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Propiedades del Audio

El sonido es una vibración que se propaga a través del aire, gracias a que las moléculas del aire transmiten la vibración hasta que llega a nuestros oídos. Se aplican los mismos principios que cuando se lanza una piedra a un estanque: la perturbación de la piedra provoca que el agua se agite en todas las direcciones hasta que la amplitud de las ondas es tan pequeña, que dejan de percibiese. Una perturbación que viaja a través del aire se denomina onda y la forma que adopta esta se conoce como forma de onda.

Propiedades del Audio

La forma de onda más sencilla de las formas de onda, denominada onda Sinusoidal.

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La frecuencia de sonido se mide en unas unidades denominadas Hertz (Hz). Un sonido que vibra una vez por segundo tiene una frecuencia de 1 Hz. Las frecuencias se escriben normalmente en kilohertz (kHz), unidad que representa 1.000 Hz. Una persona joven con unos oídos saludables puede oír sonidos que estén en el rango de los 20 Hz a los 20.000 Hz (20 kHz).

El oído y un micrófono incorporado en la tarjeta de sonido se comportan de manera similar. Ambos transforman pequeñas variaciones en la presión del aire en señal eléctrica que puede ser comprendida y almacenada por sus respectivos "cerebros" (ya sea el humano o la CPU de la computadora). Esta señal eléctrica puede ya ser guardada, manipulada o reproducida mediante los medios eléctronicos adecuados.

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Amplitud

La medida de la amplitud de una onda es importante porque informa de la fuerza, o cantidad de energía, de una onda, que se traduce en la intensidad de lo que oímos, su unidad de medida es el decibel. Un decibel, abreviado como dB, es una unidad de medida de la fuerza de la señal y es útil en la comparación de la intensidad de dos sonidos. La sensibilidad del oído humano es extraordinaria, con un rango dinámico o variación en intensidad muy amplio. La mayoría de los oídos humanos pueden capturar el sonido del murmullo de una hoja y, después de haberse sometido a ruidos explosivos como los de un avión, siguen funcionando. Lo que es sorprendente es que la fuerza de la explosión en un avión es al menos 10 millones de veces mayor que el murmullo que una hoja produce con el viento.

El oído necesita un porcentaje elevado de variaciones en la fuerza de un sonido para detectar un cambio en la intensidad percibida, lo que significa que la sensibilidad del oído a la fuerza del sonido es logarítmica, de manera que el decibel, unidad de medida logarítmica, es la elección más adecuada para medir la fuerza del sonido. El aspecto práctico de la amplitud es que un incremento de sólo 3 dB duplica la intensidad de un sonido. Por ejemplo, un sonido con 86 dB tiene, el doble de fuerza que un sonido con 83 dB y cuatro veces más que un sonido con 80 dB. Desde la perspectiva de nuestra percepción de la intensidad, un incremento de 3 dB, que da lugar a que se duplique la fuerza, provoca que el sonido se perciba sólo ligeramente más alto. Es necesario un aumento en 10 dB para que nuestros oídos perciban un sonido con el doble de intensidad.

Audio

Grabación y reproducción de audio: Bases del audio digital

Antes de que la computadora pueda grabar, manipular y reproducir sonido, debe transformarse el sonido de una forma analógica audible a una forma digital aceptable por la computadora, mediante un proceso denominado conversión analógica - digital (ADC). Una vez que los datos de sonido se han almacenado como bytes en la computadora, puede hacerse uso de la potencia de la CPU de la computadora para transformar este sonido de miles de modos. Con el software adecuado es posible, por ejemplo, añadir reverberación o eco a la música o a la voz. Pueden eliminarse trozos de sonido grabado. Pueden mezclarse archivos de sonido, ajustarse el tono de la voz de manera que no pueda reconocerse y muchas cosas más. Finalmente, cuando se está dispuesto a escuchar el resultado, el proceso de conversión digital-analógica (DAC) transforma de nuevo los bytes de sonido a una señal eléctrica analógica que emiten los altavoces.
Muestreo: Conversión analógica-digital y viceversa

Comenzando con la captura del sonido haciendo uso del micrófono. Cuando las ondas de sonido llegan al micrófono, el movimiento mecánico se traduce en una señal eléctrica. Esta señal se denomina señal analógica porque es una señal continua en el tiempo, análoga al sonido original.

CONVERSION ANALOGICA-DIGITAL (ADC): Dada una señal analógica, se van tomando valores discretos de su amplitud a intervalos de tiempo pequeños, evidentemente será más fiable la reproducción cuantas más muestras por segundo se tomen. A estos valores obtenidos se les asigna un valor digital que el computador puede entender y procesar como se requiera.

A cada muestra obtenida se le asigna un equivalente binario ya que es en este sistema en el que trabajan los computadores, su unidad de información es el bit. Un bit solo puede tomar dos posibles valores "1" o "0", es lógico pensar que será necesario ampliar esta unidad de información para así poder asignar a cada valor de muestra tomada un equivalente binario. Por esta razón y dependiendo de la fidelidad con que queramos trabajar podemos utilizar palabras de 8 o 16 bits pudiendo obtener así 256 ó 65536 combinaciones distintas y obtener mayor resolución.

DB

CONVERSION DIGITAL-ANALOGICA (DAC): El proceso inverso es mucho menos complejo ya que solo se trata de ir poniendo los valores de las muestras en el mismo orden que fueron tomados y unos filtros eléctronicos se encargan de convertir esa señal resultante de valores discretos en una señal analógica.

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Velocidad y tamaño de muestra

La fidelidad terminología empleada por los entusiastas del audio para expresar la exactitud en la réplica de la música original del sonido audio digital depende de la selección de la correcta frecuencia de muestreo y del correcto tamaño de muestra, siendo este último el número de bytes utilizados para almacenar cada muestra.

