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AUDIO Y SONIDO DIGITAL 1. Introducción 2. Obtener sonidos 3. Formatos de Archivos de Audio (WAV, MP3, etc.) 4. Conversión Analógica-Digital 5. Conversión entre formatos 6. Software Musical a. Grabación de audio b. Edición de audio c. Otras Herramientas INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE

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Características del Sonido ●

Sonido: fruto de interacción entre un objeto vibrante, un medio transmisor (aire), oído y cerebro Características: –

Frecuencia: número de vibraciones / segundo (Hz) ●

Humanos escuchan entre 15-20000 hercios (resto: ultrasonidos)

Amplitud: diferencia entre presión mínima y máxima de la onda (mayor amplitud = mauor volumen) Intensidad: nivel del volumen (decibelios db) (0 – 130db ser humano) INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE 2


Características del Sonido ●

Dinámica o Rango Dinámico: Diferencia entre valores máximos y mínimos que el sistema produce (db) –

En equipos de calidad 80 – 95 db

Ruido: sonidos aleatorios que distorcionan o en-mascaran el sonido original. –

Para que un ruído no sea perceptible sobre el sonido principal debe haber una diferencia de 65 db

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Audio Digital ●

Audio Digital: digitalización de sonido real procedente de voces, instrumentos acústicos o electrónicos, grabaciones, etc. para formato informático. –

Se realiza utilizando ADC (Conversores de Analógico a Digital). Esas muestras son almacenadas en el ordenador.

El circuito DAC convierte el sonido de digital a analógico.

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Formas de Sonidos (digital) ●

MIDI: lenguaje que utilizan los instrumentos modernos para comunicarse entre ellos, enviar, recibir y sincronizar datos. –

Cuando reproducimos un archivo MIDI escuchamos el sonido de la tarjeta, no el original. Si llevas ese archivo a otra tarjeta o sintonizadora puede sonar distinto.

Audio Digital: Almacena digitalmente, partiendo de los datos del sonido original, pequeños fragmentos que indican la frecuencia, volumen y otros datos. – INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE

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Digital vs analógica ●

Una señal analógica es aquella que puede tomar una infinidad de valores (frecuencia y amplitud) dentro de un limite superior e inferior. El termino analógico proviene de análogo. Por ejemplo, si se observa en un osciloscopio, la forma de la señal eléctrica en que convierte un micrófono el sonido que capta, ésta sería similar a la onda sonora que la originó.

En cambio, una señal digital es aquella señal cuyos valores (frecuencia y amplitud) no son continuos sino discretos, lo que significa que la señal necesariamente ha de tomar unos determinados valores fijos predeterminados. Estos valores fijos se toman del sistema binario, lo que significa que la señal va a quedar convertida en una combinación de ceros y unos, que ya no se parece en nada a la señal original. Precisamente, el termino digital tiene su origen en esto, en que la señal se construye a partir de números (dígitos). INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE

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Sonidos en el ordenador: MIDI y Audio MIDI responde a las siglas de Musical Instrument Digital Interface (Interfaz Digital de Instrumentos Musicales). Se trata de un protocolo industrial estándar que permite a computadores, sintetizadores, secuenciadores, controladores y otros dispositivos comunicarse y compartir información. - Ejemplo: conectar un sintetizador a tu tarjeta de sonido Es importante tener presente que MIDI no transmite sonidos, sino información sobre como se ha de reproducir una determinada pieza musical. Sería el equivalente informático a la partitura. ●

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MIDI vs Audio Los componentes básicos de un sistema MIDI son:

