sonido
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Integración de las
Tecnologías Digitales en la
Enseñanza.
Módulo 3 sección
Sonido y Audio Digital
Documento de distribución
Octubre 2011
Cada cuerpo celestial, de hecho cada átomo, produce un sonido particular
debido a su movimiento, su ritmo o vibración. Todos estos sonidos o
vibraciones componen una armonía universal, en la que cada elemento, sin
perder su propia función y carácter, contribuye a la totalidad.
Pitágoras (570-497 A.C.)
El sonido está constantemente presente en nuestras vidas; de hecho, la mayor parte
de los organismos vivos producen sonidos. Cada persona posee su propia sonoridad
única y particular: el latir del corazón, el timbre de voz, la respiración, el caminar, etc.
El sonido nos proporciona información acerca del mundo que nos rodea y, a través del
sentido del oído, somos capaces de identificar un ambiente y las cualidades espaciales
del mismo. El mundo sonoro tiene vida propia y nos permite construir un universo de
posibilidades expresivas y perceptuales.
Desde tiempos inmemoriales el hombre ha utilizado el sonido como vehículo para la
comunicación, la creación y la expresión, y su estudio ha permitido desarrollar técnicas
muy interesantes como la musicoterapia y la cimática.
Los invitamos a ver el siguiente video de Evan Grant - Sonido visible a través de la cimática. Duración 4 minutos. Observación: se pueden seleccionar los subtítulos en español.
Sonido
El sonido es la sensación que se produce a través del oído en el cerebro y la causa física
que lo determina. Esta causa son las vibraciones de un medio elástico, generalmente el
aire. Estas vibraciones se producen por el desplazamiento de las moléculas del aire
debido a la acción de una presión externa. Cada molécula transmite la vibración a las
que hay a su lado provocándose un movimiento en cadena. El sonido es todo lo que
oímos, resultado de esos desplazamientos. Se transmite en forma de ondas, y depende
de las características de estos movimientos. 1
Los seres humanos percibimos únicamente los sonidos que vibran entre 20 y 20.000
veces por segundo. Los animales, en cambio, perciben distintos rangos de frecuencias.
Sugerimos ver los siguientes videos para familiarizarnos con los coneptos de sonido y
audición.
Ondas Sonoras – duración 1 minuto.
Cómo funciona el oído – Autor: Centro auditivo GAES, duración 2 minutos.
1 Cuenca, I. y Gómez, E. Tecnología básica del sonido. Tomo I. Quinta edición. Paraninfo 2002, p. 11.
Breve historia de la grabación sonora
A lo largo de su historia el hombre ha tenido la
necesidad de transmitir, documentar y registrar
el sonido, pero fue recién en 1860 que Leon
Scott logró la primera grabación de la voz
humana utilizando su invento, el fonoautógrafo.
Scott estaba interesado en el registro y la
visualización del sonido, pero no en su
reproducción: por lo que el fonoautógrafo no
contó con esta última cualidad.
Diecisiete años más tarde Thomas Edison
diseñó un equipo capaz de registrar y reproducir
sonido, el fonógrafo. A partir de él, se
desarrollaron diversos artefactos similares, pero
el único que logró sustituirlo por su menor coste
y mayor duración fue el gramófono, patentado
en 1887 por Emile Berliner.
El funcionamiento del gramófono era similar al
del artefacto de Edison, con la diferencia de que
la impresión se realizaba sobre un disco plano en lugar de un cilindro. En 1893 Berliner
funda la United States Gramophone Company donde se comienzan a fabricar
gramófonos y a grabar colecciones de piezas
musicales para la venta. En sus comienzos los
discos creados por Edison eran de poca
durabilidad, pero con el paso del tiempo se
perfeccionaron los sistemas de grabación y los
soportes y, a su vez, creció la competitividad entre
compañías del mismo rubro. En 1922 la industria
discográfica logró vender más de cien millones de
discos.
Aproximadamente en 1925 la compañía Victor realiza las
primeras grabaciones eléctricas. Este es el primer paso
hacia la experimentación y desarrollo de nuevas
tecnologías de equipos de sonido tales como el tocadiscos
(gramófono eléctrico), el magnetófono y los grabadores a
cinta. En la década del 60 Phillips patenta el formato de
Fonoautógrafo
Fonógrafo
Gramófono
Magnetófono de bobina abierta
cinta en casete, siendo la alternativa regrabable del disco de vinilo.
