Micrófonos Piezoeléctricos
Los micrófonos piezoeléctricos utilizan una serie de cristales que tienen la propiedad de, cuando son sometidos a una presión mecánica como la de las ondas sonoras, cambiar el potencial eléctrico de su superficie debido a la fricción de las partículas que las componen. La frecuencia de respuesta es muy irregular en estos micros, lo que hace que no se utilicen a nivel profesional, pero son muy utilizados en pastillas para las guitarras eléctricas debido a que sacan un buen sonido de las cuerdas de este tipo de guitarras.
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Pastilla piezoeléctrica |
Los micrófonos piezoeléctricos pueden ser de cristal o de cerámica, además de, como hemos dicho, pastillas para guitarras.
PERO, ¿QUÉ HACEMOS CON EL SONIDO QUE RECOGE EL MICRÓFONO?
Pues lo manipulamos y lo reproducimos en un altavoz y además, si queremos, lo recogemos en un soporte para manipularlo posteriormente.
Independientemente de la fuente de entrada de sonido, recordad MIC, INST o LINE, algo tenemos que hacer con ella. Lo habitual es amplificar la señal eléctrica que suele ser muy débil y posteriormente manipularla de manera más profunda para adecuar el sonido a aquel objetivo que buscamos, ya sea grabar una locución, un efecto de sonido o registrar un instrumento. Este registro "en bruto" o "enriquecido" podrá posteriormente utilizarse para ser mezclados con otros para, por ejemplo, la grabación de un tema musical, de una banda sonora o de un podcast.
Ni qué decir tiene que podemos combinar sonidos de diversa índole procedente de diferentes fuentes de entrada o de archivos previamente almacenados.
ALMACENAR EL SONIDO ES POSIBLE
Claro, gracias a ello podemos reproducir cada vez que lo deseemos aquella canción o podcast que nos gusta o ver una película sonora o escuchar nuestro programa de radio musical favorito.
El almacenamiento de sonido es posible, de hecho, desde mediados del siglo XIX gracias a un invento llamado el fonoautógrafo (Édouard-Léon Scott de Martinville, 1857).
Desde entonces la grabación del sonido, como lo fue en el caso de la imagen, avanzó de la mano de los diversos adelantos técnicos, en cuya evolución podemos hacer una gran división entre el registro analógico del sonido y el registro digital.
PORQUE UN CILINDRO DE CERA PUEDE SER GRABADO
Y lo hace una aguja que recibe las vibraciones del sonido ambiente, vibraciones que quedarán plasmadas en los surcos en forma de espiral que deja ésta en este cilindro que gira en una determinada dirección como en el caso del fonógrafo (Thomas Alva Edison, 1877). El gramófono (Emile Berliner, 1887) sustituyo el cilindro por un disco metálico, y el tocadiscos (1925) usa (aún) discos de vinilo. Son quizá los aparatos que más relacionamos con la grabación y la reproducción mecánica del sonido.
Pero con el gramófono y el tocadiscos se perdió la posibilidad de las grabaciones caseras que permitía el fonógrafo y es entonces cuando aparece el magnetófono (1935, AEG-Telefunken), cuya grabación es magnética y poco después la cinta de cassette (Philps, 1963) compacta que permitó a todos poder registrar el sonido de forma sencilla en casa una y otra vez sobre el mismo soporte.
La cinta de cassette era además fácilmente transportable y reproducible en aparatos portátiles y adaptables, por ejemplo, a la consola de un coche.
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Tocadiscos y disco de vinilo
| Cinta de cassette
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Las cintas magnetofónicas pueden ser grabadas gracias a que están cubiertas de partículas de metal imantadas y cuya carga puede ser alterada por un cabezal que gracias a una bobina se magnetiza y genera un campo magnético que al ser aplicado sobre la cinta ésta es capaz de retenerlo, lo que permite un gran número de grabaciones sobre el mismo soporte.Para reproducir el sonido el proceso se invierte de modo que la cinta magnetizada pasa por un cabezal que no lo está induciendo sobre este un campo magnético que transmite a una bobina que genera un campo eléctrico acorde los impulsos de la grabación, este se amplifica y se envía a un altavoz.
