Muestreo: Conversión analógica-digital y viceversa

Comenzaremos con la captura del sonido haciendo uso del micrófono. Cuando las ondas de sonido llegan al micrófono, el movimiento mecánico se traduce en una señal eléctrica. Esta señal se denomina señal analógica porque es una señal continua en el tiempo, análoga al sonido original.

CONVERSION ANALOGICA-DIGITAL (ADC): Dada una señal analógica, se van tomando valores discretos de su amplitud a intervalos de tiempo pequeños, evidentemente será más fiable la reproducción cuantas más muestras por segundo se tomen. A estos valores obtenidos se les asigna un valor digital que el computador puede entender y procesar como se requiera.

A cada muestra obtenida se le asigna un equivalente binario ya que es en este sistema en el que trabajan los computadores, su unidad de información es el bit. Un bit solo puede tomar dos posibles valores "1" o "0", es lógico pensar que será necesario ampliar esta unidad de información para así poder asignar a cada valor de muestra tomada un equivalente binario. Por esta razón y dependiendo de la fidelidad con que queramos trabajar podemos utilizar palabras de 8 o 16 bits pudiendo obtener así 256 ó 65536 combinaciones distintas y obtener mayor resolución.

CONVERSION DIGITAL-ANALOGICA (DAC): El proceso inverso es mucho menos complejo ya que solo se trata de ir poniendo los valores de las muestras en el mismo orden que fueron tomados y unos filtros eléctronicos se encargan de convertir esa señal resultante de valores discretos en una señal analógica.

  

Los archivos de audio digital pueden grabarse seleccionando la frecuencia de muestreo. A medida que aumenta la frecuencia de muestreo, aumenta la calidad del sonido. Por ejemplo, una velocidad de 6.000 Hz (6.000 muestras por segundo) es buena para una voz masculina típica, pero no lo es para una voz femenina típica, que tiene componentes con una frecuencia más alta. Una frecuencia de muestreo de 8.000 Hz proporciona una grabación de la voz femenina de mayor calidad. La siguiente tabla ofrece una lista de algunas tarjetas de sonido Sound Blaster y de sus frecuencias de muestreo:

 

Tarjeta Grabación Reproducción

Sound Blaster 16        44.100 (mono o estéreo)     44.100(mono o estéreo)

Sound Blaster Pro       22.050 (estéreo)o           22.050(estéreo) o

                        44.100 (mono)               44.100(mono)

Sound Blaster 2.0       15.000 (mono)               44.100(mono)

Sound Blaster 1.0,1.5   13.000 (mono)               23.000(mono)

 

Compresión de audio digital

Cada muestra tomada es almacenada en el ordenador ocupando uno o dos bytes de memoria dependiendo de si se ha tomado una resolución de 8 o 16 bits. Esto conlleva emplear grandes espacios de disco para almacenar estos ficheros de sonido. Se han desarrollado muchos formatos de archivos comprimidos que permiten realizar grabaciones de alta calidad sin necesidad de utilizar tanto espacio de disco. Estas técnicas suelen incluir un método para codificar secuencias largas de bytes repetidos. Evidentemente existe una contrapartida y es que una vez comprimido el archivo de sonido, este no puede ser editado para su modificación.

Características de una onda sencilla

• Amplitud
• Rango dinámico
• Ancho de banda
• Ruido     

 Grabación y reproducción de audio: Bases del audio digital

Antes de que la computadora pueda grabar, manipular y reproducir sonido, debe transformarse el sonido de una forma analógica audible a una forma digital aceptable por la computadora, mediante un proceso denominado conversión analógica - digital (ADC). Una vez que los datos de sonido se han almacenado como bytes en la computadora, puede hacerse uso de la potencia de la CPU de la computadora para transformar este sonido de miles de modos. Con el software adecuado es posible, por ejemplo, añadir reverberación o eco a la música o a la voz. Pueden eliminarse trozos de sonido grabado. Pueden mezclarse archivos de sonido, ajustarse el tono de la voz de manera que no pueda reconocerse y muchas cosas más. Finalmente, cuando se está dispuesto a escuchar el resultado, el proceso de conversión digital-analógica (DAC) transforma de nuevo los bytes de sonido a una señal eléctrica analógica que emiten los altavoces.

