Sonido Analógico y Digital: Fundamentos y Procesamiento

Sonido: Analógico vs. Digital

Naturaleza del Sonido

El sonido es una sensación percibida por el oído humano, generada por vibraciones que se propagan como ondas a través de un medio elástico, como el aire.

Distinguimos dos tipos de sonido:

• Sonido Analógico: Formado por ondas continuas que pueden tomar cualquier valor de frecuencia y amplitud dentro de un rango.
• Sonido Digital: Representado por valores discretos en tiempo y amplitud.

Características de las Señales Analógicas

• Amplitud (A): Valor de la señal, medido en metros.
• Periodo (T): Tiempo que tarda la señal en repetirse, medido en segundos.
• Frecuencia (f): Número de repeticiones de la señal por segundo, medido en hercios (Hz).
• Longitud de Onda: Distancia recorrida por la señal en un periodo completo, medida en metros.

Intensidad Sonora

La intensidad sonora mide la energía del sonido por unidad de tiempo y área. Se expresa en vatios por metro cuadrado (W/m²) o en decibelios (dB).

• Umbral de Audición: 0 dB (12 x 10^-12 W/m²)
• Umbral de Dolor: 120 dB (1 W/m²)

Digitalización del Sonido

Para procesar el sonido en un ordenador, es necesario convertirlo de analógico a digital. Este proceso consta de tres etapas:

1. Muestreo

Se toman muestras periódicas de la señal analógica a intervalos regulares.

2. Retención

Se mantiene el valor de cada muestra hasta la siguiente.

3. Codificación

Cada muestra se convierte a un valor binario.

Características del Sonido Digital

• Número de Canales: Indica la cantidad de pistas de audio (mono, estéreo, multicanal).
• Frecuencia de Muestreo: Número de muestras tomadas por segundo (Hz). En CD de audio, es de 44.1 kHz.
• Número de Bits por Muestra: Determina la precisión de la reproducción. En CD de audio, se usan 16 bits por muestra.

El tamaño de un archivo de audio digital se calcula como:

Tamaño = Canales x Frecuencia de muestreo x Número de bits x Tiempo

Dispositivos de Audio

Micrófonos

Capturan las ondas sonoras analógicas y las convierten en señales eléctricas.

Tarjetas de Sonido

Realizan la digitalización de las señales eléctricas y las convierten en información binaria.

Conectores de Audio

• Azul: Entrada de línea estéreo (para fuentes de audio como reproductores).
• Rosa: Entrada de micrófono.
• Verde: Salida de audio estéreo (para altavoces o auriculares).

Dispositivos de Captura y Reproducción

Incluyen micrófonos, ordenadores, dispositivos móviles y grabadoras digitales.

Compresión de Audio: Codecs

Los codecs son algoritmos que comprimen y descomprimen señales de audio para reducir su tamaño.

Tipos de Codecs

• Con Pérdida: Eliminan información de la señal original para lograr mayor compresión.
• Sin Pérdida: Mantienen la calidad original del audio.

Formatos de Audio

El formato de un archivo de audio define cómo se almacena la grabación y sus propiedades. Algunos formatos comunes son:

• CDA: Formato de audio de los CD, sin compresión.
• MP3: Formato con pérdida, popular por su alta compresión y calidad aceptable.
• WAV: Formato sin pérdida, utilizado para audio de alta calidad.

La elección del formato depende del equilibrio deseado entre calidad de audio y tamaño del archivo.