O Son Dixital

Natureza do Son

Para comprender as características do son dixital, primeiro farase unha pequena introdución das características do son e os seus conceptos máis básicos.
O son consiste en vibracións das partículas de aire que se propagan ata chegar aos nosos oídos. A audición nos seres humanos dase cando unha vibración ten unha frecuencia comprendida entre os 15 e 20.000 hertzios, e cando a súa intensidade sexa a suficiente para chegar ao oído interno. Cando as vibracións saen destas marxes fálase de ultrasons e non son perceptibles ao ser humano.
As características do son pódense medir: en unidades de hertzios (Hz) determínase a frecuencia dun son (cantas veces vibra nun segundo), e en decibelio (Db) cuantifícase a intensidade (amplitude) dunha onda.
O oído e un micrófono incorporado á tarxeta de son teñen un funcionamento similar. Ambos transforman as vibracións do aire nun sinal eléctrico que pode ser comprendido e almacenado polos seus respectivos cerebros. Este sinal pode ser gardado, manipulado ou reproducido polos medios electrónicos axeitados.

Mostra de sons con distinta frecuencia.

Son Dixital

Os sistemas de audio dixital dispoñen de circuítos eléctricos que permiten rexistrar a música. Estes circuítos almacenan unha longa cadea de números (dixitalización ou mostreo) cun dispositivo chamado conversor analóxico- dixital (ADC), que se encarga de monitorear a evolución da onda e asignarlle a cada momento un valor numérico; finalmente, ese valor numérico é decodificado por un conversor chamado dixital-analóxico (DAC).
A calidade do son depende da frecuencia do mostreo e da resolución.
Frecuencias de mostreo ou de sampleo, reférense ao numero de medicións que se fan por segundo. Canto maior sexa o número de mostras mellor é a calidade do son. Por exemplo: se a velocidade de mostreo é de unha cada segundo as variacións do son que se produzan no intermedio non serán rexistradas. Ao baixar moito a frecuencia de mostreo o son vólvese opaco ou pouco nítido pois pérdense as frecuencias agudas.
Según estudos, a frecuencia de mostreo debe ser o dobre do son máis alto que se poida escoitar; dado que o oído humano pode escoitar aproximadamente ata os 20.000 Hertzios, a frecuencia óptima de mostreo será de 44,1 Khz. (44.100 hertzios): esta é a frecuencia que se usa nos CD de música. Como os instrumentos ou as voces humanas non pasan a frecuencia dos 10 Khz., cuhna frecuencia de mostreo de 32 Khz. é máis que suficiente.
A resolución fai referencia á exactitude das medidas de frecuencia. Mídese en bits. Se a resolución é de 8 bits, temos 256 niveles posibles (2^8=256). Se se amplía a 16 bit o rango exténdese a 65535 (2^16=65536). Como referencia pódese dicir que un disco compacto grávase a 44,1 Khz. e a unha resolución de 16 bits.
Se se desexa dixitalizar 3 minutos de música a un mostreo de 44,1 Khz. e almacenando por cada mostra dous bytes (16 bits) obtense o seguinte:
3min x 60 seg/min
x 44100 mostras/seg
x 2 bytes/muestra
---------------------------
15.876.000 bytes
O cálculo indícanos que para almacenar unha canción de tres minutos con calidade profesional necesitaranse 16 MB aproximadamente. É aquí onde xorde o problema, pois aínda que os discos duros ou outros medios de almacenamento creceron moito, ter varias cancións significaría ocupar gran parte do disco do computador. Para solucionar este problema desenroláronse formatos de arquivo que permiten realizar gravacións de son con moi boa calidade usando un método de compresión.

Glosario

Frecuencia

Indica o número de repeticións dun fenómeno por unidade de tempo.

Resolución

Indica o número de bits con que se vai compoñendo/codificando un sinal.

Bitrate

Ou taxa de bits, indica o número de bits que se transmiten por unidade de tiempo.

Códec

Abreviatura de COmpresor-DECompresor, describe unha especificación ou forma de codificar un sinal.

Streaming

Termo que se refire a ver ou oír un arquivo de vídeo ou audio directamente nunha páxina web sen necesidade de descargalo antes ao ordenador.

Formatos Dixitais de Audio.

Formato WAV

O formato WAV, (Waveform Audio Format) é un formato de arquivo orixinario de Microsoft Windows 3.1 e ten normalmente a extensión ".wav". É o formato para almacenar sons máis utilizado polos usuarios de Windows; o flexible deste formato faino moi usado para o tratamento do son pois pode ser gravado en distintas calidades e tamaños, con frecuencias que van desde os 11025 aos 44100 KHz. Aínda que os arquivos Wav poden ter un excelente son comparable ao do CD (16 bytes e 44,1 Khz. estéreo) o tamaño necesario para esa calidade é demasiado grande (especialmente para os usuarios de Internet). Unha canción almacenada en Wav pode ocupar facilmente entre 20 e 30 Mb. A opción máis pequena é gravar a 4 bits e a freciuencia o máis baixa posible. O problema desta opción é a baixa calidade do son obtido, os ruídos, a estática, incluso cortes no son. Por esta razón case sempre se usa para mostras de son. A súa ventaxe é a súa compatibilidade para convertirse en outros formatos.

