TEMA 7 AUDIO DIGITAL OBJETIVOS Conocer el concepto de sonido. Digitalizar sonido. Aprender los formatos de sonido. Procesar el sonido digital. CONTENIDOS Concepto de sonido. Proceso de digitalización del sonido. Formatos de sonido. Procesamiento de sonido digital. Espíritu crítico ante la evolución de los adelantos técnicos, evaluando sus aspectos positivos y negativos. CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1.- Conocer el concepto de sonido digital. 2.- Digitalizar el sonido. 3.- Distinguir los formatos de sonido. 4.- Procesar sonido digital.
DESCARGAR AUDACITY Lo primero que vamos a hacer en este tema es instalar el programa Audacity. Para ello visitaremos la página web http://audacity.sourceforge.net/download/windows, donde descargaremos el instalador de Audacity en su versión 1.2.6, la última estable del programa, pues existe alguna posterior pero que aún se encuentra en su fase beta. Después, desde la misma página, descargaremos el codificador LAME MP3, que nos permitirá exportar a mp3. Así mismo, descargaremos también los plug-ins LADSPA 0.4.15, que nos proporcionará una serie de complementos para el programa. Es el Audacity un programa multiplataforma y de software libre que será el que utilicemos para trabajar diversas cuestiones de audio digital. INTRODUCCIÓN AL AUDIO DIGITAL Una señal de audio digital es la codificación digital de una señal eléctrica que representa una onda sonora. Puede encontrarse en forma analógica, en cuyo caso debe ser transformada en señal digital y comprimida. Se obtiene en dos procesos: Muestreo El sonido digital se mide por la frecuencia de muestreo, es decir cuántas veces es digitalizado el sonido en un determinado proceso de tiempo. Estas frecuencias se indican en hertzios (Hz) o kilohertzios (KHz), que indican el número de veces que se muestrea el sonido por segundo. Por ejemplo, la calidad de sonido de un CD de audio se obtiene con 44'1 KHz (o 44.100 Hz). Con 32.000 Hz se tiene un ancho de banda similar a la radio FM o una cinta de cassette. Para cubrir el espectro audible por el ser humano, que se encuentra entre los 20 y los 20.000Hz, suele bastar con tasas de muestreo de algo más de 40.000 Hz. Para reproducir un determinado intervalo de frecuencias, tenemos entonces que se necesita una tasa de muestreo de poco más del doble. Las siguientes opciones son algunas de las más habituales: 11025Hz. Sonido de calidad inferior pero que consigue archivos de poco tamaño. Aconsejable para grabaciones en donde no sea imprescindible la calidad del sonido, sino sólo escuchar lo grabado. 16000Hz. Sonido de calidad algo mejor, aunque en algunos archivos no se escucha diferencia con el anterior; en esos casos, es preferible siempre un archivo más pequeño (por lo que elegiremos la opción anterior). 22050Hz. Sonido de calidad normal. Aconsejable para cualquier grabación, en general. 44100Hz. Sonido de alta calidad. Aconsejable para aplicaciones multimedia, en donde es importante la calidad del sonido, así como en aquellas grabaciones en las que se tenga especial
interés, a costa de un gran tamaño. Cuantificación Este proceso consiste en convertir el nivel de las muestras fijadas en el proceso anterior en un valor entero. Por ejemplo, un CD de audio utiliza una cuantificación lineal de 16 bits, que mide 65.536=2 16 niveles de señal diferentes. En la siguiente tabla se muestran algunos de los valores de calidad de sonido estándar usados para distintos fines: Uso Frec. de muestreo Bits codificación Teléfono 8.000 a 11.025 Hz 8 bits Radio FM 22.050 Hz 8 bits CD Audio 44.100 Hz 16 bits Estudio 48.000 Hz 16 bits Para calcular, de forma aproximada, el tamaño que ocupará un segundo de tiempo, basta con multiplicar todos los parámetros: frecuencia de muestreo x nº de canales x nº de bytes de codificación. Por ejemplo, para la calidad de un CD de Audio: 44.100 Hz x 2 canales x 2 bytes = 176.400 bytes/segundo = 172 Kbytes/segundo. O lo que es lo mismo, multiplicando por 60, unos 10 Mbytes de tamaño por minuto. Para archivos de sonido que contengan solo voz humana (discursos, narraciones, ) bastará una frecuencia de muestreo de 11.025 o 8.000 Hz y un solo canal (mono). Para archivos de canciones o ricos en timbres, frecuencias, etc. la mejor opción es grabar con calidad de CD de Audio y exportar luego a un formato de audio comprimido como mp3. Por supuesto, el ordenador necesita una tarjeta de sonido que permita la entrada y salida del audio bajo el control de un driver (o controlador). FORMATOS Los archivos de sonido se pueden diferenciar entre aquellos que presentan pérdida y los que no. Archivos con pérdida Son aquellos que utilizan un algoritmo de compresión con pérdida de información. Así, es imposible reconstruir a posteriori exactamente el archivo original. Suelen usarse para información
analógica que quiere digitalizarse; además ocupan menos espacio de memoria. Algunos archivos con pérdida son: MP3 o MPEG Layer 3. Es un formato de compresión de sonido que reduce el número de bytes que ocupa una canción sin perjuicio de la calidad del sonido. Cómo lo hace? Hay sonidos que para el oído humano no puede captar, y si se eliminan reduciremos el tamaño sin perder calidad. Con el formato mp3 podemos ahorrar hasta 10 veces menos memoria, y con una calidad parecida a la del CD de audio un minuto de audio ocupa un megabyte de memoria. En el mercado hay una gran cantidad de modelos de reproductor de mp3, pero todos funciona de similar manera: Se pueden conectar a un ordenador a través de un cable USB, y las canciones, que pueden ser bajadas de Internet o grabadas de un CD, se almacenan en la memoria del reproductor. La DSP (Digital Signal Processor) toma la canción de esa memoria, la descomprime y la ecualiza. Convierte el sonido digital en analógico (de bytes pasamos a ondas) y lo envía al amplificador. Además, existe un procesador que envía información al DSP sobre cómo procesar el audio. El amplificador aumenta la potencia del sonido y lo envía al puerto de audio donde están conectados los auriculares. Podemos resumir todo esto en el gráfico siguiente: AAC (Advanced Audio Coding) Este formato con pérdida almacena más que el mp3 en menos espacio.