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Radiocassete de uso casero, permitía reproducir y grabar cintas magnéticas |
Y LA GRABACIÓN MAGNÉTICA TAMBIÉN PUEDE SER DIGITAL
Bueno, la grabación en sí no, pero la información que transporte sí. Porque Sony inventó una cinta magnética que grababa el audio en formato digital la Digital Audio Tape. (DAT) en 1987. Era una cinta muy similar a las cintas de cassette convencionales aunque más pequeña, con una anchura de 4 mm y sin pérdida de audio, puesto que no hay comprensión. Su uso se ha relegado a entornos profesionales.
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Cinta DAT. Más pequeña y compacta que una cinta de cassette analógica. |
Y YA NO HAY VUELTA ATRÁS
Porque a partir de aquí la grabación del sonido se hace en formato digital, apareciendo el formato óptico con un soporte que termino extendiéndose como estándar.
El CD o Compact Disc, el Mini Disc o el disco laser son ejemplos de la capacidad de almacenamiento óptico de la grabación digitalizada. Un láser realiza perforaciones en una superficie fotosensible que luego son leídas por otro láser que interpreta ceros y unos dependiendo de si encuentra una perforación o no.
PORQUE LA INFORMACIÓN DIGITAL ES BINARIA
La grabación digital se hace tomando un muestreo regular de la señal analógica que llega al receptor donde cada muestra recibe un valor numérico en formato binario. La toma de muestra debe realizarse al menos al doble de la frecuencia de la señal recibida, como la señal de audio se recibe a 20 kHz la frecuencia de muestreo es de, al menos, 44,1 kHz. Posteriormente la señal debe ser convertida a analógica para ser reproducida por un altavoz.
La grabación digital tiene en sí varias ventajas:
- La reducción de ruido se puede realizar en todas las etapas de la grabación, puesto que la grabación se hace muestra a muestra de manera independiente y dentro de cada muestra bit a bit.
- Se puede añadir información adicional a la puramente sonora como datos del autor, título de la grabación o todos aquellos datos técnicos que sean necesarios.
Del mismo modo que las cintas magnéticas hay cierto soporte óptico que se puede regrabar después de haber sido grabado previamente es un híbrido llamado soporte magnetico-óptico, en el que la grabación se realiza de manera magnética y la lectura se hace mediante láser.
PERO AL FINAL TODO ESTÁ POR LAS NUBES
Porque todos estos formatos de almacenamiento de la música han sido relegados por la música en streaming para el consumo con plataformas como Amazon Music, Apple Music o la exitosa Spotify. Además el almacenamiento a nivel profesional también se hace en la nube. Servidores a los que te conectas a través de internet y por cuyo servicio premium se suele pagar una suscripción temporal.
Las ventajas del almacenamiento en la nube son evidentes: Puedes acceder a los archivos desde cualquier dispositivo y desde cualquier lugar, permitiendo así la movilidad. Por otro lado es una buena manera de preservar tu trabajo de averías en los equipos de trabajo que hagan irrecuperable cualquier dato guardado localmente.
Todo esto es debido a la gran velocidad de transferencia de datos conseguida en internet gracias a la fibra óptica y, ya, al 5G.
PERO ¿EN QUÉ FORMATO ESTÁ ESTO?
Porque puestos a guardar los datos de sonido recogidos por cualquiera de las fuentes que hemos nombrado, tenemos que guardarlos de modo que cualquier ordenador o programa de edición pueda entenderlos.
Los formatos en lo que se guardan los archivos de audio se pueden dividir en dos grandes grupos para empezar:
Formatos que comprimen la información (con pérdida de calidad o no)
Formatos que no comprimen (sin pérdida).
¿QUÉ ES LO QUE TENGO QUE TENER EN CUENTA CUANDO GUARDO SONIDO EN FORMATO DIGITAL?
Ya hemos hablado de la naturaleza de la captación digital del sonido de modo que se toma la señal analógica y se toman muestras a una cadencia regular que debe ser al menos al doble de frecuencia que la de la señal del sonido que como ya hemos dicho es de 20 KHz, esta toma de muestras es llamada el Sample Rate.
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Ejemplos del muestreo del sonido en una captación digital según la cadencia, de menor a mayor |
Otro aspecto a tener en cuenta a la hora de almacenar un sonido es la profundidad de Bit, es decir, la cantidad de información que hay en cada muestra tomada de la fuente original, a esto se le llama el Bit Depht.
