Digital Audio/es

From Audacity Manual

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Audio digital
This is a work-in progress translation to Spanish of Digital Audio.

El audio digital convierte los sonidos análogos a un formato donde pueden ser almacenados y manipulados en la computadora. Audacity es un programa de software para editar, mezclar, y aplicar efectos a las grabaciones de audio digital.


Muestreo Digital

Todos los sonidos que escuchamos son ondas de presión en el aire. A partir de la demostración de Thomas Edison del primer fonógrafo en 1877, ha sido posible capturar las ondas de presión dentro de un medio físico y después reproducirlas más tardes por la regeneración esas mismas ondas de presión. Las ondas de presión del audio, o forma de onda, se pueden percibir así:

Ana analog waveform

Los medios de grabación análogos como los discos y las cintas de audio, representan directamente la forma de la onda, utilizando la profundidad del surco para una grabación, o la cantidad de magnetización para una cinta. Las grabaciones análogas pueden reproducir una impresionante gama de sonidos, pero puede tener problemas de ruido. Notablemente, cada vez que una grabación análoga se copia, más ruido se introduce, disminuyendo la fidelidad. Este ruido puede ser minimizado pero no completamente eliminado.

Las grabaciones digitales trabajan de diferente manera: las muestras de la forma de onda son uniformemente espaciadas en los puntos de tiempo, cada muestra se representa como un número preciso. Las grabaciones digitales, tanto si se guardan en un disco compacto (CD), cinta de audio digitales (DAT), o en una computadora personal, no se degrada con el tiempo y se puede copiar perfectamente sin introducir un ruido adicional. Las siguientes imágenes ilustran las formas de las ondas de una muestra de audio:

A digital waveform

El audio digital se puede editar y mezclar sin introducir algún ruido adicional. Además, muchos efectos digitales se pueden aplicar a las grabaciones de audio digitalizadas para simular la resonancia, mejorar ciertas frecuencias, o cambiar el tono, por ejemplo. Audacity es un programa de software para editar, mezclar y aplicar efectos a las grabaciones de audio digitales.

La capacidad de Audacity para reproducir o grabar audio directamente desde su computadora, depende del hardware especifico de la computadora. La mayoría de las computadoras de escritorio tienen una tarjeta de sonido con conectores de 3'5, para conectarlo a un micrófono u otro dispositivo de grabación, bocinas o auriculares para escuchar. Muchas computadoras portátiles tienen bocinas y micrófono incorporados. La tarjeta de sonido que viene con la mayoría de las computadoras portátiles no es particularmente de alta calidad, si está interesado en una grabación de alta calidad, ver Calidad de grabación para más detalles. Para información de como configurar Audacity para la reproducción y grabación, ver Installación y configuración de Audacity.

Calidad de Audio Digital

La calidad de una grabación de audio digital depende en gran medida de dos factores: La frecuencia muestra y del formato muestra formato de la muestra o la profundidad de los bits . Incrementando la frecuencia de la muestra o el número de bits en cada muestra, incrementa la calidad de la grabación, pero también incrementa la cantidad de espacio utilizado por los archivos de audio en una computadora o disco.

Indices muestra

Los índices muestra son medidos en hertz (Hz), o ciclos por segundo. Este valor simplemente representa el número de muestras capturadas por segundo para representarla en forma de onda; entre más muestras por segundo, la resolución aumenta, y así la medida de la onda es más precisa. El oído humano es sensible a patrones de sonido con frecuencias de aproximadamente 20 Hz a 20,000 Hz. Sonidos fuera de ese rango son esencialmente inaudibles, aunque se ha probado subjetivamente la existencia de fidelidad psicoacústica que puede ser escuchada aún sobre del supuesto límite de 20,000kHz.

