Fundamentos Del Sonido Digital

Fundamentos del sonido Digital

La naturaleza del sonido

El sonido es una vibración que se propaga a través del aire, gracias a que las moléculas del aire transmiten la vibración hasta que llega a nuestros oídos. Se aplican los mismos principios que cuando se lanza una piedra a un estanque: la perturbación de la piedra provoca que el agua se agite en todas las direcciones hasta que la amplitud de las ondas es tan pequeña, que dejan de percibiese. La Figura muestra las vibraciones físicas de un diapasón que ha sido golpeado. Las vibraciones del diapasón fuerzan a las moléculas de aire a agruparse en regiones de mayor y menor densidad, dando lugar a que la presión del aire aumente o disminuya instantáneamente. El diapasón es un excelente ejemplo de fuente de sonido por dos razones: la primera es que puede observarse el movimiento de vaivén de sus brazos mientras se escuchan los resultados de esta vibración; la segunda es que el diapasón vibra a una frecuencia (vibraciones por segundo) constante hasta que toda su energía se ha disipado en forma de sonido. Una perturbación que viaja a través del aire se denomina onda y la forma que adopta esta se conoce como forma de onda.

Características de una onda sencilla

La forma de onda del diapasón es la más sencilla de las formas de onda, denominada onda Sinusoidal.

La frecuencia de sonido se mide en unas unidades denominadas Hertcios (Hz). Un sonido que vibra una vez por segundo tiene una frecuencia de 1 Hz. Las frecuencias se escriben normalmente en kilohertcios (kHz), unidad que representa 1.000 Hz. Una persona joven con unos oídos saludables puede oír sonidos que estén en el rango de los 20 Hz a los 20.000 Hz (20 kHz).

En la Figura se observa cómo la amplitud de la onda disminuye a medida que el sonido se aleja de su fuente, extendiéndose en todas las direcciones. (La figura exagera la rapidez con la que la onda disminuye en el aire ).

El oído y un micrófono incorporado en la tarjeta de sonido se comportan de manera similar. Ambos transforman pequeñas variaciones en la presión del aire en señal eléctrica que puede ser comprendida y almacenada por sus respectivos "cerebros" (ya sea el humano o la CPU de la computadora). Esta señal eléctrica puede ya ser guardada, manipulada o reproducida mediante los medios eléctronicos adecuados.

Amplitud

La medida de la amplitud de una onda es importante porque informa de la fuerza, o cantidad de energía, de una onda, que se traduce en la intensidad de lo que oímos, su unidad de medida es el decibelio. Un decibelio, abreviado como dB, es una unidad de medida de la fuerza de la señal y es útil en la comparación de la intensidad de dos sonidos. La sensibilidad del oído humano es extraordinaria, con un rango dinámico o variación en intensidad muy amplio. La mayoría de los oídos humanos pueden capturar el sonido del murmullo de una hoja y, después de haberse sometido a ruidos explosivos como los de un avión, siguen funcionando. Lo que es sorprendente es que la fuerza de la explosión en un avión es al menos 10 millones de veces mayor que el murmullo que una hoja produce con el viento.

El oído necesita un porcentaje elevado de variaciones en la fuerza de un sonido para detectar un cambio en la intensidad percibida, lo que significa que la sensibilidad del oído a la fuerza del sonido es logarítmica, de manera que el decibelio, unidad de medida logarítmica, es la elección más adecuada para medir la fuerza del sonido. El aspecto práctico de la amplitud es que un incremento de sólo 3 dB duplica la intensidad de un sonido. Por ejemplo, un sonido con 86 dB tiene, el doble de fuerza que un sonido con 83 dB y cuatro veces más que un sonido con 80 dB. Desde la perspectiva de nuestra percepción de la intensidad, un incremento de 3 dB, que da lugar a que se duplique la fuerza, provoca que el sonido se perciba sólo ligeramente más alto. Es necesario un aumento en 10 dB para que nuestros oídos perciban un sonido con el doble de intensidad.

Rango dinámico

La calidad de los sonidos musicales grabados no es demasiado importante, ya que nunca son comparables a los reales. La razón principal es que el equipo estéreo no puede duplicar el rango dinámico completo de una orquesta o de un concierto de rock. Una orquesta puede alcanzar los 110 dB en su climax y en el punto más suave bajar hasta los 30 dB, dando lugar a un rango dinámico de 80 dB. Este rango es superior al rango dinámico de un sistema estéreo típico y, de hecho, superior a la capacidad de grabación de medios tales como un disco de vinilo y una cinta de audio.

Ancho de banda

Profundizamos ahora en aspectos prácticos, como el rango de frecuencia con el que es capaz de trabajar un reproductor CD, nuestro oido o nuestra voz. El ancho de banda es muy importante para disfrutar de la música (como manifiestan las quejas de sonido "de lata" de una radio de bolsillo) y es un criterio básico a la hora de seleccionar un equipo de audio para utilizar con la tarjeta de sonido. Por ejemplo, el ancho de banda teórico de la radio FM es aproximadamente tres veces el ancho de banda de la radio AM, por lo que la FM será capaz de reproducir frecuencias que no entran dentro del campo de trabajo de la AM.

Nota: A menudo el ancho de banda se simboliza mediante un único número cuando la frecuencia baja está bastante próxima a cero. Por ejemplo, el ancho de banda de una voz femenina se sitúa en torno a los 9 kHz, aunque realmente puede estar en el rango que va desde los 200 Hz hasta los 9 kHz.

Existe una medida estándar para definir el ancho de banda: el rango de frecuencias sobre el que la amplitud de la señal no difiere del promedio en más de 3 dB, es decir la diferencia de las frecuencias en la que se produce una caída de 3 dB, ya es el punto donde su amplitud cayó a la mitad, y éste es el mínimo cambio en la fuerza de la señal que puede ser percibido como un cambio real en la intensidad por la mayoría de los oídos.

Ancho de banda del sistema

Es importante tener en cuenta que el ancho de banda de un equipo de sonido depende del enlace más débil del canal, que normalmente no es la tarjeta de sonido. La calidad del sonido producido por la computadora refleja el esfuerzo de muchas componentes, y la salida no será mejor que la interpretación del miembro menos capacitado de un grupo. En el caso del sistema de sonido de la computadora, una señal debe pasar por muchas fases de transformación de audio y por diferentes dispositivos. Por ejemplo, consideremos el sonido grabado mediante un micrófono y que luego es reproducido. La tarjeta de sonido transforma el sonido recogido del micrófono en una señal eléctrica que, posteriormente, se transforma en audio digital y se almacena

...