OGG No es un formato tan universal como el mp3, pero ofrece una mejor fidelidad ocupando menos espacio. Real Audio Es un formato propietario, pertenece a la empresa Real Network. Está pensado para transmisiones por Internet en tiempo real. A diferencia de la codificación con mp3, la codificación con Real Audio permite adaptarla a la capacidad de recepción del usuario dependiendo de su conexión a Internet. WMA (Windows Media Auto) Básicamente, está desarrollado para el reproductor integrado en Windows, el Windows Media Player. Es inferior a los anteriores formatos. Archivos sin pérdida Son aquellos que pueden usar o no métodos de compresión pero representan la información sin intentar utilizar menos cantidad que la original. Sí hacen posible la reconstrucción del original. Algunos formatos sin pérdida son: AIFF (Audio Interchange File Format) Es un formato muy utilizado por Apple que no está comprimido. Su desventaja es la cantidad de espacio que ocupa, sobre 10 MB por minuto de audio. FLAC (Free Lossless Audio Codec) También es un formato sin compresión, que consigue reducir el tamaño de un archivo de sonido entre la mitad y los tres cuartos del original. Se suele utilizar para la venta de música por Internet. WAV (Waveform Audio Format) Otro formato sin compresión, se usa en Windows. Es parecido al.aiff pero teniendo en cuenta las peculiaridades de Intel. No se usa mucho para compartir música en Internet, pues existen otros formatos de audio sin pérdida que reducen más el tamaño. MIDI (instrumento musical de interfaz digital) Es considerado el estándar para la industria de la música electrónica, pues es muy útil para
trabajar con dispositivos tales como sintetizadores musicales. TRANSMISIÓN DE AUDIO EN INTERNET En forma de archivos: redes P2P, páginas web, correo electrónico, etc. Podcast. Es la distribución de archivos multimedia mediante un sistema de redifusión (RSS) que permite suscribirse y utilizar un programa que lo descarga para que el usuario lo escuche en el momento que desee. Para el poadcaster, puede dar problemas alojar archivos tan grandes en los servidores habituales, por ello hay opciones de alojamiento especializadas en poadcasting. Streaming. Es la distribución de audio o vídeo por Internet en tiempo real, sin interrupcuión. Hace posible escuchar música sin necesidad de ser descargada previamente, y permite el tener una radio en línea. Utiliza protocolos propios como RTP o RTSP e vez del clásico HTTP. SOFTWARE PARA EL TRATAMIENTO DE AUDIO Para este software es necesario disponer de los codecs adecuados. Los codecs son archivos residentes en el ordenador que permiten a un programa descifrar o interpretar el contenido de un determinado tipo de archivos multimedia. Entre el software para el tratamiento de audio hay programas pensados para su reproducción y programas pensados para su edición. Reproducción Uno que siempre aparece en los PCs es el Windows Media Player, pero existen otros, de igual o mayor calidad y gratuitos, como pueden ser el Real Player, el itunes o el Winamp. Este último es ya un clásico, pues admite prácticamente todos los formatos de audio y vídeo. El itunes, además, está muy de moda por la difusión de productos Apple que lo utilizan como son el ipod o el iphone.
Edición El Audacity es el programa de software libre por excelencia para cortar, pegar, grabar, poner efectos, etc. Convertir formatos de archivo, para cambiar el tipo de formato de un archivo audio a otro tipo. Podemos utilizar por ejemplo el programa gratuito Free MP3 WMA Converter (entre mp3 y wma) o el Total Audio Converter. Trabajar con varias pistas de sonido, por ejemplo para mezclar una grabación con otro archivo que contiene música de fondo. Esto se puede hacer con el Audacity, pero puede ser más cómodo utilizar un secuenciador de sonido. N-Track Studio es uno de los más completos, no es gratuito aunque puede uno bajarse una versión de prueba (en http://ntrack.com/ntracksetup.exe). Gratuito sí es otro programa para hacer mezclas como el Mixxx.