Introducción  Digitalización del sonido  Diferencias entre el sonido digital y el almacenado analógicamente  Archivos de sonido Procesamiento digital del sonido  Tutoriales de Audacity

Introducción 

El sonido como la interpretación que hace nuestro cerebro de las variaciones de presión que genera un objeto vibrante en determinado medio (habitualmente, el aire). Para que esta vibración sea audible para un ser humano, el objeto debe oscilar aproximadamente entre 20 y 20.000 veces por segundo (ya que las frecuencias de ondas que somos capaces de escuchar van de 20 Hz - Hertz - a 20 KHz - kilo Hertz -).

Para describir un sonido "musical" se utilizan tres términos: altura, timbre e intensidad. 

La altura está directamente relacionada con la frecuencia de oscilación, aunque algunos sonidos, como los percusivos, no tienen una altura definida. Lo que hace que un sonido posea o no una altura clara es la periodicidad de la señal. Es decir, que para que lleguemos a percibir su altura es necesario que la frecuencia de oscilación (que se mide en Hz -cantidad de ciclos de la señal por segundo-) no varíe dentro de un determinado lapso mínimo de tiempo. Mientras más alta sea la frecuencia de la señal, más agudo será el sonido, y viceversa. Por ejemplo, una señal inusoidal de 440 Hz es un "La" musical. Si variamos la frecuencia al doble (880 Hz), obtendremos el La de la octava siguiente.

 

(sonido más grave)	(sonido más agudo)

El timbre es lo que nos ayuda a caracterizar y distinguir diferentes tipos de instrumentos, o a reconocer a las personas por su voz, por ejemplo. Dos señales pueden tener la misma frecuencia (altura) pero diferente forma (timbre). Esto se debe a que las ondas de los sonidos naturales son complejas porque vibran con varias frecuencias simultáneas. La frecuencia de vibración más grave es la que determina normalmente el período y la altura, y se denomina frecuencia base . Las restantes frecuencias que suelen ser múltiplos de la frecuencia base se denominan armónicos, y son los que otorgan las "señas de identidad" a cada instrumento. O sea que cuando una señal compleja es periódica, ésta puede descomponerse como la suma de varias señales sinusoidales simples .

(sonido complejo)	(componente simple)	(componente simple)

La intensidad depende de la diferencia entre las presiones máxima y mínima que la onda puede alcanzar. Podemos asociarla al volumen del sonido, pero la percepción de la intensidad es un fenómeno auditivo muy complejo, por lo cual indicaremos (teniendo en cuenta que estamos simplificando) que mientras mayor sea la amplitud de la onda, mayor será el volumen y viceversa. Para indicar el nivel de intensidad se utiliza una escala logarítmica: los dB (decibelios)

(volumen más bajo)	(volumen más alto)

Digitalización del sonido 

Cualquier tipo de información que sea manejado por una computadora es almacenado en ésta mediante ceros y unos (información digital). Esos ceros y unos pueden representar texto, imágenes, sonido o cualquier otro tipo de elemento.
Para digitalizar el sonido se pueden utilizar diversos dispositivos, pero la solución más sencilla generalmente consiste en utilizar una placa de sonido y, eventualmente, un micrófono conectado a ella.
El micrófono convierte la variación de la presión de aire ejercida sobre su membrana en una señal eléctrica analógica (continua) que varía en el tiempo. Esta señal es introducida en la computadora, por ejemplo, mediante el cable que conecta el micrófono a la entrada correspondiente de la placa de sonido.
El dispositivo digitalizador muestrea la señal analógica que recibe, una gran cantidad de veces por segundo.
La palabra muestreo es el equivalente del término inglés sampling , y se utiliza para indicar la acción de tomar muestras a intervalos de tiempo regulares. O sea que la digitalización en este caso consiste en "escuchar" el sonido de un instante muy breve (muestra), muchísimas veces por segundo, y almacenar una secuencia de dígitos binarios para cada muestra. Luego, el proceso contrario, de reproducción del sonido almacenado, consiste en leer estas secuencias de ceros y unos y reproducir el sonido de cada muestra, tan rápido como cuando se las tomó. Gráficamente, podemos representar este proceso de la siguiente manera:

• La frecuencia de muestreo es un número que indica la cantidad de muestras que se toman en determinado intervalo de tiempo; por ejemplo, en un segundo. 
• La resolución o profundidad del sonido es un número que indica cuántos bits (dígitos binarios, ceros y unos) se utilizan para representar cada muestra. 