Formato MP3

MP3, tamén coñecido por MPEG-1 Audio Layer 3, é un formato de compresión de audio desenrolado polo Moving Picture Expert Group, (deseñadores e programadores de normas de compresión de audio e video) traballando baixo a dirección de International Standards organizatión (ISO). Os arquivos así comprimidos identifícanse coa extensión ".mp3". A calidade de son do MP3 e o seu pequeno tamaño fixérono moi popular en Internet.
Ao usar o formato MP3 pódese reducir a pista dun CD a un factor de 12 a 1, (1 minuto de calidad CD en formato MP3 equivale a 1MB aprox.). O uso máis corrente que se dá a estes formatos é o de almacenamento de música polo que primeiro se debe gravar o CD no disco duro do computador para logo pasalo ao formato MP3; para isto cómpre ter un Ripeers que pase desde formato CDA (CD) a Wav, (existen algúns CD que non aceptan ripeado), e logo debe terse un encoder, programas que pasa de formato Wav a MP3. Hai que ter en conta a calidade que se desexa: a maior tamaño de arquivo, maior calidade. Esto especifícase elixindo os Kbps (512, 256, 128, 64, 32, 20, 16), os Khz (48000, 44100, 32000, 24000, 22050, 16000, 11025, 8000) e se é estéreo ou mono e como é a calidade do Wav que se está traballando. A desavantaxe do mp3 é que ten patente, o que impide á comunidade seguir mellorándoo e incluso podería obrigar a pagar pola utilización de algún códec.

Formato OGG Vorbis

Ogg é un formato de arquivo contedor multimedia, desenrolado pola Fundación Xiph.org. O formato é libre de patentes e abierto ao igual que toda a tecnoloxía de Xiph.org, deseñado para dar un alto grado de eficiencia no "streaming" e a compresión de arquivos. Os arquivos rematan na extensión ".ogg".
Como coa maioría de formatos contedores, Ogg encapsula datos comprimidos. O nome "Ogg" refírese polo tanto ao formato de arquivo que inclúe un número de códecs separados e independientes de vídeo e/ou audio, ambos desenrolados en código aberto. Vorbis é un códec de audio libre de compresión con perda. Forma parte do proxecto Ogg e entón é chamado Ogg Vorbis e tamén só ogg por ser o códec máis comunmente atopado no contedor Ogg.
Iniciativa Play OGG:

Formato WMA

Windows Media Audio o WMA é un formato de compresión de audio con perda, aínda que recentemente desenrolouse de compresión sen perda, é propiedade de Microsoft.
Compite co MP3, antigo e bastante inferior tecnicamente; e Ogg-Vorbis, superior e libre, usando como estratexia comercial a inclusión de soporte no reproductor Windows Media Player, incluído no seu popular sistema operativo Windows.
Aínda que o soporte deste formato se ampliou desde Windows Media Player e agora se encontra disponible en varias aplicacións e reproductores portátiles, o MP3 continúa sendo o formato máis popular e por isto máis extendido.

Outros Formatos

Existen moitos outros formatos de compresión de audio, como AC3, FLAC ou RealAudio.

Programa Conversor de Formatos:

• Switch: Conversor gratuito de arquivos de audio (Ogg, Mp3, Wma, etc.)

Software para Edición de Audio

CDEX

CDex é unha aplicación de software libre orientada ao ripeo e conversión de audio. Permite realizar toda clase de tarefas relacionadas co son dixital, aínda que está centrado principalmente na extracción de pistas e conversión de arquivos de audio a formato comprimido. Con CDex é moi sinxelo converter a túa colección de CDs nunha colección de arquivos mp3/ogg. Na maioría dos casos pódese, ademais, descargar os títulos das cancións, artista e outros datos do CD a converter.
Pódense extraer as cancións de forma individual ou de todo o disco, incluso unha parte dunha canción indicando o tempo inicial e o final. Os formatos obtidos son wav e mp3 e é realmente unha boa ferramenta para facer un respaldo das cancións que tés nun CD e que queiras ter en mp3 para gañar unha maior potabilidade. Ademais, está compilado con soporte para a maioría dos codificadores e dispoñible, tamén, para Sistemas Linux (LCDex); aínda que o orixinal está en inglés, é posible traducilo a múltiples idiomas.

• Páxina oficial de CDex
• Tutorial de CDex pola UOC

AUDACITY

Audacity é un fantástico editor multiplataforma (Windows, GNU/Linux e Mac) libre e de código aberto destinado á edición e tratamento do son. Multipista, permite gravar sons, converter cintas e gravacións a son dixital ou CD, editar arquivos OGG, MP3 e WAV, cortar, pegar, ensamblar e mesturar sons, cambiar a velocidade ou o ton dunha gravación, axustar os volumes, gravación temporizada, mesturar pistas, etc. Ademais, inclúe un amplo abano de efectos, algúns deles de gran complexidade, como eliminación de ruídos ou análise de frecuencias.

• Páxina oficial de Audacity
• Tutorial de Audacity da UOC
• Tutorial en vídeo por Lourdes Barroso
• Tutorial en línea por J. Antonio Barragán

VLC

VLC media player (inicialmente VideoLAN Client) é un reprodutor multimedia do proxecto VideoLAN; é un software libre distribuído baixo a licencia GPL. Soporta moitos códecs de audio e vídeo, así como diferentes tipos de arquivos, os formatos de DVD, VCD e varios protocolos streaming. É un dos reprodutores máis independentes, en canto a plataforma se refire, con versións para Linux, Microsoft Windows, Mac OS X, BeOS, BSD, Pocket PC, Solaris. Existe unha versión portátil de VLC media player que pode ser transportada e usada directamente desde unha memoria USB sen necesidade de instalarse no computador.

• Páxina oficial de VLC