Capturar un sonido de una frecuencia particular requiere un índice prueba de al menos dos veces esa frecuencia (conocida como frecuencia Nyquist). Por consiguiente un índice de muestra de 40,000 Hz es necesario el mínimo absoluto para reproducir sonidos dentro del rango de la audición humana, aunque los índices más altos (llamado sobre muestra) pueden incrementar la calidad aun más allá para evitar cualquier solapamiento de artefactos alrededor de la frecuencia Nyquist. El índice muestra usado por CDs de audio es 44,100 z. El habla humana es comprensible aún si las frecuencias arriba de 4,000 Hz son eliminadas; de hecho los teléfonos solamente transmiten frecuencias entre 200 Hz y 4,000 Hz. Aunque el índice de una muestra común para audio grabaciones es de 8,000 Hz, que es algunas veces llamados "calidad de habla". Obsérvese que todo ¿¿steep?? filtering (llamado filtro de solapamiento) es requerido arriba de la frecuencia Nyquist para prohibir señales mayores al limite de ser extendido en el índice audible, por el convertidor digital, y crear los artefactos de distorsión de solapamiento de ruido.

Los índices muestra más comunes, medidos en kilohertz (KHz, ó 1,000 Hz), son 8 KHz, 16 KHz, 22.05 KHz, 22.25 KHz, 44.1 KHz,48 KHz, 96 KHz y 192 KHz. Audacity admite cualquiera de estos índices muestra, sin embargo muchas tarjetas de sonido de computadora son limitadas a 48 KHz o algunas veces 96 KHz. El índice muestra más común es 44.1 KHz (44100 Hz).

En la imagen de abajo, la mitad izquierda tiene un índice muestra bajo, y el de la derecha tiene un índice de muestra alto (p.e. alta resolución):

Waveform with low sample rate and high sample rate/ Onda con bajo y alto indice muestra

Formatos de Muestra

La otra medida de calidad de audio es formato de muestra (o "poco intenso"), la cual es normalmente una medida usada en las computadoras llamada "bits" usada para representar cada medida. Los bits más usados, la representación más precisa de cada medida. Incrementando el número de bits también se incrementa el rango dinámico de la grabación, en otras palabras, la diferencia entre el sonido más fuerte y el más bajo puede ser representada.

El rango dinámico es medido en decibeles dB. El oido humano puede percibir sonidos con un rango dinámico de al menos 90 dB. Sin embargo, cuando sea posible es mejor grabar sonidos digitales con un rango dinámico mayor a 90 dB, de ésta manera, los sonidos que son muy suaves, pueden ser amplificados con mayor fidelidad. Observa que aunque las señales grabadas en los niveles generalmente bajos pueden ser amplificados (eg. normalizado)para favorecer la disposición del rango dinámico, la grabación con señales de bajo nivel no son usadas en todas las ¿bit depth? disponibles y ésta pérdida de resolución no puede ser recuperada al normalizarse los niveles generales de las ondas digitales.

Los formatos de muestra más comunes y sus respectivo rango dinámico incluidos:

  • 8-bit equivalencia del sonido: 45 dB
  • 16-bit equivalencia del sonido: 90 dB
  • 24-bit equivalencia del sonido: 135 dB
  • 32-bit equivalencia del sonido: casí infínito dB

Otro formato de muestra como ADPCM aproximado a 16-bit con audio comprimido de 4-bit. Audacity puede importar muchos de estos formatos, pero no son usados con frecuencia debido a que son nuevos métodos de compresión

Los CDs de audio y la mayoría de formatos de audio digital usan 16-bits equivalentes del sonido. Audacity usa 32-bits de punto flotante de la muestra internamente, si es requerida convierte las muestras de cantidad de sonido cuando la muestra final es exportada. Las muestras de formatos de Audacity omitidas durante la grabación pueden ser configuradas en las Preferencias de Calidad o colocadas individualmente en cada pista en el Track Drop-Down Menu. Durante la reproducción, el audio de cualquier pista que tenga diferente formato de muestra del projecto puede ser muestreada en tiempo real en el Convertor en las Preferencias de Calidad. Los Convertores de alta calidad son usados en la producción, mezcla y exportación.