A finales de los años 60 se construyeron los primeros
grabadores digitales. En 1979 se presenta oficialmente el
prototipo de soporte digital Disco Compacto (CD) y en el
año 1982 se lanzan en el mercado los primeros
reproductores de CD. El audio digital continúa
desarrollándose hasta nuestros días siendo la última y más
popular de las tecnologías, los formatos de audio digital comprimido (mp3, ogg, etc.) y
sus reproductores.
En el año 2008 investigadores estadounidenses de la Universidad de Berkley lograron
reproducir la primera grabación sonora registrada por Leon Scott Martinville. Se trata
de la canción tradicional francesa Au clair de la lune (A la luz de la luna).
Los invitamos a escuchar la primera grabación sonora
Para profundizar sobre la primera grabación sonora puedes consultar los siguientes
enlaces:
BBC Mundo - La grabación más antigua del mundo
El ciudadano bibliotecario
Firstsounds
Audio analógico y digital
De acuerdo al Diccionario de la Lengua Española de la Real Academia Española la palabra audio proviene del latín audîo (yo oigo) y refiere a la serie de técnicas y tecnologías utilizadas para la grabación, procesamiento, almacenamiento y reproducción de señales sonoras. Estas señales pueden ser digitales o analógicas. Generalmente, cuando escuchamos un casete o disco de vinilo, asumimos que estos
son soportes de almacenamiento de audio analógico. Por el contrario, cuando se nos
presenta un CD o un reproductor de mp3, suponemos que son soportes digitales. Sin
embargo, lo que realmente importa no son los dispositivos de almacenamiento, sino el
tipo de señal registrada en ellos. Estas señales, analógicas o digitales, pueden
obtenerse mediante disintas técnicas y dispositivos.
Una señal analógica es una señal análoga al
sonido pero en formato eléctrico (voltaje).
Este tipo de señal es continua, es decir, posee
un valor para cada instante de tiempo. Para
comprender el concepto de señal continua
podemos tomar como ejemplo el cambio de
temperatura en el correr del día. Si a la
mañana medimos 16oC y al mediodía 18oC
sabemos que la temperatura no saltó repentinamente de un valor a otro, sino que el
cambio se produjo de manera continua. El pasaje de 16ºC a 18ºC implica transitar por
todos los valores intermedios (16oC; 16,1oC; 16,2oC; 16,3oC; etc.).
El micrófono es el dispositivo capaz de obtener señales analógicas, transforma las
variaciones de presión de aire en una señal eléctrica continua. La grabación analógica
consiste en captar el sonido mediante un micrófono y almacenar la señal eléctrica en
un dispositivo apropiado (ej: casete)2.
2 Si quieres profundizar sobre la grabación analógica haz clic aquí.
Las señales digitales a diferencia de las
analógicas, representan el sonido por medio de
números. Este tipo de señales son llamadas discretas
por poseer valores únicamente en instantes de
tiempo regulares, y son una aproximación de la
señal original.
Sonido en la PC
Como hemos mencionado anteriormente, las computadoras trabajan con información
en formato de unos y ceros. Estos números pueden representar cualquier tipo de
información capaz de ser procesada digitalmente sea, texto, imagen, sonido, etc.
Para trabajar con sonido en la PC necesitaremos digitalizarlo previamente, es decir
transformar el sonido generado por una fuente sonora en una señal digital. Podemos
identificar dos etapas importantes en la digitalización del sonido:
1. La primera consiste en transformar las ondas sonoras en una señal analógica:
el micrófono capta a través de su membrana las variaciones de presión de aire
y las transforma en una señal análoga, pero en formato eléctrico.
2. La segunda etapa consiste en transformar la señal analógica en una señal
digital: la señal analógica viaja por el cable del micrófono y se introduce en la
PC a través de la entrada de micrófono de la tarjeta de sonido. Las tarjetas de
sonido poseen un conversor análogo digital que transforma la señal eléctrica en
dígitos binarios. Una vez obtenido el sonido digitalizado, podremos visualizarlo
y almacenarlo en la computadora a través de un software de grabación y
edición de sonido.
Hemos estudidado el proceso para obtener audio digital pero ¿cómo escuchamos el audio digitalizado si es un conjunto de unos y ceros? Anteriormente mencionamos que las tarjetas de sonido poseen un conversor analógico digital. Además, poseen otro conversor - digital analógico - que cumple la función opuesta, es decir, transforma la señal digital en una eléctrica. La señal analógica “sale“ de la PC a través del cable que conecta la salida de audio de la tarjeta de sonido a un par de parlantes. Por último, los parlantes reciben la señal eléctrica y la convierten en variaciones de presión de aire que percibimos como sonido.
