EL SONIDO I: LA NATURALEZA DEL SONIDO
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Micrófono de estudio |
El fenómeno físico del sonido se produce cuando una serie de ondas mecánicas se desplazan a través de un fluido flexible (sólido, líquido o gaseoso). Esto quiere decir que lo que hace el sonido es deformar el fluido a través del que pasan ejerciendo una fuerza sobre él en forma de ondas o perturbaciones.
A las ondas de sonido las llamamos ondas acústicas. Cuando una onda acústica resulta audible la llamamos onda sonora.
Decimos que las ondas son periódicas cuando se propagan de manera regular por el medio.
Y ESTA ES LA GRAN DIFERENCIA CON LA LUZ
La gran diferencia entre el sonido y la luz es la naturaleza de sus ondas que le dan cualidades diferentes. Mientras que la luz es propagada mediante ondas electromagnéticas, las ondas mediante las que se propaga el sonido son ondas mecánicas, lo que le impide propagarse por el vacío.
El sonido se propaga más rápidamente en medios sólidos y líquidos que en los gaseosos. Como el sonido necesita de la transmisión de la vibraciones de las moléculas de un cuerpo a otras para propagarse, cuanto mayor sea la densidad de este más rápidamente se propaga.
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Onda electromagnética. Vemos en rojo el campo eléctrico y en azul el magnético |
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Onda mecánica. Simulación con la ondulación de una cuerda |
LA FRECUENCIA DEL SONIDO
Como hemos dicho, al producirse la vibración de un cuerpo se produce la propagación de ondas (perturbaciones). Estas ondas en la mayoría de las ocasiones son periódicas. En consecuencia, en función de la cantidad de veces que se repita esa perturbación completa (ciclo) durante un segundo obtendremos la Frecuencia, que se miden en hercios (Hz).
Un Hercio es un ciclo que tiene un periodo por segundo, es decir que se repite una vez por segundo.
Cuanto mayor sea el periodo, mayor repetición por segundo y por lo tanto mayor frecuencia.
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Ondas de sonido de diferentes frecuencias. |
EL SONIDO QUE PODEMOS OIR
Cuando podemos oír una onda acústica esta se denomina onda sonora.
Las frecuencias de sonido que son audibles por el oído humano son las que van desde los 20 Hz hasta los 20.000 Hz (los utrasonidos y los infrasonidos están por encima y por debajo de esto valores respectivamente). De este modo tenemos que aquellos sonidos que tienen una frecuencia más baja (menos ciclos por segundo) son sonidos graves, mientras que por el contrario los sonidos agudos son aquellos que tienen más hercios por segundo.
PERO TAMBIÉN ESTÁN LA LONGITUD Y LA AMPLITUD DE ONDA
Otra cualidad del sonido es la longitud y la amplitud de la onda.
La longitud de onda en cierta medida se identifica con un periodo, pero la longitud de onda es la distancia que abarca un ciclo completo, mientras que un periodo se identifica con el tiempo que tarda en desplazarse dicho ciclo. Las longitudes de onda de los sonidos audibles por el oído humano van desde los 17 metros hasta los 17 milímetros.
La amplitud es el valor de la cresta de la onda, cuanto mayor sea más intenso será el sonido, intensidad que se identifica con la ganancia o el volumen. La intensidad se mide en decibelios (dB)
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La longitud de onda se relaciona con el timbre (agudo o grave), la amplitud con el volumen |
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Tabla de diferentes niveles de intensidad de sonido. (Fuente: Wikipedia) |
Pero en la naturaleza lo que normalmente tenemos es ruido. Se denomina así a las ondas aperiódicas, es decir que no son regulares en las que la forma y el periodo de la onda cambia constantemente.
UNA ONDA NO ES 100% PURA
Además las ondas acústicas en general no son puras, es decir, que una onda puede contener más de una frecuencia a la vez, las diferentes frecuencias que surgen de la descomposición de una onda están en múltiplos de la frecuencia principal (frecuencia fundamental) de modo que para una sonido con frecuencia de 20Hz estaremos descomponiendo de ellas frecuencias secundarias de 40 Hz, 50 Hz, 60 Hz, a estas frecuencias secundarias las llamamos armónicos.
