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Julio Rivas
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viernes, 17 de abril de 2009

Conceptos básicos sobre el audio digital

El sonido se crea mediante vibraciones en el aire, como las producidas por la cuerda de una guitarra, las cuerdas vocales o un altavoz. Estas vibraciones fuerzan la unión de moléculas de aire, lo que eleva ligeramente la presión de aire. Las moléculas de aire bajo presión empujan a las moléculas que las rodean que, a su vez, empujan al siguiente grupo de moléculas y así sucesivamente hasta que se produce una onda de alta presión que se desplaza por el aire. A medida que las zonas de alta presión se desplazan por el aire, dejan áreas de baja presión tras ellas. Cuando estas altas y bajas presiones, u ondas, llegan hasta nosotros, vibran en los receptores de nuestros oídos y escuchamos las vibraciones en forma de sonido.

Cuando se observa una forma de onda visual que representa audio, refleja estas ondas de presión de aire. La línea cero de la forma de onda es la presión del aire en reposo. Cuando la línea oscila hacia arriba, representa una presión más alta y cuando lo hace hacia abajo, representa una presión más baja.


Una onda de sonido representada como forma de onda visual
A. Línea cero
B. Zona de baja presión
C. Zona de alta presión

Medidas de la forma de onda
Algunas medidas describen las formas de onda:

Amplitud Refleja el cambio de presión desde el pico de la forma de onda hasta el mínimo. Las formas de onda de gran amplitud representan sonido alto, mientras que las formas de onda de baja amplitud representan sonido bajo.

Ciclo Describe una única secuencia repetida de cambios de presión, desde presión cero a alta presión, a baja presión y de nuevo a cero.

Frecuencia Se mide en hertzios (Hz)y describe el número de ciclos por segundo. Por ejemplo, una forma de onda de 1000 Hz tiene 1000 ciclos por segundo. Cuando mayor sea la frecuencia, más alto será el tono musical.

Fase Se mide en 360 grados e indica la posición de una forma de onda en un ciclo. Cero grados es el punto de inicio, seguido de 90 a alta presión, 180 en el punto central, 270 a baja presión y 360 en el punto final.

Longitud de onda Se mide en unidades, como pulgadas o centímetros, y es la distancia entre dos puntos con el mismo grado de fase. A medida que aumenta la frecuencia, disminuye la longitud de onda.


Un ciclo único a la izquierda y una forma de onda completa de 20 Hz a la derecha
A. Longitud de onda
B. Grado de fase
C. Amplitud
D. Un segundo

Cuando se encuentran dos o más ondas de sonido, se suman y restan entre sí. Si sus picos y mínimos están perfectamente en fase, se refuerzan unas a otras, lo que da como resultado una forma de onda que tiene una amplitud mayor que las formas de onda individuales.


Las ondas en fase se refuerzan entre sí.

Si los picos y mínimos de dos formas de onda están perfectamente desfasados, se cancelan entre sí, lo que provoca que no haya forma de onda alguna.


Las ondas desfasadas se cancelan entre sí.

En la mayoría de los casos, no obstante, las ondas se desfasan en diversas magnitudes, lo que da como resultado una forma de onda combinada que es más compleja que las formas de onda individuales. Una forma de onda compleja que representa música, voz, ruido y otros sonidos, por ejemplo, combina las formas de onda de cada sonido.

Dada su exclusiva estructura física, un solo instrumento puede crear ondas extremadamente complejas; un violín y una trompeta suenan diferentes incluso cuando reproducen la misma nota.


Dos ondas sencillas se combinan para crear una onda compleja.

Audio analógico

Un micrófono convierte las ondas de sonido bajo presión en cambios de tensión en un cable: la alta presión se convierte en tensión positiva, mientras que la baja presión lo hace en negativa. Cuando estos cambios de tensión viajan a través de un cable de micrófono, puede grabarse en cinta como cambios en intensidad magnética o en discos de vinilo como cambios en tamaño de surco. Un altavoz funciona como un micrófono, pero a la inversa; toma las señales de tensión desde un micrófono o graba y vibra para volver a crear la onda de presión.