FRECUENCIA DE MUESTRA: La frecuencia de muestra (también denominada frecuencia de muestreo) debe ser lo suficientemente alta para que los sonidos de alta frecuencia, como el sonido del cristal de una copa de vino o el del arqueo de un violín, puedan recogerse con precisión. Según el teorema de Nyquist, es posible repetir con exactitud una forma de onda si la frecuencia de muestreo es como mínimo el doble de la frecuencia de la componente de mayor frecuencia. La frecuencia más alta que puede percibir el oído humano está cercana a los 20 kHz, de modo que la frecuencia de muestreo de 44.1 kHz de las tarjetas de sonido es más que suficiente. Este valor es el utilizado hoy en día por los reproductores de audio CD.

Los archivos de audio digital pueden grabarse seleccionando la frecuencia de muestreo. A medida que aumenta la frecuencia de muestreo, aumenta la calidad del sonido. Por ejemplo, una velocidad de 6.000 Hz (6.000 muestras por segundo) es buena para una voz masculina típica, pero no lo es para una voz femenina típica, que tiene componentes con una frecuencia más alta. Una frecuencia de muestreo de 8.000 Hz proporciona una grabación de la voz femenina de mayor calidad. La siguiente tabla ofrece una lista de algunas tarjetas de sonido Sound Blaster y de sus frecuencias de muestreo:


Tarjeta Grabación Reproducción

Sound Blaster 16_______ 44.100 (mono o estéreo)___44.100(mono o estéreo)

Sound Blaster Pro_______22.050 (estéreo) o_______22.050(estéreo) o

_____________________44.100 (mono)__________ 44.100(mono)

Sound Blaster 2.0_______15.000 (mono)___________44.100(mono)

Sound Blaster 1.0,1.5____13.000 (mono)___________23.000 (mono)

La Sound Blaster 16 puede grabar en estéreo, grabando hasta 44.100 muestras por segundo, con un canal izquierdo y otro derecho que producen una frecuencia de muestreo combinada de 88.200 muestras por segundo. Las tarjetas Sound Blaster Pro y la Sound Blaster 16 son capaces también de trabajar en estéreo con una velocidad máxima de reproducción de 22.050. Ambas tarjetas, la Sound Blaster y la Sound Blaster Pro, toman muestras de sonido de 8 bits (1 byte); cada medida consume 1 byte de almacenamiento de la memoria de la computadora o del disco. La Sound Blaster 16 maneja muestras de 16 bits (2 bytes), emitiendo voz y música con una fidelidad equivalente a los reproductores CD actuales.

Existen varias razones para no utilizar las frecuencias de muestreo más altas. En primer lugar, las frecuencias de muestreo altas necesitan gran capacidad de almacenamiento.

TAMAÑO DE MUESTRA: El tamaño de muestra es la otra componente de mayor influencia en la fidelidad del audio digital. Las tarjetas de sonido de 16 bits ofrecen la posibilidad de elegir entre un tamaño de muestra de audio digital de 8 bits (1 byte) o de 16 bits (2 bytes).

El tamaño de muestra controla el rango dinámico que puede grabarse. Por ejemplo, las muestras de 8 bits limitan el rango dinámico a 256 pasos (rango de 50 dB). Por el contrario, una muestra de 16 bits tiene un rango dinámico de 65.536 pasos (rango de 90 dB) una mejora sustancial. El oído humano percibe todo un mundo de diferencias entre estos dos tamaños de muestra. Los oídos son más sensibles a la detección de diferencias en el tono que en la intensidad, pero son aún más sensibles a la fuerza del sonido. Los oídos humanos, que están acostumbrados a detectar sonidos con variaciones de varios órdenes de magnitud en la fuerza, perciben el sonido de 8 bits en un tono apagado o desafinado si se compara con el sonido de audio digital de 16 bits.

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Tasa de bits

En informática y telecomunicación, el término tasa de bits (en inglés bit rate) define el número de bits que se transmiten por unidad de tiempo a través de un sistema de transmisión digital o entre dos dispositivos digitales. Así pues, es la velocidad de transferencia de datos.

La unidad con que el Sistema Internacional de Unidades expresa el bit rate es el bit por segundo (bit/s, b/s, bps). La b debe escribirse siempre en minúscula, para impedir la confusión con byte por segundo (B/s). Para convertir de bytes/s a bits/s, basta simplemente multiplicar por 8 y viceversa.

Ejemplos

Velocidades típicas de los accesos de conexión a Internet:

Módem RTB: 56 kbps = 7 kB/s (7 kilobytes por segundo)
ADSL: 1024 kbps (nominal 1 Mbps) = 128 kB/s (128 kilobytes por segundo)
Cable: 2400 kbps = 300 kB/s (300 kilobytes por segundo)
VSAT: 600 kbps = 75 kB/s (75 kilobytes por segundo)
Telefonía móvil 3G: 384 kbps = 48 kB/s (48 kilobytes por segundo)

Tasas de bits de compresión a MP3:

4 kbit/s Mínimo para reconocer el habla.
8 kbit/s Calidad telefónica convencional
32 kbit/s Radio AM
96 kbit/s Radio FM
128 kbit/s Sonido calidad semi CD, muy común en MP3
192 kbit/s Sonido calidad CD en formato MP3
320 kbit/s Máxima calidad para formato MP3

Asegúrese que al adquirir canciones en formato digital, esta tenga una buena calidad de sonido.

1 comentario - Propiedades del Audio

@BhWrestler
Excelente brother, a favoritos y reco.