Conceptos Fundamentales del Sonido y Audio Digital

El sonido es una vibración que se produce cuando un objeto se desplaza a través de un medio elástico. Para los seres humanos, el sonido audible se encuentra en un rango de vibraciones de 20 a 20.000 veces por segundo (Hertz).

Propiedades del Sonido

• Intensidad: Depende de la energía que transporta la onda sonora y está en relación directa con su amplitud. A mayor amplitud, la sensación de sonido es más fuerte. Cuanto más grandes son las ondas, más fuerte es el sonido; cuanto más pequeñas, más flojo es.
• Altura (o Tono): Nos permite percibir los sonidos como más graves o agudos. Los sonidos con frecuencias menores de 20 Hz se consideran infrasonidos, mientras que los que superan los 20.000 Hz son ultrasonidos.
• Timbre: Nos ayuda a reconocer a las personas por la voz o a distinguir diferentes tipos de instrumentos musicales. La frecuencia base determina la altura y el tono percibidos.

Parámetros Físicos de las Ondas Sonoras

• Período (T): Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo completo de la onda sonora.
• Longitud de Onda (λ): Se calcula como λ = v / f (velocidad del sonido / frecuencia). Es la distancia que recorre el sonido en un ciclo completo.
• Frecuencia (f): Es el número de ciclos completos que se repiten en un segundo. Se mide en hercios (Hz), y 1 hercio equivale a 1 ciclo por segundo.
• Amplitud (A): Es la característica de las ondas sonoras que percibimos como volumen. Representa la magnitud de la vibración.

Digitalización del Sonido

El proceso mediante el cual se transforman datos analógicos a un formato digital se denomina digitalización.

• Frecuencia de Muestreo: Es el número de muestras que se toman en un intervalo determinado de tiempo, normalmente cada segundo, es decir, muestras por segundo.
• Resolución (Profundidad de Bits): El estándar definido por un CD de audio especifica que el sonido digital almacenado tiene una frecuencia de muestreo de 44.100 Hz y una resolución de 16 bits.

Herramientas de Edición de Audio

Audacity: Es un software totalmente gratuito que permite grabar y reproducir sonidos, así como importar y exportar archivos en diversos formatos como WAV, AIFF, MP3 y Ogg Vorbis.

Cálculo del Espacio de Almacenamiento para Audio Digital

A continuación, se calcula el espacio necesario para grabar una voz con una frecuencia de muestreo de 11 KHz, una resolución de 8 bits y calidad mono durante 3 minutos.

Datos del Cálculo:

• Frecuencia de muestreo: 11 KHz = 11.000 Hz (muestras por segundo)
• Resolución: 8 bits por muestra
• Canales: 1 (sonido mono; si fuera estéreo, serían 2 canales)
• Tiempo de grabación: 3 minutos = 3 x 60 segundos = 180 segundos

Pasos del Cálculo:

1. Número total de muestras:

   180 segundos x 11.000 muestras/segundo = 1.980.000 muestras

2. Número total de bits:

   1.980.000 muestras x 8 bits/muestra x 1 canal = 15.840.000 bits

3. Espacio en bytes:

   15.840.000 bits / 8 bits/byte = 1.980.000 bytes

4. Espacio en megabytes (MB):

   1.980.000 bytes / (1024 x 1024) bytes/MB ≈ 1.89 MB

   (Nota: El cálculo original indicaba aproximadamente 20 MB, lo cual es incorrecto. El valor correcto es aproximadamente 1.89 MB.)