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Ejemplo de profundidad de bit. Observad que a igual velociad de muestreo cuanto mayor es la profundidad de bit mayor es la cantidad de información por muestra, es más fiel al sonido original y muestra menos ruido. |
Pues ya tenemos los dos palabros que se toman en cuenta cuando hablamos de la calidad de un archivo de sonido:
Cuando vemos que un archivo está grabado en 32-bit/192kHz o 24-bit/96kHz Estamos hablando de, en primer lugar, la cantidad de información por muestra (32 bits, 24 bits...) y la cantidad de muestras tomadas del sonido analógico (192.000 muestras por segundo, 96.000 muestras por segundo...). Estos dos parámetros determinan la calidad del sonido del archivo de audio.
¿Y ESTO EN QUÉ IDIOMA LO ESCRIBIMOS?
Si tuviéramos que escribir todo en lenguaje máquina, ceros y unos, sería imposible guardar tanta información, para ello tenemos una gente muy inteligente diseñando atajos o algoritmos que permiten captar el sonido e interpretarlo con la mayor calidad posible y, además, escribir esa información en menos espacio.
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Este que veis aquí, es un algoritmo desarrollado para mejorar la escritura a mano cuando es escaneada. No tiene nada que ver con el sonido, pero es un buen ejemplo de como se desarrollan estas herramientas matemáticas cuyo proceso podéis ver en la página de su autor. |
Para conseguir esto existen un montón de idiomas llamados codec de audio, que no son exclusivos de un formato determinado, sino que son los diferentes lenguajes en los que está codificada la información. En líneas generales los codecs se encargan de convertir la señal analógica en digital y a la inversa, en el caso de que estemos escuchando un audio. Por otra parte, como hemos dicho, al convertir el audio también se encarga de comprimir la información para conseguir que ocupe menor espacio en la memoria o en una transmisión en tiempo real.
Dependiendo del tipo de codec utilizado se realizarán cálculos de unos parámetros u otros para reducir la cantidad de información, por ejemplo eliminando aquellas frecuencias que no son audibles para el oído humano o eliminando resonancias predecibles.
Los codecs de audio suelen instalarse en el ordenador en un paquete que contienen muchos de estos, pero en general, todos los aparatos que tienen que reproducir sonido deben tenerlos instalados, desde un móvil hasta un coche.
Existen dos tipos de codec de audio los que implican pérdida en la calidad del sonido y los que no. La pérdida normalmente se puede graduar a nuestra voluntad cuando codificamos un archivo, siempre en función de nuestras necesidades de espacio y calidad.
VALE, PERO ¿QUÉ ES ESO DE WAV, MP3, AIFF, OGG...?
De acuerdo, a eso vamos. Cuando hemos hablado de formatos de audio nos referíamos a la extensión que le damos al nombre del archivo y que generalmente es un acrónimo del nombre del formato. Cada formato lleva una codificación específica que lo hace legible y le da unas cualidades de compresión y calidad.
Como hemos dicho vamos a hablar de los más usuales y que clasificaremos en dos grandes grupos:
Formatos sin comprimir y formatos comprimidos (con pérdida o no).
Formatos sin comprimir:
Los más conocidos son el WAV (Waveform Audio File Format), desarrollado por Microsoft e IBM y el AIFF desarrollado por Apple para sus Macs. Estos formatos permiten almacenar varias frecuencias de muestreo. Aparte de estos formatos está el BWF desarrollado por la Unión Europea de Radiodifusión que además de no comprimir el sonido permite la grabación de metadatos en el archivo de sonido.
Los formatos de audio sin comprimir son utilizados por los programas de edición de sonido profesionales.
Formatos comprimidos:
- Sin pérdida: Los formatos comprimidos sin pérdida son formatos que reducen un poco el peso del archivo original, pero que siguen siendo de gran tamaño, ocupando aproximadamente dos tercios del original. Estos son los más comunes:
- AIFF-C (*.aiff, *.aifc): Es una versión comprimida del antes nombrado AIFF cuya frecuencia de muestreo es de 41,1 KHz con una profundidad de 16 bits.
- MP3HD (*.mp3hd): Igual que el anterior tiene una profundidad de 16 bits y una frencuencia de 41,1KHz, es la versión sin pérdida del popular mp3.