En la imagen de abajo se observa que la mitad de la izquierda del formato de muestra tiene pocos bits, y la mitad derecha tiene un formato de muestra con más bits. Si tú piensas, que el índice de muestra es el espacio entre las líneas de división verticales, el formato de muestra es el espacio entre las líneas horizontales.

Image:waveform_sample_formats.png

El tamaño de los archivos de video

Los archivos de sonido son muy grandes, aun más grandes que muchos de los achivos que ulitizas (a menos que trabajes con archivos de video). Para detreminar el tañano de un archivo de video sin comprimir, multiplica el índice de muestra(ej. 44100 Hz) por la cantidad de bits del formato de muestra (ej. 16-bits) por el número de canales (2 por estéreo) por el número de segundos. Un CD de aundio estéreo de 74-minutos completamnete lleno, tiene 6 billones de bits. Divide ésta cantidad por 8 para obtener el número de bits; un CD de audio es menos que 800 megabytes (MB). Ver el audio comprimido de abajo.

Recorte

Una limitante para el audio digital, es que no puede lidiar con ondas de presión de sonido que excedan los niveles máximos para los que fue creado. Cuando una señal grabada excede los niveles máximos y las muestras de esta, salen del rango predeterminado son cortadas al nivel máximo establecido, como se muestra en el ejemplo:

Waveform showing clipping

Los sonidos grabados con cortes sonaran distorsionados y discordante. Aunque existen técnicas que nos permiten eliminar pequeñas cantidades de ruido causadas por el recorte, siempre es preferible evitar recortar cuando se graba. Cambie el volumen en su dispositivo de entrada (micrófono, cassette, grabadora) y establezca la entrada de control de volumen en Audacity (en el mezclador de la barra de herramientas) hasta que la onda sea lo más grande posible (para máxima fidelidad) sin recortar.

Compresor de Audio

Debido a que los archivos de audio son muy grandes, reducir la tasa de muestreo fue algo comúnmente usado, siempre que fuera posible. En 1991, el MP3 estándar (MPEG I, layer 3) revolucionó todo. El MP3 es una técnica de compresión con pérdida (lossy) que puede reducir el tamaño de un archivo de audio digital, sin generar grandes modificaciones en la calidad de este. Un segundo de calidad de audio en un CD, ocupa 1.4 megabits, mientras que la velocidad de transferencia común para un archivo MP3, es de 128 kilobits, el cual es un factor de compresión de más de 10x! que trabaja desechando detalles sobre las ondas de audio a las que los seres humanos no son susceptibles. Basándose en el modelo psicoacustico de cómo nuestros oídos y cerebro procesan los sonidos. Todos los archivos en Mp3 no son creados igual; distintos modelos psicoacùsticos nos darán diferentes percepciones de la distorsión en los archivos de audio.

Con unas buenas bocinas, la mayoría de las personas pueden escuchar la diferencia entre un Mp3 de 128k y un archivo de audio no comprimido en un CD. Los archivos en Mp3 de 192k y 256k son más populares entre los audiófilos, quienes prefieren una mayor calidad de audio.

Existen muchos otros formatos reductores que nos permiten comprimir archivos de audio. Audacity es capaz de lidiar con el formato de Ogg Vorbis. El cual es similar al MP3 pero está abierto al público, ya que es gratuito. A lo largo del tiempo la calidad de los archivos de Ogg Vorbis, han sobrepasado la calidad del Mp3 ya que su formato es más extenso, por lo tanto nos permite perfeccionarlo. Ogg Vorbis, es una buena elección para tus archivos de audio, sin embargo la realidad es que muchos dispositivos como los iPods y otros audios portátiles pueden reproducir Mp3 pero Ogg Vorbis aun no.

Otros métodos conocidos para comprimir incluyen ATRAC, usados en algunos pequeños discos de grabación (Sony), Windows Media Audio (WNA) y AAC.

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