La siguiente imagen muestra un esquema del proceso completo:
Trabajar con audio digital ofrece varias ventajas sobre el audio analógico. Entre ellas
podemos destacar:
Las señales digitales almacenadas no se alteran con el paso del tiempo y
permiten realizar infinitas copias sin pérdida de calidad; contrariamente a las
analógicas, las que, bajo estas mismas circunstancias, sí sufren deterioro.
Mediante un software de edición podemos manipular y alterar
voluntariamente el audio: editarlo, egragarle efectos, mezclar varias pistas,
etc. En cambio, para realizar estos procedimientos con audio analógico, se
necesita de técnicos expertos y aparatos especializados.
El desarrollo tecnológico ha permitido el acceso masivo a las computadoras
posibilitando la apropiación de las herramientas para el trabajo con audio
digital.
Por estos motivos el audio digital ha desplazado mayoritariamente al analógico, sin
embargo muchos audiófilos y amantes de este último tipo de sonido continúan
utilizando esa tecnología.
Software de grabación y edición de audio digital
El software de grabación y edición de audio consta de aplcaciones que nos permiten
obtener y manipular sonido digital a partir de su representación gráfica. Existen
distintas variedades de software y, dependiendo del tipo, el usuario no solo podrá
determinar la calidad de la grabación, sino también la cantidad de pistas de sonido con
las que trabajará, además de definir el comienzo y final de la captura de sonido.
La mayoría de los editores de audio permiten realizar las siguientes acciones:
Grabar o importar audio digital
Editar el audio: cortar, pegar o añadir silencio a una pista
Modificar el volumen de cada pista
Aplicar efectos a los archivos de audio
Mezclar las pistas de sonido en un único archivo
Almacenar el archivo de audio en distintos formatos
Una vez realizadas las modificaciones necesarias en nuestro proyecto de audio, los
editores permiten guardar la sesión completa con un formato propio, pudiendo
retomarla para editar o grabar más pistas en otro momento.
En los equipos del Plan Ceibal, Magallanes y XO 1.5,
encontramos instalado por defecto el software de
grabación y edición de sonido Audacity.
Formatos de archivo
Una vez que digitalizamos el sonido es
necesario almacenarlo en el computador.
Para esto debemos conocer los distintos
formatos de archivo y sus características. Si
bien existen múltiples formatos de audio
abordaremos los más utilizados:
Formatos sin pérdida de calidad:
WAV (Waveform Audio Format): este tipo de formato es el estándar de
Microsoft Windows y su nombre proviene del inglés wave (onda). Los archivos
wav son formatos sin pérdida de información, es decir, conservan toda la
calidad obtenida en la digitalización. Tenemos que tener presente que, si bien
no perdemos calidad con este tipo de archivos, ocuparán mucho espacio en el
disco duro del computador.
AIIF (Audio Interchange Format File): es el formato más popular utilizado en
plataformas Apple Macintosh. Este tipo de archivos, al igual que los WAV,
conservan toda la calidad obtenida en la digitalización.
Los formatos WAV y AIFF son los más utilizados en el audio profesional.
Formatos con pérdida de calidad:
Estos formatos de compresión tienen la finalidad de reducir la cantidad de información
que se transmite por segundo. Como consecuencia, el archivo obtenido será de menor
calidad y tamaño que el original. Generalmente la compresión de archivos de audio se
utiliza para la transmisión en Internet y el alamcenamiento en dispositivos móviles.
La compresión con pérdida de calidad se realiza a través de complejos algoritmos
basados en principios psicoacústicos, más precisamente en el enmascaramiento3.
Cuando se comprime un archivo de audio se eliminan las frecuencias enmascaradas
que el oído no es capaz de captar manteniéndose la calidad en las bandas de
frecuencias más sensibles a la escucha. Con este método se alcanza una reducción del
archivo original de hasta un 90%.
3 “Fenómeno psicoacústico por el cual un sonido débil se vuelve inaudible en presencia de otro más
intenso cercano en frecuencia.” Miyara, F. Acústica y sistemas de sonido. Universidad Nacional de Rosario, 1999, p. 289.
Cuando se comprime un archivo su calidad dependerá de la tasa de bits (bitrate) que
utilicemos. Las posibles tasas abarcan desde 8 kbps (kilobits por segundo) hasta 320
kbps, siendo la primera la mayor tasa de compresión (peor calidad de sonido) y la
segunda la menor tasa de compresión (mejor calidad de sonido). La mínima
compresión aceptable es de 128 kbps (menores calidades producen pérdidas notorias
en el audio), siendo esta la tasa de transferencia más utilizada para la mayoría de los
archivos de audio de Internet.