- FLAC (*.flac): Integrado en el proyecto OGG es un formato de libre distribución, su nombre es un acrónimo de Free Lossless Audio Codec.
- Con perdida: Los formatos comprimidos con pérdida de calidad permiten reducir considerablemente el peso del archivo original en detrimento de la calidad del sonido. Normalmente al guardar el archivo podremos elegir el nivel de comprensión según nuestras preferencias.
- MP3 (*.mp3): Desarrollado por el Moving Picture Experts Groupn(MPEG), es uno de los formatos de audio más conocidos y utilizados debido a su gran capacidad de comprensión y en general no es perceptible por el iído humano. Es muy utilizado en internet, en archivos de streaming o en reproductores protátiles, pues es capaz de comprimir un archivo original hasta 1/15 de su tamaño sin gran pérdida de calidad. Sus variantes son MPEG-1 Audio Layer III o MPEG-2 Audio Layer III.
- Ogg Vorbis (*.ogg): De código abierto este contenedor es un formato de libre distribución. Es el formato utilizado por Spotify en su versión premium. Este formato fue creado para liberarse del pago de royalties a Fraunhfer IIS, creador del MP3, por el uso de su formato. Sus niveles de calidad se mueven entre 32 kbit/s y 500 Kbit/s
- WMA (*.wma): El Windows Media Audio fue desarrollado por Microsoft para su reporductor Windows Media Player. Muy similar a MP3, además incluye información adicional del autor.
Y AHORA VAMOS A ESCUCHAR UN POCO DE MÚSICA...
Porque en realidad de eso se trata, ¿no? Estos formatos de audio son guardados para ser escuchados, de modo que ¿cual es el proceso que ha de devolver estos sonidos de nuevo al aire?
Cuando guardamos archivos digitales de audio lo hacemos con algoritmos matemáticos que hemos de convertir de nuevo en ondas sonoras perceptibles por el oído humano.
Para ello el decodificador realiza la tarea inversa a la de la captación del sonido, lee el archivo codificado y lo convierte en impulsos electromagneticos que, amplificados, se transfieren mediante cable un altavoz.
¿UN ALTA QUÉ...?
Un altavoz es un transductor que convierte las ondas electromagnéticas en ondas mecánicas de sonido, es decir, exactamente lo contrario que un micrófono con el cual tiene mucho en común.
Dependiendo, además, de las frecuencias que tenga que reproducir necesitaremos altavoces de diferentes potencias, ya que para las frecuencias bajas (graves) necesitaremos mover más cantidad de aire que para las frecuencias altas (sonidos agudos). De este modo, un sistema de altavoces estará siempre compuesto, al menos, por dos o más de estos.
Y CLARO, COMO EN LOS MICRÓFONOS, TENEMOS DIFERENTES TIPOS DE ALTAVOCES
Porque podemos hablar de altavoces dinámicos o electrostáticos.
Los dinámicos utilizan un transductor electromagnético, es decir, una bobina móvil (como en los micrófonos) que al moverse hacia atrás y hacia adelante a lo largo de un imán arrastra con ella a la membrana que, con su vibración, lanza las ondas al aire.
Funcionamiento de un altavoz
Los electrostáticos son aquellos que utilizan un transductor electrostático, es decir, como un micrófono de condensador. Con una placa metálica móvil, a modo de diafragma, que se desplaza acercándose o alejándose de otra fija. Como en el micrófono, necesita una corriente contínua que lo alimente y el movimiento es producido por las variaciones de tensión de la corriente. Este movimiento es el que lanza las ondas mecánicas moviendo el aire que transmite el sonido.
Como os he contado, necesitamos varios altavoces para conseguir emitir al aire todas las frecuencias que componen el archivo de sonido, es por ello que existen diversas configuraciones de altavoces específicas para cada espacio. Así, podemos encontrar conjuntos de altavoces especialmente preparados para, por ejemplo los "Home cinemas" con sistemas de sonido 5.1, en los que tenemos 5 altavoces más un subwoofer encargado de los bajos, o sistemas estereos de alta fidelidad e incluso altavoces especialmente diseñados para emitir el sonido desde el techo. Pero esto ya es harina de otro costal.