pues, dicho de forma simplificada, cuanto mayor sea la amplitud de onda, mayor será el volumen y viceversa. Para indicar el nivel de intensidad utilizamos una unidad denominada decibelio. o o Umbral de audición: corresponde a la intensidad mínima que ha de tener un sonido para que lo podamos percibir y se sitúa en 0 decibelios. Umbral de intensidad dolorosa: determina cual es la máxima intensidad de sonido que somos capaces de soportar, y se sitúa en torno a los 140 decibelios. Las intensidades de sonido superiores a este valor pueden producir daños irreversibles en el órgano auditivo. La altura o tono: es la característica que permite percibir un sonido como más grave o agudo que otro. La gama de frecuencias audibles va desde 20HZ a 20Kz, y entre estos dos valores se encuentra la gama de sonidos graves, intermedios y agudos. Las frecuencias inferiores a 20Hz corresponden a los llamados infrasonidos y los superiores a 20KHz corresponden a los ultrasonidos. 1
2 Clasificación de las frecuencias audibles SUBGRAVES De 20 a 80 Hz GRAVES De 80 a 320 Hz INTERMEDIOS De 320 a Hz INTERMEDIOS AGUDOS De a Hz AGUDOS De a 20 KHz El timbre: es la característica que nos ayuda, por ejemplo, a reconocer a las personas por la voz o a distinguir distintos tipos de instrumentos musicales. 2 Sonido digital: Puesto que el sonido se transmite por ondas analógicas, el ordenador no es capaz de trabajar con él. Ese es el motivo por el que el ordenador ha de convertir la señal analógica de los sonidos en señal digital, proceso que se denomina digitalización del sonido. Y este proceso se repite en sentido contrario cuando es el ordenador el que ha de generar sonidos para que se oigan mediante unos altavoces, cascos La digitalización de un sonido supone tomar muestras de la señal sonora (muestreo) cada cierto tiempo (frecuencia de muestreo). La calidad de un sonido digital, vine definida por los siguientes parámetros: Frecuencia de muestreo: es el nº de muestras que se toman en un intervalo de tiempo normalmente cada segundo. Un sonido digital en calidad CD audio tiene una frecuencia de muestreo de Hz es decir se toman muestras por segundo. Resolución o tamaño de la muestra: indica la cantidad de bits de información que ocupa cada muestra. Cada dígito binario puede estar representado por dos valores. 0 y 1, para un sistema de 8 bits (1 byte) tenemos que cada muestra puede tomar 2 8 =256 valores diferentes. Para un sistema de 16 bits (2 bytes) contamos con 2 16 = valores diferentes para cada muestra. Una calidad CD audio tiene 16 bits. Canales: nº de pistas que componen un sonido. Un sonido mono tiene una sola pista, un sonio estéreo tiene dos pistas y un sonido 5.1 tiene cinco pistas. Los CD audio tienen sonido estéreo. Las ventajas mas importantes del almacenamiento digital del sonido es que no pierde calidad al copiarlo, reproducirlo o conservarlo durante mucho tiempo. 2
3 2.1 Calculo del tamaño de un archivo audio. El tamaño o peso de los archivos de audio sin comprimir se puede calcular conociendo los segundos que dura el archivo, la frecuencia de muestra, los canales o pistas y el tamaño de la muestra. La fórmula que los relaciona es la siguiente: Tamaño=Frecuencia (Hz) x nº de canales x tamaño de la muestra (bits) x segundos de duración Ejemplo: Determinar el espacio que vamos a necesitar para almacenar una canción de 3 minutos de duración, con calidad CD audio, en el disco duro del ordenador: El estándar definido para el sonido digital en un Cd establece: - Una frecuencia de muestreo de Hz. - Una resolución o tamaño de muestra de 16 bits. - Sonido estéreo 2 canales. - Un tiempo de 3 minutos, es decir, 180 segundos. Tamaño = muestra/segundo x 2 canales x 16 bits/canal x 180 segundos = bits Pasamos a megabytes: bits x 1 byte/8bits = bytes x 1KB/1024bytes = ,81 Kbyte = 30,28 MB Ejercicios: 1 Qué entendemos por digitalización? 