● ●

Interface MIDI : Es el dispositivo que sirve para enviar y recibir datos MIDI desde el ordenador.  Muchas tarjetas de sonido permiten utilizar unos conectores especiales para el puerto del joystick,  que permiten comunicar el ordenador con los instrumentos musicales electrónicos. Los aparatos  musicales más modernos permiten también la conexión mediante el puerto serie RS­232 que llevan  consigo de fábrica todos los ordenadores, ahorrando así la necesidad de un adaptador MIDI  específico.  Cables y conectores:  Los conectores por donde circula la información MIDI tienen todos el mismo  aspecto: son del tipo DIN con 5 pins. Los cables MIDI tienen un conector macho a cada extremo.  Los conectores MIDI pueden tener tres tipos de funciones: ● El conector MIDI IN es la puerta por donde llegan datos procedentes de otro aparato. Los datos que llegan por un conector IN a un sintetizador son transformadas en música. ● Por el MIDI OUT salen los datos que se han generado en el propio aparato. Cuando se toca en un teclado MIDI se está enviando información que sale por el puerto OUT. ● Por el conector MIDI THRU también salen datos pero, a diferencia del OUT, no son producidas en el mismo aparato, sino que son sólo una copia de aquello que llega por el MIDI IN. Se utiliza para encadenar tres o más dispositivos MIDI en un mismo sistema. INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE

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MIDI VS Audio ●

Aparatos MIDI ●

Los generadores de sonido reciben información por el canal MIDI IN y la transforman en sonido. Los aparatos MIDI pueden realizar esta función de tres maneras diferentes: ● Los robots mecánicos actuan directamente sobre un instrumento tradicional (como lo haría una pianola). En éste tipo de aparatos el MIDI controla un robot que imita las acciones de un intérprete humano. ● Los sintetizadores generan el sonido de una manera totalmente artificial, basándose en combinaciones de funciones matemáticas para obtener los diferentes timbres. ● Los muestreadores (llamados también samplers) reproducen muestras registradas de un instrumento tradicional. Las muestras de sonido se toman en un estudio y se guardan digitalmente en la memoria del aparato MIDI. Posteriormente, son manipuladas para adaptarlas a diferentes niveles de intensidad y frecuencia. ● Algunos aparatos, como los de la familia SoundCanvas de Roland, combinan las técnicas de síntesis y muestreo para mejorar la calidad de los timbres que generan. Los controladores son aparatos mecánicos que imitan la forma de los instrumentos de música tradicionales: teclados, guitarras, baterias... Para escuchar esta interpretación es necesario que los controladores estén conectados a un generador de sonido. Los secuenciadores son dispositivos informáticos capaces de procesar la información MIDI: cambiar tempos y timbres, sumar voces, imprimir partituras... normalmente son programas que corren en un ordenador.

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MIDI VS Audio ●

Los MIDI requieren poco espacio de almacenamiento, mintras que un audio digital (ejemplo tipo WAV) requiere de muchos megas dependiendo de la calidad del sonido. La diferencia entre ambos: El audio se almacena digitalmente en tu ordenador, mientras que el MIDI guarda datos concretos de notas, pulsaciones, etc. y no son sonidos. Extrapolando, podemos decir una imagen Bitmap y una vectorial.

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Ventajas y desventajas de señal digital (Wilkipedia)

Ventajas de la señal digital –

La señal digital es inmune al ruido. La señal digital es menos sensible que la analógica a las interferencias, etc.

Ante la pérdida de cierta cantidad de información, la señal digital puede ser reconstruida gracias a los sistema de regeneración de señales (usados también para amplificarla, sin introducir distorsión). También cuenta, con sistemas de detección y corrección de errores que, por ejemplo, permiten introducir el valor de una muestra dañada, obteniendo el valor medio de las muestras adyacentes (interpolación).

– –

Facilidad el procesamiento de la señal. Cualquier operación está al alcance de un cliqueo. La señal digital permite la multigeneración infinita sin pérdidas de calidad. Esta ventaja sólo es aplicable a los formatos de disco óptico, la cinta magnética digital, aunque en menor medida que la analógica.

Inconvenientes de la señal digital –

La señal digital requiere mayor ancho de banda para ser transmitida que la analógica.

Se necesita una conversión analógica-digital previa y una decodificación posterior, en el momento de la recepción.

La transmisión de señales digital requiere una sincronización precisa entre los tiempos del reloj de transmisor, con respecto a los del receptor. Un desfase, por mínimo que sea, cambia por completo la señal.

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Programas MIDI ●

Algunos softwares para formato MIDI TiMidity. Se recomienda por su buen sonido, el inconveniente es el gran uso de la CPU, puede convertir desde Midi a Wav. Playmidi. Se dice que es mas rápido que otros, también reproduce ficheros RIFF, Creative Music. También tiene una opción de reproducción de tiempo real CakeWalk Pro Audio, es un excelente programa para edición de sonidos MIDI, permite grabar o reproducir desde un sintetizador conectado a la tarjeta de sonido. MIDI Editor, editor y biblioteca de archivos MIDI tiene gran calidad de digitalización. Mplayer, programa que se incluye con Windows, muy pequeño y práctico.

