Conceptos básicos del sonido digital

Lo primero que escucho todos los días al levantarme es la tonadilla, en el despertador de mi móvil, de la mítica serie Black Adder de Rowan Adkinson.

Mientras voy en tren al trabajo pongo el ipod y me pierdo en mi particular biblioteca musical mientras, a mi alrededor, observo a varios compañeros de viaje seguir el mismo ritual musical que cada día llevo a cabo yo mismo.

Compramos música por internet, archivos mp3 con un bitrate de 128 o 320; Escuchamos cd's con una frecuencia de muestreo de 44'1 Khz; Distinguimos entre formatos de audio Wav, Ogg, ACC, Midi...

Pero... ¿Sabemos como esa voz, ese bombo o ese charlestón es almacenado en ese cd, ese mp3 o ese portátil?

La teoría sobre el sonido digital y sus estándares es extensa y en ocasiones se pierde entre complicadas formulas matemáticas. Esto no debería ser impedimento para conocer los conceptos más básicos del sonido digital y su captura, el hardware que interviene y los diferentes formatos de almacenamiento que podemos encontrar.

Con este artículo, pretendemos iniciar una pequeña referencia que nos vierta algo de luz, de la forma más llana posible, en la comprensión de los procesos y agentes que intervienen en la captura digital del sonido y los diferentes estándares de almacenamiento que existen.

¡¡Es hora de abrocharse el cinturón!! Espero que este trabajo sea de utilidad...

Sonido digital: Conceptos básicos.

Definición de sonido

La canción que oímos en la radio, el politono que suena en nuestro teléfono o el track que pinchamos en nuestra sesión, son combinaciones de sonidos que se transmiten por la vibración de las particulas que encontramos en un medio -en nuestro caso en el aire- y que se desplaza en forma de onda, de manera muy similar a como se mueven las olas que se forman en el agua y se desplazan radialmente al tirar, dentro de ella, una piedra.

Así, definimos el sonido como un fenómeno vibratorio, que se transmite en forma de onda analógica y proviene de algún medio que vibra a un número variable de repeticiones por unidad de tiempo o frecuencia -medida en hercios (hz.) o ciclos por segundo-.

Pulso sonido

Frecuencia

Cuando hablamos del sonido, La frecuencia es una magnitud que nos indica el número de oscilaciones de la onda que produce el mismo por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el hercio (hz.), denominación que originariamente era ciclo por segundo (cps) y que, hoy en día, aún sigue utilizándose.

La frecuencia de un sonido determina cuan agudo o grave será el mismo. Una frecuencia baja, producida por una fuente de sonido que vibra lentamente, equivaldrá a un sonido grave. Por el contrario, un sonido será más agudo, o de alta frecuencia, cuanto más rápida sea esta vibración.

Para el tema que nos ocupa, es importante saber que el oído humano solo es capaz de percibir sonidos que oscilan entre los 20 hz. (los sonidos más graves) y los 20.000 hz. (los sonidos más agudos). Por encima o por debajo de este rango el ser humano es incapaz de percibir ningún tipo de onda sonora.

Amplitud

Entendemos por amplitud de onda la distancia que existe desde un pico de onda hasta la línea base o punto de equilibrio. La amplitud se mide en decibelios (dB). A mayor amplitud mayor será el volumen del sonido.

Periodo

El periodo mide el tiempo que tarda en efectuarse una vibración -o oscilación- completa, se mide en segundos y viene representada con una T mayúscula.

Periodo y amplitud

Sistema binario

Para poder reproducir un sonido en un medio digital (ordenador, cd, mp3, etc.) es necesario procesar las ondas sonoras analógicas y convertirlas en información digital. Para entender este proceso antes debemos saber como estos medios digitales almacenan, escriben y leen dicha información.

Partimos de la base que las computadoras, los cd's, los ipods, los mp3, trabajan internamente con dos voltajes diferentes: Encendido (representado por el 1) y apagado (representado por el 0).

El sistema de numeración binario se compone exclusivamente de unos y ceros, correspondiéndose cada digito a un bit o unidad mínima de información. Sobra decir que el sistema binario tiene su correspondencia con el sistema decimal:

Conociendo estas premisas fundamentales, no es de extrañar que sea el sistema binario el sistema que adoptan los medios digitales para almacenar y transmitir la información. Solo bastará buscar una correlación con cualquier tipo de información que queramos tratar para que el ser humano pueda entenderla.

A modo de ejemplo sencillo, si quisiéramos representar la palabra "ser" en lenguaje binario y usando uno de los muchos estándares de transmisión de información que existe -en este caso el archiconocido código ASCII (representado en bloques de 7 bits de información) tendríamos que:

La "s" equivale al número 115 (en valores decimales) del código ASCII o, lo que es lo mismo en sistema binario, al número 1110011 (7 bits de información).

La "e" equivale al número 101 del código ASCII o, en binario, al 1100101.

La "r" equivale al número 114 del código ASCII o al 1110010 en numeración binaria.

Así, en el lenguaje de las maquinas, la palabra ser la escribiríamos como:

1110011-1100101-1110010

Con las ondas de sonido pasa algo similar, medimos la amplitud a intervalos regulares de tiempo. Cada medición nos proporcionará un valor que podremos escribir en notación binaria para poderla tratar y almacenar en un sistema digital. Este será el tema a tratar, en el cual intentaremos profundizar mucho más en el siguiente artículo: Grabación digital, el teorema de Nyquist.

Escrito por lordnocillo.

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