Fundamentos del Audio Digital

El sonido es una vibración que se propaga a través del aire, gracias a que las moléculas del aire transmiten la vibración hasta que llega a nuestros oídos. Se aplican los mismos principios que cuando se lanza una piedra a un estanque: la perturbación de la piedra provoca que el agua se agite en todas las direcciones hasta que la amplitud de las ondas es tan pequeña, que dejan de percibiese. La Figura muestra las vibraciones físicas de un diapasón que ha sido golpeado. Las vibraciones del diapasón fuerzan a las moléculas de aire a agruparse en regiones de mayor y menor densidad, dando lugar a que la presión del aire aumente o disminuya instantáneamente. El diapasón es un excelente ejemplo de fuente de sonido por dos razones: la primera es que puede observarse el movimiento de vaivén de sus brazos mientras se escuchan los resultados de esta vibración; la segunda es que el diapasón vibra a una frecuencia (vibraciones por segundo) constante hasta que toda su energía se ha disipado en forma de sonido. Una perturbación que viaja a través del aire se denomina onda y la forma que adopta esta se conoce como forma de onda.

El Vídeo Digital.

El vídeo digital es la conversión de la imágen real en el lenguaje binario es decir en unos y ceros para que sea comprensible por el ordenador.

Es decir que todo aquél vídeo que no esté en ningún, soporte magnético como las cintas de vídeo vhs etc. no es digital, por el contrario todo vídeo que se encuentre almacenado en soportes como cds, dvd, camaras de video DV, o en resumen todo lo que podamos reproducir o almacenar en nuestro ordenador es digital o se encuentra digitalizado, que es pasar de analógico a digital, un ejemplo sería ver o almacenar una cinta de vhs en nuestro ordenador para ello habría que digitalizar la información de la cinta y por tanto traducirla a unos y ceros. 

 Videocamara Digital

La unidad mínima de un vídeo digital es el píxel y este nos ofrecerá un color y una disposición en la imágen dependiendo de su codificación en unos y ceros.

Por lo tanto el tamaño del vídeo se expresará de la siguiente manera 320 x 240 píxels, esto significa que las dimensiones del vídeo son 320 píxels de ancho y 240 píxels de alto.

La calidad de un vídeo se expresa mediante su resolución, esta resolución se mide en dpi o píxels por pulgada, a mayor dpi mayor calidad y de imágen.

 

Por tanto no son lo mismo las dimensiones del vídeo que la resolución (dpi) aunque los dos valores se expresen en píxels, la resolución cuenta el número de píxels que hay en cada pulgada.

Otro aspecto que influye en la calidad de la imágen a parte de la resolución o (dpi) es el Bit rate o flujo de datos o lo que es lo mismo, la cantidad de información por segundo, a mayor flujo de datos mayor calidad de imágen.

En el sistema de vídeo digital la calidad de imagen es totalmente independiente, y solamente se ve afectada durante el proceso de digitalización de la misma, no dependiendo de la calidad de la cinta de vídeo o el reproductor, si empleamos dispositivos digitales para almacenar la realidad tales como cámaras de vídeo digitales no será necesario digitalizar la información, ya que ésta se encuentra ya en unos y ceros en la tarjeta de memoria.

No obstante la calidad también dependerá de cómo introduzcamos esa información en el ordenador, la captura de datos mediante usb permite un flujo de datos menor y por lo tanto perderemos calidad, sin embargo si realizamos la captura de las imágenes mediante una entrada Firewire o ilink, que es un sistema de transmisión a alta velocidad, el flujo de datos será el suficiente para capturar sonido e imágen sin ninguna pérdida de calidad.

Frames de una película

La edición de un vídeo analogico debe hacerse de forma líneal, por tanto no permite cortar un fotograma de forma libre y sin ningún orden, sino que hay que seguir de forma secuencial la filmación ya que depende de un soporte magnético.

Es decir que si queremos cortar el del fotograma número 1000 al fotograma número 2000 tendremos que pasar del fotograma número 1 al 999 y luego volver a unir la cinta.

Los colores en la edición de vídeo analógico se encuentran limitados a la hora de reproducir una imágen en los niveles de contraste y brillo, no pudiendo definirlos así de forma más correcta como sucede en el video digital usando los tres colores primarios.

Además en el sistema analógico la calidad de la imágen depende de la calidad de la cinta de vídeo, el reproductor, el número de copias y grabaciones que se haya echo de la información etc.

La señal de vídeo analógico se consigue a través del muestreo periódico de la información que llega a la cámara. Este proceso es conocido como barrido o scanning. A través de él se obtienen los datos de luminancia y crominancia.

La luminancia es la señal que dará la información sobre la intensidad de la luz. La crominancia es la portadora de la información acerca de los colores del objeto. El sistema de vídeo compuesto es el que tiene ambas señales. Su calidad es menor ya que las señales se deterioran con facilidad aunque es el más habitual.