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En la imagen vemos los armónicos que surgen de un determinado sonido fundamental |
ADEMÁS PODEMOS PERCIBIR ECO Y REVERBERACIÓN
Cuando un sonido rebota sobre una superficie podemos percibir parte de ese sonido, si el obstáculo está a más de 17 metros podemos diferenciar los dos sonidos, el emitido y el rebotado, a lo que llamamos eco. Si por el contrario el obstáculo está a menos de 17 metros esta distinción no se produce, a esto lo llamamos reverberación. Es por ello que en los estudios de sonido se forran las paredes con superficies irregulares, para dispersar el rebote y así amortiguarlo.
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Amortiguación del sonido mediante almohadillas en forma de pirámide para evitar el rebote direccional del sonido |
CAPTACIÓN DEL SONIDO POR EL OÍDO HUMANO
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Esquema del oído humano |
EL SONIDO II: LA CAPTACIÓN DEL SONIDO
Ya hemos hablado en un artículo anterior sobre la captación del sonido por el oído humano.
No volveremos ahora a ello si no es para la comparación de ciertos aspectos de lo anterior con la captación del sonido mediante elementos electrónicos.
Siempre que intentamos capturar un sonido, ya sea de la voz humana, sonido ambiente, música, etc necesitamos convertir las ondas mecánicas propias del sonido en ondas eléctricas, ya que son estas últimas las únicas que se pueden tratar con instrumentos electrónicos. Para ello utilizamos casi siempre la misma herramienta: El micrófono.
Y EL PROCESO SIEMPRE ES EL MISMO
Captamos el sonido con el micrófono mediante las vibraciones de una membrana que son convertidas en ondas eléctricas, estas son amplificadas y como el sonido aún es analógico hay que convertirlo en sonido digital y posteriormente se pueden manipular (filtrar, ecualizar...) con software especializado y se pueden almacenar con un formato digital para más tarde enviarlas a un reproductor de que nuevo convierte la señal digital en analógica que, amplificada, se envía a un altavoz que revierte el proceso convirtiendo las ondas eléctricas en ondas mecánicas mediante la vibración de una membrana y las lanza de nuevo al aire.
PERO EN REALIDAD NO SIEMPRE EL SONIDO PROCEDE DE LA NATURALEZA
Efectivamente, cuando captamos un sonido ambiente lo solemos hacer con un micrófono, pero no siempre el sonido tiene esta procedencia. De este modo tendremos diferentes fuentes de entrada de un sonido a un aparato de grabación:
MIC
Se llama así a la entrada de sonido procedente de un micrófono. El sonido que procede del micrófono tiene en general una señal muy débil que debe ser amplificada (preamplifricador).
LINE
Es la entrada de un sonido procedente de otro aparato, es por lo tanto el método de comunicación entre diferentes aparatos de manipulación de sonido. Por ejemplo una grabadora conectada a un ordenador, una mesa de mezclas con dicho ordenador, un midi a una mesa de mezclas...
INST/HiZ
Es la entrada que procede de instrumentos musicales (guitarra, bajo...) conectados a una mesa de mezclas o a un ordenador con software específico.
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Entradas MIC, LINE e INST |
Y EL MICRÓFONO ES COMO EL OÍDO HUMANO
Porque capta el sonido, lo amplifica y lo envía a una zona de interpretación y registro.
El micrófono es un transductor que convierte las ondas mecánicas en ondas eléctricas, del mismo modo que lo hace el oído humano.
Porque la captación del sonido la hace mediante la vibración de una membrana de manera similar a como lo hace el tímpano humano.
El diafragma o membrana (2) con su vibración hace que una bobina (3) conectada a él se mueva linealmente con las vibraciones producidas, alterando el campo magnético generado por un imán (4) haciendo que la corriente eléctrica (5) que corre por ella produzca determinados impulsos consecuencia de las vibraciones emitidas por el sonido (1) recogido por la membrana.