Tanto la frecuencia como la resolución están directamente relacionadas con la calidad del sonido digital almacenado. Mientras mayores sean estos indicadores, más parecida será la calidad del sonido digitalizado con respecto al real.

El estándar definido cuando se crearon los discos compactos de audio especifica que el sonido digital almacenado en ellos debe poseer una frecuencia de 44.1 KHz (KiloHertz) y 16 bits estéreo. 

El sonido requiere una gran cantidad de espacio para ser almacenado en una computadora, y ello se hace evidente si pensamos que en el mismo disco compacto que es capaz de albergar cientos de miles de páginas de texto, apenas podemos guarda poco más de una hora de sonido digital de buena calidad. Más adelante observaremos que existen formas de reducir considerablemente el espacio necesario para almacenar sonido de buena calidad.

Diferencias entre el sonido digital y el almacenado analógicamente 

Hay diversas formas de almacenar y reproducir el sonido sin utilizar tecnologías digitales. Por ejemplo, los cassettes tradicionales utilizan una cinta magnetizada, en la cual el cabezal de la grabadora "imprime" marcas magnéticas que representan las variaciones continuas de la señal analógica, las cuales luego son leídas y convertidas en electricidad nuevamente por el cabezal de reproducción, para ser enviadas a los parlantes y producir las vibraciones del sonido grabado.
En el caso de los discos de vinilo, éstos poseen impreso un surco en forma de espiral, que al ser recorrido por la púa la hace vibrar y estas vibraciones son amplificadas para que escuchemos el sonido allí almacenado. Estas dos formas de grabación de sonido son analógicas.
Llamaremos representaciones digitales a todas aquellas que refieran algún estado o proceso del mundo real mediante ceros y unos (dígitos binarios).

La información analógica es continua (se pueden medir infinitos valores), mientras que la información digital es discreta (mientras más ceros y unos utilicemos, más valores se pueden medir, pero siempre es una cantidad limitada).
Una de las ventajas más importantes del almacenamiento digital del sonido es que éste no pierde calidad al copiarlo, reproducirlo o simplemente conservarlo durante largo tiempo. Una determinada cadena de unos y ceros no cambiará luego de copiarla o reproducirla varias veces.
Otra gran ventaja del almacenamiento digital del sonido es que admite una amplia variedad de procesos para alterarlo voluntariamente. Existen programas de computación y dispositivos específicos que permiten mejorar o simplemente modificar de diversas formas el sonido digital almacenado. Algunos de estos procesos se pueden lograr también por medios analógicos, pero los digitales suelen ser más variados y potentes.
Una grabación analógica no tiene por qué sonar peor que una grabación digital, ni la digital tendrá necesariamente mejor calidad que una analógica, pero en la gama de reproductores de audio domésticos en general obtendremos mejores resultados con las grabaciones digitales y, como ya comentamos, la degradación de los medios analógicos es mucho más importante.

Archivos de sonido

Cuando digitalizamos sonido para almacenarlo en el disco de una computadora debemos elegir el formato de archivo que utilizaremos. El formato estándar de Windows para almacenamiento de sonido se llama WAV y el de Apple AIFF (Audio Interchange File Format). 
Los archivos WAV almacenan todos los bits obtenidos de la digitalización, por lo cual si queremos calcular el espacio que ocupará un archivo de este formato debemos considerar la duración del sonido, la frecuencia de muestreo y la resolución utilizada. Como consecuencia, estos archivos ocupan mucho lugar en el disco pero conservan toda la calidad obtenida en la digitalización. 
Debido a la necesidad de manejar archivos de sonido más pequeños (en cuanto a su tamaño en bytes) se diseñaron otros formatos de almacenamiento, de los cuales uno de los más populares es el MP3. Este formato aprovecha el hecho de que ciertos sonidos no son habitualmente distinguidos por el oído humano, y a esto le suma la utilización de complejas técnicas de compresión para lograr archivos varias veces más pequeños que los correspondientes WAV, en los cuales la diferencia de calidad es prácticamente imperceptible.
Para obtener un archivo MP3 a partir de uno WAV hay que utilizar el software adecuado e indicar varios parámetros que serán tenidos en cuenta en la conversión, de los cuales dependerán la calidad y el tamaño del archivo obtenido. Existen otros formatos de sonido similares: Windows Media Audio o WMA es un formato de compresión de audio. Recientemente se ha desarrollado la compresión sin pérdida. WMA es propiedad de Microsoft. Compite con el MP3, antiguo y bastante inferior técnicamente pero que sigue siendo el más popular; y con Ogg-Vorbis, superior y libre.
WMA a diferencia de MP3 posee un sistema para proteger el Copyright y así hacer más difícil el "tráfico ilegal" de música.