2 Cuáles son los parámetros que definen la calidad de un sonido digital? 3 Calcula el espacio que se necesita para grabar una voz con una frecuencia de muestreo de 11 KHz, una resolución de 8 bits y calidad mono durante 4 minutos. 4 Calcula el tamaño que ocupará un archivo de sonido digital sin comprimir sabiendo que dura 10 segundos, es estéreo y tiene calidad de CD audio. 5 Formatos de sonido digital: Para almacenar el sonido digitalizado (en el disco duro del ordenador, en un CD ) debemos elegir el formato de archivo que vamos a utilizar. Se pueden clasificar los archivos de audio en dos grandes grupos: Formatos sin compresión de datos: el sonido se guarda sin ningún tipo de compresión. Tiene alta calidad pero también gran peso. Formatos con compresión de datos: se basa en la ejecución de complejos algoritmos aplicados al archivo de audio, sin comprimir, para reducir se tamaño manteniendo muy buena calidad. 3
4 Los formatos de audio más utilizados son: Formatos de archivo WAV MIDI CD-A MP3 WMA OGG REAL AUDIO Características Es un formato de audio digital, normalmente sin compresión de datos, desarrollado por Microsoft e IBM. Admite archivos mono y estéreo con diversos tamaños y velocidad de muestra. Ocupan mucho espacio. En estos archivos no se guardan sonidos reales, sino órdenes para que un sintetizador musical genere la música. Ocupa bastante menos espacio que los archivos de sonido real, aunque tienen peor calidad. Los archivos de música domésticos reconocen este tipo de arch9ivos y por eso reproducen los CD musicales comerciales aunque cada vez hay más equipos que reproducen otro tipo de archivos como los MP3. Fue el primero que aparición con un sistema de compresión suficientemente bueno para conservar un buen nivel de calidad y permitir la transmisión de archivos, de manera cómoda, por Internet., así como almacenar grandes cantidades de música en soportes portátiles. Se puede reducir el tamaño de los archivos hasta un 90%, sin pérdida aparente de calidad. Ante el éxito de MP3, Microsoft desarrolló su propio sistema de codificación, el Windows Media Audio (WMA). El índice de compresión depende de la calidad de sonido a la salida: cuanta más compresión menor es la calidad. No tiene limitación de distribución, puesto que está basado en la licencia pública general de GNU. Es un formato muy utilizado en Internet, ya que su principal característica es que se va reproduciendo a medida que se lee, en tiempo real. Para poder reproducir el archivo se debe tener instalado el reproductor RealPlayer y conexión en red con el servidor de la música. Extensión *.wav *.mid *.cda *.mp3 *.wma *.ogg *.ra 4
5 Práctica 1: Grabamos nuestra voz por medio de la grabadora de sonidos de Windows En esta primera práctica vamos a grabar nuestra voz utilizando la grabadora que incorpora Microsoft Windows, ya que sirve para realizar grabaciones analógicas. Para ello realiza los siguientes pasos: 1. Para ajustar el volumen de grabación: a. Haz doble clic en el icono de control de volumen, situado en la esquina inferior derecha de la barra de estado. b. En el menú Opciones, haz clic en Propiedades. c. En el cuadro de diálogo Propiedades, en Ajustar volumen, haga clic en la opción Grabación. 5
