Explorando el Sonido: De la Vibración Física a la Codificación Digital y Formatos de Audio

¿Qué es el Sonido? Una Perspectiva Física

Desde el punto de vista físico, el sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico, ya sea sólido, líquido o gaseoso. Cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano, lo definimos como una sensación que el órgano del oído recibe, producida por la vibración que se propaga en un medio elástico en forma de ondas.

Para que se produzca un sonido es necesaria la existencia de:

• Un emisor o cuerpo vibrante.
• Un medio elástico transmisor de esas vibraciones.
• Un receptor que capte dichas vibraciones.

El Mundo del Sonido Digital

El sonido digital es más complejo que el analógico porque no se almacena por oscilaciones de ondas. Tiene un lenguaje digital mediante códigos, como el cero y el uno. También se representa la intensidad o la amplitud del sonido durante un intervalo de tiempo. La calidad del sonido depende de la frecuencia del muestreo y de la resolución.

Frecuencia de Muestreo

La frecuencia de muestreo es el número de mediciones que se realizan por segundo. Cuanto mayor sea el número de muestras, mejor será la calidad del sonido.

Resolución

La resolución es la exactitud con la que se miden los valores de la señal (amplitud). Se mide en bits.

Muestreo

El muestreo consiste en tomar valores (muestras) de la señal eléctrica a intervalos regulares de tiempo muy cortos; esto define la tasa de muestreo. Cada muestra se almacena como un número, y la frecuencia con la que se realiza la medición es la velocidad de muestreo (o frecuencia de muestreo).

En esto intervienen:

Frecuencia

Cuanto más numerosa sea la serie de valores anotados, con más fidelidad se podrá reconstruir la onda original.

Precisión

La calidad y riqueza de matices de la reproducción estará relacionada con la precisión utilizada para la medida de la amplitud de los valores muestreados.

Compresión

La compresión responde a las necesidades de transmisión y almacenamiento de sonido. Cualquier información digital acaba siendo una sucesión de ceros y unos.

• Mediante la codificación, realizada por el ordenador, se reduce el tamaño del fichero.
• Por decodificación, se restituye el contenido original.

Almacenamiento y Reproducción del Sonido

Este proceso se realiza principalmente con dos enfoques:

• El método del magnetófono: Consiste en almacenar la forma de onda de la manera más fiel posible para reproducirla después (un ejemplo histórico es el uso en el teléfono o las cintas magnéticas).
• El método de la partitura: Se basa en la información contenida en una partitura, que indica al intérprete (o sistema) los resultados sonoros que debe conseguir.

El Sistema de Partitura

Este sistema (especialmente en formato digital) usa un lenguaje parecido al de los músicos para almacenar información detallada de cada nota. La fuente, como una partitura electrónica, indica cuándo debe sonar una nota, durante cuánto tiempo, con qué volumen y otras características de su ejecución.

Formatos de Audio Digital

Algunos formatos comunes y sus tamaños aproximados para una referencia de audio son (los tamaños pueden variar):

• MIDI: 21 KB
• WAV: 5,3 MB
• MP3: 440 KB
• RA (RealAudio): 850 KB
• VQF: 280 KB

Formato MP3

El formato MP3 fue lanzado en el año 1995. Actualmente, se trabaja en su sucesor, el MP4, que promete tasas de compresión superiores (por ejemplo, teóricamente hasta 40:1).

La calidad del sonido MP3, junto con su tamaño de archivo muy pequeño, lo hizo extremadamente popular en Internet. Su funcionamiento se basa en principios psicoacústicos, adaptándose a la forma de escuchar que tiene el oído humano. El resultado son archivos considerablemente pequeños, generalmente con una pérdida de calidad poco perceptible para la mayoría de los usuarios.

Al utilizar este formato, se puede reducir el tamaño de una pista de audio de un CD en un factor de hasta 12:1 (o incluso más, como 24:1, manteniendo una calidad aceptable para ciertos usos). Lo más destacado es que, con tasas de compresión razonables, la calidad de sonido se mantiene satisfactoria. Su uso más frecuente es el almacenamiento de música. Para ello, primero se suele "ripear" (extraer) el audio del CD al disco duro del ordenador para luego convertirlo a este formato, proceso para el cual se necesita un software específico (ripeador o ripper).

La calidad final del archivo MP3 (y su tamaño) se especifica eligiendo la tasa de bits (Kbps). También influyen otros parámetros como si el audio es estéreo o mono, y la calidad del archivo WAV original que se está procesando. Cuanto mayor sea la tasa de bits, generalmente mayor será la calidad y el tamaño del archivo resultante.

Una desventaja, especialmente en sus inicios, era la necesidad de un ordenador relativamente potente, ya que la codificación y decodificación de MP3 consumen recursos del procesador. Los archivos deben descomprimirse en tiempo real para poder escucharse.

Programas de Sonido

Algunos ejemplos de software para trabajar con sonido incluyen:

• Digital Audio Converter
• Audacity
• MP3splt (por ejemplo, versión 0.5.7a)