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Procesos para Conversión A/D En esta definición están patentes los cuatro procesos que intervienen en la conversión analógica-digital: 1. Muestreo: El muestreo (en inglés, sampling) consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda. La velocidad con que se toman esta muestra, es decir, el número de muestras por segundo, es lo que se conoce como frecuencia de muestreo. 2. Retención (En ingles, Hold): Las muestras tomadas han de ser retenidas (retención) por un circuito de retención (Hold), el tiempo suficiente para permitir evaluar su nivel (cuantificación). 3. Cuantificación: En el proceso de cuantificación se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras. Consiste en asignar un margen de valor de una señal analizada a un único nivel de salida.

4. Codificación: La codificación consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario. Hay que tener presente que el código binario es el más utilizado, pero también existen otros tipos de códigos que también son utilizados.

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Conversión A/D

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Calidad del Muestreo Sonido Digital La Frecuencia de muestreo se refiere al número de mediciones que se realizan por segundo.

Mayor frecuencia, más parecido a sonido original. Según el teorema de Niquist, la frecuencia mínima de muestreo debe ser el doble del ancho de banda de la señal original. Ejemplo: Si el sonido original llega, en la zona de los agudos,10.000 hertzios, muestrear a 20.000 hertzios. Oído humano escucha sonidos en el rango de 20 a 20.000 Hertz. Frecuencia de muestreo: 44,1 Khz. Si deseamos digitalizar sonidos acústicos, las voces y los instrumentos acústicos producen frecuencias menores a 10 Khz, y la codificación usada en los DCC - Digital Compact Cassette,. Así pues, en estos casos se puede utilizar una frecuencia de 32 Khz, o incluso de 22 Khz.

Resolución: Se mide en bits, en la resolución es de 8 bits tenemos 256

niveles posibles. Si ampliamos a 16 bit, cada medida puede estar en un rango de 0 a 65.535. ● Los CD's graban la música con una frecuencia de muestreo de 44,1 Khz y una resolución de 16 bits. (oído humano: 20 -20000 hz) Espacio Ocupado: 44100 muestras /segundo * 2bytes * 60 segundos = 5292000 (40 Mbytes para 4 minutos) INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE

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Comprensión de Ficheros de Sonido La compresión consiste en la reducción de la cantidad de datos a transmitir o grabar, pues hay que tener en cuenta que la capacidad de almacenamiento de los soportes es finita, de igual modo, que los equipos de transmisión pueden manejar sólo una determinada tasa de datos. Para realizar la compresión de las señales, se usan complejos logaritmos de compresión (fórmulas matemáticas). Hay dos tipos de compresión: 1. Compresión sin pérdidas: En esencia se transmite toda la información, pero eliminando la información repetida, agrupándola para que ocupe menos...etc. 2. Compresión con pérdidas: Se desprecia cierta información considerada irrelevante. Este tipo de compresión puede producir pérdida de calidad en el resultado final.

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Formatos Digitales En la actualidad, enumerados por orden de aparición el mercado, existen los siguientes formatos digitales: ● DAT (Digital Audio Tape) ● DCC (Digital Compact Cassette) ● MD (MiniDisc) ● CD-DA (CD-R, CD-RW) ● SA(Silicon Audio) ● MP3 (MPEG 1 Layer 3) (WMA, OGG, ... ) ●

Formato WAV

Aplicando las técnicas de MP3, se consigue reducir el tamaño que ocupa una pieza musical en un factor entre 10 y 12 a 1, es decir, que se reduce a menos de una décima parte.