Tanto los archivos WAV como los MP3 almacenan el sonido sin importar de qué se trate. Si se los utiliza para grabar una canción en la cual participan una guitarra y un piano, si bien el hombre podrá distinguir ambos instrumentos, para la computadora es un solo sonido formado por la suma de ambos (no consideramos aquí la posibilidad, real de hecho, de grabar cada instrumento en un canal separado).
En cambio, existe un formato denominado MIDI que almacena lo que podríamos llamar "la interpretación" de los instrumentos, en vez del sonido real generado por ellos. Simplificando bastante el proceso, imaginemos que lo que se almacena en un archivo MIDI son las partituras interpretadas por cada instrumento, con las anotaciones necesarias para que la máquina sepa qué instrumento se debe utilizar en cada caso y varios detalles más. Estas "partituras" indican la nota a interpretar, su duración, etc., y de ello se desprenden ventajas y desventajas con respecto a los formatos WAV y MP3.
Una ventaja de los archivos MIDI es que son mucho más pequeños que los WAV y los MP3, ya que la cantidad de información necesaria para indicar qué notas deben ser interpretadas es menor que la necesaria para las muestras de los otros. Otra ventaja muy importante es que con este formato se pueden realizar modificaciones sustanciales en la interpretación al nivel de, por ejemplo, cambiar una nota o reemplazar un instrumento por otro.
La mayor desventaja del formato MIDI con respecto a los otros dos es que puede haber sido compuesta directamente sobre una computadora). Esto se debe a que cada vez que se reproduce un archivo MIDI, la computadora "interpreta" la melodía de acuerdo a su capacidad. Y esto hace que el mismo archivo reproducido por diferentes equipos pueda sonar diferente.

Procesamiento digital del sonido

Una vez que tenemos guardado en el disco de una PC un archivo de sonido, podemos "retocarlo" y aplicar diferentes efectos, generalmente llamados filtros . Es posible realizar desde operaciones sencillas, como quitar una porción o repetir otra, modificar el volumen, etc., hasta otras más complejas, como destacar ciertos matices, aplacar otros, etc.
Existe una amplia gama de software para procesamiento de archivos de sonido, desde la sencillísima "Grabadora de sonido" de Windows, pasando por el CoolEdit o el GoldWave, hasta programas más complejos como el SoundForge.
El programa GoldWave tiene la ventaja de ser shareware (se puede descargar gratuitamente de la dirección de Internet www.goldwave.com ) y permite realizar una gran cantidad de operaciones con sonido digital (suficientes para obtener excelentes resultados en un ambiente no profesional). Además, posee un completo sistema de ayuda. Otro buen programa es "Audacity", un editor de audio gratuito. Permite grabar y reproducir sonidos, importar y exportar archivos WAV, AIFF, y MP3, entre otros, editar usando Cortar, Copiar y Pegar (con ilimitados Deshacer), mezclar pistas, o aplicar efectos a las grabaciones. Audacity es desarrollado por un grupo de voluntarios bajo el modelo de código fuente abierto (open-source), por lo que el código fuente del programa está disponible bajo la licencia GNU General Public License, la cual esencialmente permite a cualquiera modificar el código fuente mientras publique los cambios. La página web para descargarlo, consultar manuales y actualizarlo es: 

http://audacity.sourceforge.net

Tutoriales de Audacity