En vídeo analógico la calidad de la señal dependerá de la calidad del grabador, del soporte y del reproductor. Esta calidad se reducirá en función del número de veces que sea reproducido.

El Vídeo Analógico.

La señal de vídeo analógico es la conversión de los cambios de la intensidad de la luz en señales variables de intensidad eléctrica, en materiales fotosensibles. O para que nos entendamos plasmar la realidad mediante señales electromagnéticas en una cinta.

Éstas señales eléctricas se almacenan en un soporte magnético como por ejemplo una cinta vhs, lo que permite borrar el contenido de estos soportes y volver a grabar sobre ellos. 

 Cinta VHS

La información de vídeo que se encuentra en los frames o imágenes de video analógico es de dos tipos

• Nivel de luz en cada punto de la imagen
• Tonos de color en cada punto de la imágen 

 

Animacion

Es un proceso utilizado para dar la sensación de movimiento a imágenes o dibujos o a otro tipo de objetos inanimados. Existen numerosas técnicas para realizar animación que van más allá de los familiares dibujos animados. Los cuadros se pueden generar dibujando, pintando o fotografiando los minúsculos cambios hechos repetidamente a un modelo de la realidad o a un modelo tridimensional virtual; también es posible animar objetos de la realidad y actores.

 Concebir una animación tiende a ser un trabajo muy intensivo y tedioso. Por esto la mayor parte de la producción proviene de compañías de animación que se han encargado de organizar esta labor. Aun así existe la animación de autor. Ésta surge del trabajo personal de uno o de unos pocos artistas. Algunos se valen de las nuevas tecnologías para simplificar la tarea. Se comienza el proceso de animación al hacer un modelo del personaje o la cosa que se va a animar. Este modelo puede ser un dibujo, o puede ser también en plastilina.

 Edicion domestica de video: computadoras, peliculas y TV.

Video analogico y digital

El vídeo es la reproducción de una sucesión de imágenes estáticas por segundo, esto crea la sensación de movimiento en una determinada frecuencia, y el framerate es la velocidad a la que se muestran estas imágenes o también llamadas frames, este Frame rate se expresa en frames por segundo o fps.

Formatos de archivos de sonido
 

-Archivos AU: Son el formato audio estandar en ordenadores Sun. Por lo general son de 8 bits y poseen menor calidad que otros formatos de sonido.

-IFF: Es común en ordenadores Mac. Pueden ser de 8 o 16 bits, soportan frecuencias de muestreo de hasta 44,1 kHz y por lo general tienen una buena calidad de sonido. IFF-C es un formato de archivo IFF comprimido.

-Audio WAV: Es el formato propio de Windows. Pueden ser de 8 o 16 bits con indices de muestreo de 11,025 kHz, 22,05 kHz o 44,1 kHz y por lo general tienen buena calidad de sonido.

-VOC: Similares a los archivos WAV con la salvedad de que los VOC incluyen unos marcadores de sincronización que los programas de presentación multimedia pueden utilizar para sincronizar la reproducción de archivos VOC con imágenes o videos u otros sonidos.

-RA: Real Audio. Es un formato utilizado para reproducir sonidos en Internet, y ofrece unas caracteristicas especiales que lo hacen muy interesante en este campo. Si utilizaramos archivos del tipo *.wav, podemos imaginarnos el tiempo necesario que haría falta para acceder a un archivo cuya capacidad puede llegar a ser de varios megas. Real Audio permite trabajar con ficheros comprimidos en tiempo real descomprimiendo el archivo a la vez que lo reproduce, evidentemente la calidad del sonido no será igual que la obtenida de un CD, pero sirve perfectamente a sus fines.

    

MIDI

El Musical Instrument Digital Interface (MIDI) es el protocolo de comunicaciones estandar utilizado para intercambiar datos entre sintetizadores, ordenadores, software, procesadores de efectos y otros dispositivos MIDI.

Los archivos MIDI son significativamente diferentes de los archivos de audio digital como los VOC o los WAV. Los archivos de audio digital contienen sonido real grabado de forma digital a partir de la captura de miles de muestras por segundo. La música MIDI, por otro lado, contiene solo instrucciones sobre la manera de tocar un instrumento. Los archivos de audio digital pueden necesitar millones de bits para almacenar unos minutos de música, mientras que los MIDI con unos pocos miles de bits pueden reproducir música durante horas.

Un archivo MIDI es completamente editable, pudiendose manipular el instrumento que se toca, la duración de una nota, la intensidad del sonido, etc...