Aspectos Legales de MP3 INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE

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Formato WAV WAV (o WAVE), apócope de WAVEform audio format, es un formato de audio digital normalmente sin compresión de datos desarrollado y propiedad de Microsoft y de IBM que se utiliza para almacenar sonidos en el PC. ●A pesar de que el formato WAV puede soportar casi cualquier códec de audio, se utiliza fundamentalmente con el formato PCM (no comprimido) y al no tener pérdida de calidad puede ser usado por profesionales. ●Sólo se puede parametrizar la frecuencia de muestreo, número de bits y el número de canales. ●

PCM: PULSE CODE MODULATION INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE

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Formato CDA ●

En realidad es un estándar de almacenamiento más que un formato aunque a nuestros efectos vamos a considerarlo como tal. Este formato es el que se utiliza en todos los CD´s comerciales de música.

En realidad un archivo cda es un archivo wav grabado con unas condiciones muy concretas: 44,1 kHz y 16 bits (puede ser mono o estéreo). Una vez que tenemos los archivos wav, con las características indicadas, cualquier programa incluido con los reproductores-grabadores de CD puede convertirlo al formato cda aunque también pueden emplearse programas específicos, diseñados para este cometido.

normas básicas para convertir archivos a formato cda

El archivo wav origen debe estar grabado, obligatoriamente, a 44100 hz. y 16 bits.

El archivo wav puede ser mono o estéreo. Ten en cuenta que, con el mismo tiempo y INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE

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Editores de Sonido Si no escuchas el sonido. En fichero / Ejecutar mezclador / observa que tengas activada tanto las entradas como salidas de sonido ●

Grabar un sonido –

Graba tres sonidos diferentes y los guardas en tu

carpeta: ●

Tipo voz (fichero WAV)

Tipo CD sin pérdidas (fichero ogg)

Tipo CD con pérdida (Fichero flac)

Menú / aplicaciones / Multimedia / Grabador de Sonido

Graba un sonido con el GnuSound

Guarda los sonidos

Editar un sonido –

Audacity

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GnuSound – Efectos en el sonido ● ●

Graba un sonido Procede a modificar aspectos –

Selecciona parte de la onda

Aplica diversos efectos en Tools /ejemplo: reverse)

Guarda el sonido con formato WAV INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS DIDÀCTICS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE –

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Audacity ●

Archivo /nuevo Presiona en grabar y, utilizando el micro, graba unas frases tuyas. Selecciona parte de la onda Aplica un Efecto Observa el resultado

Audacity es un programa para grabar y editar sonidos fácil de usar, libre y de código abierto distribuido con licencia GPL. Debido a la calidad del programa ha sido introducido en muchas distribuciones GNU/Linux. Es multiplataforma.

Abre un proyecto nuevo ● Importa un fichero tipo wav o mp3. ● Procede a introducir efectos ● Exporta el fichero con formato diferente al importado ●Importa dos mp3 para el mismo proyecto ●

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Audacity (2) ●

Simulemos una presentación de radio –

– ●

Crea un nuevo proyecto ●

Importa un mp3

Proyecto / nueva pista estéreo

Graba una introducción personal

Ejecuta y observa el resultado

Selecciona tu presentación y aplica el efecto / Cambiar tono –

Deshacer el efecto anterior y aplica el cambio de velocidad. Observa el resultado

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Sound Juicer ●

Sound Juicer es un ripeador de CD, es decir, reproduce discos compactos de audio y permite pasar las pistas seleccionadas al ordenador, convertidas en formato WAV (.wav) o en OGG (.ogg), entre otros.

Resultado de ripear una canción de un CD de música de 3'15 minutos –

Formato: Formato MPEG4 – 3.1 MB ● Calidad CD con pérdida (ogg) 3.6 MB ● Calidad CD sin pérdida (flac) 23.7 MB ● Voz con pérdida (speex audio) 1.0 ● Voz sin INTRODUCCIÓ A LA CREACIÓ DE MATERIALS MULTIMÈDIA AMB SOFTWARE LLIURE pérdida (wav) DIDÀCTICS 16.6. MB ●

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Sound juicer

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Prácticas ●

Hacer conversión entre formatos

Usar sintetizadores para “leer” textos

Grabar una emisión de radio

Escuchar emisoras de Radio con el Reproductor de Música Mezclar nuestra propia música

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Más allá ●

Crear nuestra propia emisora de radio y transmitir por la red.

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DIAPOSITIVAS AUDIO - SONIDO DIGITAL  

Diapositivas sobres aspectos Teóricos del Curso de Multimedia del Cefire de Valencia