Audio digital

A diferencia de los medios de almacenamiento analógicos, como las cintas magnéticas y los discos de vinilo, los equipos informáticos almacenan información de audio de forma digital como una serie de ceros y unos. En el almacenamiento digital, la forma de onda original se desglosa en instantáneas individuales denominadas muestras. Este proceso se conoce normalmente como digitalización o muestreo del audio, pero en ocasiones recibe el nombre de conversión de analógico en digital.

Velocidad de muestreo

Las velocidades de muestreo indican el número de instantáneas digitales que se toman en una señal de audio cada segundo. Esta velocidad determina el intervalo de frecuencias de un archivo de audio. Cuando más alta sea la velocidad de muestreo, más se asemejará la forma de la onda digital a la forma de la onda analógica original. Las velocidades de muestreo bajas limitan el intervalo de frecuencias que pueden grabarse, lo que puede dar como resultado una grabación que no representa correctamente el sonido original.


Dos velocidades de muestreo
A. Velocidad de muestreo baja, que distorsiona la forma de sonido original.
B. Velocidad de muestreo alta, que reproduce perfectamente la forma de sonido original.

Para reproducir una frecuencia determinada, la velocidad de muestreo ha de ser al menos el doble de la frecuencia.
Por ejemplo, los CD tienen una velocidad de muestreo de 44.100 muestras por segundo, por lo que pueden reproducir frecuencias hasta de 22.050 Hz, lo que está más allá del límite de audición humana (20.000 Hz).

Las velocidades de muestreo más habituales para el audio digital son las siguientes:


Profundidad de bits

Al igual que una velocidad de muestreo determina el rango de frecuencia, la profundidad de bits determina el rango dinámico. Cuando se muestrea una onda de sonido, se asigna a cada muestra el valor de amplitud más cercano a la amplitud de la onda original. Una profundidad de bits más alta proporciona más valores de amplitud posibles, lo que produce un rango dinámico más grande, una base de ruido inferior y mayor fidelidad:


Las profundidades de bits más altas proporcionan un mayor rango dinámico.

Tamaño del archivo de audio

Un archivo de audio en el disco duro, como un archivo WAV o MP3, consta de un pequeño encabezado que indica la velocidad de muestreo y la profundidad de bits y, a continuación, una larga serie de números, uno para cada muestra. Estos archivos pueden ser muy grandes. Por ejemplo, a 44.100 muestras por segundo y 16bits por muestra, un archivo requiere 86 KB por segundo (unos 5 MB por minuto). Esa cifra se duplica a 10 MB por minuto para un CD estéreo, que tiene dos canales.

Dónde encaja Adobe Audition en el proceso

Al grabar audio en Adobe Audition, el programa indica a la tarjeta de sonido que inicie el proceso de grabación y específica qué velocidad de muestreo y profundidad de bits han de utilizarse. La tarjeta de sonido determina las velocidades de muestreo y profundidades de bits compatibles. La mayoría de las tarjetas pueden grabar y reproducir a ajustes de calidad de CD, pero muchas también son compatibles con otros ajustes. A través de los puertos de entrada de línea (Line In) o de entrada de micrófono (Microphone In), la tarjeta de sonido recibe audio analógico y lo muestrea digitalmente a la velocidad especificada. Adobe Audition almacena cada una de las muestras ordenadas hasta que se detiene la grabación.

Cuando se reproduce un archivo en Adobe Audition, tiene lugar el proceso contrario. Adobe Audition envía una serie de muestras digitales a la tarjeta de sonido. La tarjeta reconstruye la forma de onda original y la envía como señal analógica a través de los puertos de salida de línea (Line Out) a los altavoces.
En resumen, el proceso de digitalización de audio comienza con una onda de presión en el aire. Un micrófono convierte esta onda de presión en cambios de tensión. Una tarjeta de sonido convierte estos cambios de tensión en muestras digitales. Una vez que el sonido analógico se convierte en audio digital, Adobe Audition puede grabarlo, editarlo, procesarlo y mezclarlo; el límite a las posibilidades lo impone la imaginación del usuario.


juliorivass@radiolaprimerisima.com