6 d. Active la casilla de verificación situada junto al dispositivo en el que desee ajustar el volumen de entrada y, después, haga clic en Aceptar. e. Arrastre el control deslizante Volumen hacia arriba o hacia abajo para subir o bajar el volumen de entrada. 2. Conecta el micrófono. 3. Abre la grabadora mediante Inicio/Programas/Accesorios/entretenimiento/Grabadora de sonidos. 4. Vamos a cambiar algunos parámetros, para ello, haz clic en Archivo/Propiedades: 5. En conversión de formato selecciona Formatos de grabación y a continuación haz clic en Convertir ahora: 6. Selecciona los atributos KHz, 16 bits, estéreo, 187 Kb/s: 7. Empezaremos la grabación haciendo clic en el botón rojo y la detendremos en el botón 8. Recuerda que la grabación no debe exceder de 60segundos. 6
7 9. Elige alguno de los siguientes fragmentos de Don Quijote : 1º Fragmento: Toda aquella noche no durmió don Quijote, pensando en su señora Dulcinea, por acomodarse a lo que había leído en sus libros, cuando los caballeros pasaban sin dormir muchas noches en las florestas y despoblados, entretenidos con las memorias de sus señoras. 2º Fragmento: Echemos, Panza amigo, pelillos a la mar en esto de nuestras pendencias, y dime ahora, sin tener en cuenta con enojo ni rencor ninguno: Dónde, cómo y cuándo hallaste a Dulcinea? Qué hacía? Qué le dijiste? Qué te respondió? Qué rostro hizo cuando leía mi carta? Quién te la trasladó?. Y todo aquello que vieres que en este caso es digno de saberse, de preguntarse y satisfacerse, sin que añadas o mientas por darme el gusto, ni menos te acortes por no quitármele. 10. Para comprobar que la grabación se ha hecho correctamente, haz clic en el botón para volver a escucharla y luego haz clic en. 11. Haz clic en Archivo/Guardar como y guarda la grabación en la subcarpeta prácticas de la carpeta sonido, con el nombre Quijote. Observa que la extensión es wav. 12. Mira que tamaño tiene el archivo de sonido obtenido. Práctica 2: Descargamos e instalamos el programa Audacity Para realizar las siguientes prácticas vamos a necesitar un programa de grabación y edición de sonido. Utilizaremos Audacity un programa totalmente gratuito que permite grabar y reproducir sonidos, importar y exportar archivos WAV, AIFF, MP3 y Ogg Vorbis. También permite copiar, cortar y pegar; mezclar pistas o aplicar efectos a las grabaciones. 7. Descargamos el programa: a. Entra en b. Haz clic en Descargar Audacity de la página principal. c. En la página siguiente haz clic en el Instalador de audacity Audacity.lnk d. Guarda el archivo en la subcarpeta materiales de la carpeta sonido. e. Una vez descargado, haz clic en el archivo audacity-win exe e instala el programa. 8. Abre el programa, para comprobar que ha ido bien: 7
8 Práctica 3: Descargamos el códec LAME MP3 LAME. Si queremos comprimir archivos de audio y convertirlos en formato MP3, necesitamos el Códec 1. Descargamos el programa: a. Entra en b. Haz clic en la página de descarga LAME para Windows y, después, en libmp3lame-win-3.97.zip c. Guarda el archivo en la subcarpeta materiales de la carpeta sonido. d. Una vez descargado, deberás descomprimirlo. e. El archivo que vas a utilizar es lame_enc.dll. Audacity.lnk Práctica 4: Configuramos el programa Audacity Para que el programa funcione correctamente necesitamos establecer unos valores cambiando así su configuración: 1. Abre el programa Audacity. 2. Selecciona Editar/Preferencias en el menú principal. Haz clic en la pestaña Audio E/S y en la sección Canales, elige 2(Estereo). 3. Haz clic en Formatos de archivo. Para que el programa encuentre el códec LAME, haz clic en buscar librería. Responde SI al aviso que te hace y selecciona la carpeta donde guardas el códec. 8
9 4. Selecciona el archivo y haz clic en Abrir. Ahora la sección Opciones de exportación a MP3 cambiará. Selecciona un bit rate (tasa de bits) de En la pestaña Entorno puedes elegir el idioma. 9
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