Sugerimos escuchar la siguiente composición y comparar los distitnos niveles de
compresión: Se recomienda mantener el mismo nivel de volumen para todas las
escuchas.
Autor: Löhstana David. Quand je serai grand. Disco: Folk & Acoustic
1. Compresión a 320 kbps
2. Compresión a 128 kbps
3. Compresión a 8kbps
¿Qué diferencias escuchas? ¿Percibes el mismo volumen o la compresión los afecta?
¿Escuchas la misma calidad de sonido para todas las compresiones?
Los formatos más utilizados de compresión con pérdida son:
MP3 (MPEG Audio Layer 3) Formato de audio patentado, de compresión
con pérdida, desarrollado por el Moving Picture Experct Group.
Ogg es un formato contenedor multimedia para audio y video
desarrollado por la fundación Xiph.org. A diferencia del formato mp3, es
gratuito, de código abierto y libre de patentes. Al ser un formato
contenedor de audio y video encontramos los archivos de audio con la
extensión oga y los de video como ogv.
Cuando se baja la calidad de un archivo se elimina información que no es posible recuperar,
por esto es importante conservar el archivo de audio original (wav o aiff)
Sugerimos los siguientes conversores en línea:
- Mediaio
Online Convert
Derechos de autor
Cuando trabajamos con sonido, más
precisamente con obras musicales debemos
tener en cuenta los derechos de autor. El
derecho de propiedad intelectual otorga al
titular de la obra la potestad de autorizar o
restringir la utilización de la misma, así como
de recibir una remuneración.
El artículo 14 de la ley 9.739 sobre propiedad literaria y artística con las modificaciones
introducidas por la ley de Derecho de autor y derechos conexos 17.616 establece:
“El autor conserva su derecho de propiedad durante toda su vida, y sus herederos o
legatarios por el término de cincuenta años a partir del deceso del causante.”
Debemos ser cautelosos a la hora de seleccionar música o efectos sonoros para la
generación de materiales. Recomendamos utilizar recursos de licencia libre o creative
commons. Algunos de ellos pueden encontrarse en los sitios que se ofrecen a
continuación; aunque, igualmente, recomendamos revisar las condiciones de la
licencia y los derechos de autor.
Música:
- Jamendo
- Música libre
- Dogmazic
- Free Music Archive
- Musicleft
Efectos sonoros:
- Archivo sonoro
- Soundsnap
- Instituto de Tecnologías Educativas
- Sounddogs
- Efectos de sonido
Para descargar los efectos de los sitios web, ubicar el ratón encima del ícono de mp3 y
hacer clic derecho. Seleccionar la opción guardar enlace. como.
AviaryMyna es un potente editor de audio en línea que permite componer música a
partir de samples pregrabados. Es muy útil para crear ambientes sonoros a partir de
efectos o con fragmentos musicales. El siguiente tutorial explica brevemente como
funciona.
Bibliografía
- Ignasi Cuenca, Eduard Gómez . Tecnología Básica del sonido volumen I y II –Quinta edición. Editorial Paraninfo 2002.
- Federico Miyara . Acústica y Sitemas de Sonido. Editorial de la Universidad Nacional de Rosario 1999.
- Smith, S.W. Digital Signal Processing: A Practical Guide for Engineers and Scientists. Newnes ‐ Elsevier, 2003.
- Audio y Midi Básico. Catálogo PC Midi Center. - Julio C García Cánepa. Cultura musical I y II. Ángel Estrada y CIA 1988. - Aharonián Coriún. Introducción a la música. Montevideo Tacuabé 2002. - Gustavo Basso. Percepción auditiva. Universidad Nacional de Quilmes 2006.
Sitios Webs consultados
- http://www.vorbis.com/faq/
- http://www.xiph.org/ogg/
- http://www.fceia.unr.edu.ar/acustica/biblio/md-vs-dat.pdf
- http://www.gramofonos.com/historiadelgramofono.htm
- http://www.nps.gov/edis/photosmultimedia/the-recording-archives.htm
- http://elenaservin.wordpress.com
- BBC Mundo
- El ciudadano bibliotecario
- Firstsounds
Créditos
Sección preparada por Elisa Llambías, Asistente Disciplinar de Educación Sonora.
Dirección de Educación.
Centro Ceibal para el Apoyo de la Educación de la Niñez y la Adolescencia.