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Esquema de micrófono dinámico. Fuente: wikimedia.org |
PERO NO SIEMPRE ES UNA BOBINA
Porque la bobina es el elemento transductor, la cápsula, que se encarga de transformar el sonido en impulsos electromagnéticos, pero para cumplir esta función hay varios métodos o elementos que tienen dicha capacidad y dependiendo de los componentes que se encargan de ello podemos clasificar los tipos de micrófonos en:
- Dinámicos
- De condensador
- De carbón
- Piezoeléctricos
Micrófonos dinámicos.
Es el que hemos descrito anteriormente, el transductor es una bobina que sedesplaza a lo largo de un imán reproduciendo el movimiento de la membrana a la que está fijado. El movimiento de vaivén de la bobina a lo largo del imán altera el campo magnético produciendo así una variación de tensión en consonancia con el sonido que golpea a la membrana. Los micrófonos dinámicos no necesitan una fuente de alimentación, son robustos y fiables, con lo que su uso fuera del estudio es lo más habitual. Su baja sensibilidad nos permite grabar en entornos muy ruidosos, puesto que matiza el sonido, así como cuando trabajamos con instrumentos con un sonido fuerte, como puede ser una batería.
Micrófonos de condensador.
En los micrófonos de condensador la membrana es sustituida por la parte móvil del condensador, que es un disco conductor que se mueve por la vibraciones recibidas acercándose o alejándose de otra parte fija del condensador variando así la carga de corriente eléctrica por efecto de esta variación de distancia. Esto produce una variación en la tensión eléctrica. Para que todo esto funcione el micrófono de condensador necesita ser alimentado por una corriente continua administrada por una pila o por el amplificador al que se conecta.El micrófono de condensador es muy sensible, lo que le permite gran calidad de sonido, pero esa misma sensibilidad hace que sea por lo que se recomienda que se utilice en un lugar fijo sujeto con un brazo o con un trípode.
Por otro lado, este tipo de micrófono, es multidireccional, lo que permite regularlo para la captación del sonido unidireccional, bidireccional u omnidireccional.
Debido a su gran sensibilidad en la captación del sonido el entorno debe estar controlado, por lo que es un micrófono principalmente de estudio. Utilizado en doblajes, locuciones y en la creación de efectos de audio que requieren gran nitidez y calidad.
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Esquema micrófono de condensador |
Micrófonos de carbón
Los micrófonos de carbón, también conocidos como micrófonos de botón, están compuestos por una zona de resistencia encapsulada en la que hay partículas de carbón, grafito o antracita que ofrecen una resitencia al movimiento de la membrana (normalmente una placa de metal). Al vibrar la placa empuja estas partículas variando su posición relativa, provocando así una variación en la resistencia existente entre esta placa móvil y otra fija y por lo tanto en la corriente que lo atraviesa en consonancia al sonido que ha producido la vibración de la membrana. Este tipo de micrófono fue muy utilizado en la telefonía hasta que fue sustituido por los micrófonos de condensación que daban mayor calidad y menor nivel de ruido.
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Micrófono de carbón |
Micrófonos Piezoeléctricos
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?
ALMACENAR EL SONIDO ES POSIBLE
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Fonoautógrafo. Fuente: wikipedia |
PORQUE UN CILINDRO DE CERA PUEDE SER GRABADO
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Tocadiscos y disco de vinilo
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Y LA GRABACIÓN MAGNÉTICA TAMBIÉN PUEDE SER DIGITAL
Y YA NO HAY VUELTA ATRÁS
PORQUE LA INFORMACIÓN DIGITAL ES BINARIA
- 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.
PERO AL FINAL TODO ESTÁ POR LAS NUBES
PERO ¿EN QUÉ FORMATO ESTÁ ESTO?
¿QUÉ ES LO QUE TENGO QUE TENER EN CUENTA CUANDO GUARDO SONIDO EN FORMATO DIGITAL?
¿Y ESTO EN QUÉ IDIOMA LO ESCRIBIMOS?
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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. |
VALE, PERO ¿QUÉ ES ESO DE WAV, MP3, AIFF, OGG...?
Formatos sin comprimir:
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 Group (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 oído 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...
¿UN ALTA QUÉ...?
Y CLARO, COMO EN LOS MICRÓFONOS, TENEMOS DIFERENTES TIPOS DE ALTAVOCES
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.
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