La llegada de las nuevas tecnologías al mundo de la música generaron un cambio disruptivo. Entre tantas otras, el audio digital fue un antes y un después para todos.
Si bien al principio no era bien visto, aquello que trató de competirle a lo analógico, hoy domina fuertemente el mundo del audio a tal punto que casi ya no se puede pensar la música sin lo digital.
La posibilidad de pasar y convertir esos pesados y costosos archivos analógicos fue un camino que desencadenó en uno de los inventos más revolucionarios en las últimos décadas en la industria de la música. Decidimos traerles una nota bien completa y nutritiva acerca del audio digital.
¿QUE ES?
El audio digital es la codificación digital de una señal eléctrica que da origen a una onda sonora. Estas ondas van a ser las que representen el sonido en un equipo. Consiste en una secuencia de valores enteros y se obtiene de dos procesos: el muestreo y la cuantificación digital de la señal eléctrica.
El muestreo consiste en establecer la amplitud de la señal eléctrica a intervalos regulares de tiempo. Para cubrir el espectro audible del ser humano (20 a 20 000 Hz) suele bastar con tasas de muestreo de algo más de 40 000 Hz, es decir el doble de lo necesario. Con 32 000 muestras por segundo se tendría un ancho de banda similar al de la radio FM o una cinta de casete, es decir, permite registrar componentes de hasta 15 kHz, aproximadamente.
Para reproducir un determinado intervalo de frecuencias se necesita una tasa de muestreo de poco más del doble. En los CD, que reproducen hasta 20 kHz, se emplea una tasa de muestreo de 44 kHz.
Por otro lado, el proceso de cuantificación digital es posterior a la etapa de muestreo. El objetivo de esto es cuantificar con bits estos valores, mediante la asignación de niveles numéricos. Se encarga de convertir una sucesión de muestras de una señal analógica con amplitud continua en una sucesión de valores discretos, preestablecidos según el código utilizado.
En esta etapa se decide si el valor de la muestra está, por aproximación, dentro del margen de niveles previamente fijados y se le asigna un valor preestablecido según el código utilizado en la codificación.
Sin embargo, su origen no puede quedar a un costado. En 1979 se produjo uno de los inventos más revolucionarios de la historia, el disco compacto o CD. Fue el primer formato digital para audio y con el paso del tiempo, terminó desplazando al disco de vinilo y también al casete de audio.
Para 1986 los científicos Brandenburg, Popp y Grill comenzaron a desarrollar el formato MP3. Años más tarde, en 1995, Brandenburg lo usó por primera vez en su propia computadora, y hoy en día es uno de los formatos más usados para la transferencia de música, muy empleado tanto en los reproductores como en los celulares.
ONDAS SONORAS
Para comprender de una manera más precisa y sencilla el audio digital, hay que entender las reglas básicas de como las ondas sonoras se transmiten a través del tiempo - espacio y como las personas lo reciben.
El sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico. Para que se
produzca, se requiere la existencia de un cuerpo vibrante denominado foco/fuente (cuerda tensa, varilla, una lengüeta), y de un medio elástico que transmita esas vibraciones que se propagan por él, constituyendo lo que se denomina onda sonora.
El oído humano sólo percibe las frecuencias comprendidas entre 20 y 20.000 Hz, aunque el límite superior suele disminuir con la edad. Otras especies tienen un espectro auditivo diferente (Perros entre 20 y 65.000 Hz; el delfín puede llegar a percibir ultrasonidos de hasta 160.000 Hz y el murciélago de hasta 200.000 Hz). No obstante, este margen varía según cada persona.
Sin embargo, aquellos sonidos que se encuentren en un rango frecuencial superiores a los 20 kHz, se denominan ultrasonidos, mientras que los infrasonidos son ondas acústicas inferiores a los 20 Hz.
ANALOGICO A DIGITAL
En el mundo del audio hubo, hay y habrá una gran división latente que se fue acrecentando cada vez más con el paso del tiempo: El sonido analógico y digital.
Con pros y contras en ambos lados, estos dos formatos han logrado llevar el audio a un siguiente nivel, lo que le permitió a todo DJ, productor, ingeniero en sonido y todo aquel que trabaje con el audio, manipularlo a su propio gusto según las necesidades y usos que les de.
El sonido es de por si y de manera natural, una señal analógica. Este tipo de señal es continua, gradual y progresiva, lo que significa que no hay pausas ni interrupciones. En cambio, las señales digitales no lo son. Cuando se habla del audio, se representa una onda de sonido como una serie de valores (unos y ceros) que reproducen el tono y volumen sobre la longitud de la grabación.
Sin embargo, con el avance de la tecnología, muchos expertos de la materia afirman que ya casi ni hay diferencias sonoras entre los analógico y lo digital, a tal punto que son muy difíciles de identificar con el oido y hasta con los mejores equipos de sonido.
Una ventaja que posee el formato digital proviene de la integridad del archivo de audio. Con el tiempo, una grabación analógica puede llegar a perder su calidad, en cambio, lo digital va a permanecer siempre igual. Además permite crear cuantas copias desees y pasarlas de un equipo de almacenamiento a otros sin mucho trabajo y en cuestión de minutos.
En el mundo de DJ, lo analógico se puede ver reflejado con los fieles y clásicos vinilos que poseen esa claridad sonora inigualable. En cambio, lo digital es lo que domina en este sector, con el uso de pendrives y todos archivos digitales.
TRASPASO DE UN FORMATO A OTRO
Digitalizar el audio es el proceso mediante el cual el sonido analógico se convierte en una secuencia de dígitos (1 y 0) a través del sistema binario. A este proceso se le llama muestreo o, en inglés, sampling.
Existen varias maneras de transformar el sonido analógico en sonido digital. La más común es la captación del sonido mediante un micrófono o grabadora. Estos dispositivo recoge las vibraciones sonoras a través de una membrana para luego ser convertidas en electricidad y ser transmitidas a un ordenador mediante un cable.
Por último, para cerrar este ciclo de transformación, la digitalización se consolida a través de la placa de sonido que procesa la señal y convierte.
Una vez digitalizado el sonido es importante poder realizar el proceso contrario, la conversión del sonido digital en analógico. La combinación de 1 y 0 es leída y se reproduce el sonido de cada muestra a la misma velocidad en que se tomó. El sonido ahora es analógico y es reproducido por los altavoces. Esta nueva conversión es indispensable para que el oído humano pueda percibirlo.
FORMATOS
Los archivos de audio digital almacenan toda la información que ocurra en el tiempo de almacenamiento, sin variar en su contenido, sea 'silencio' o sonidos muy complejos. En lo que si cambia es en la cantidad de canales que tenga el archivo y de la resolución del mismo.
Además, existen muchos formatos de archivo de audio digital que se pueden dividir en dos categorías: sin compresión y con compresión, y dentro de los comprimidos, están: con pérdida y sin pérdida.
CON COMPRESIÓNLos archivos con compresión son los que usualmente se pueden encontrar en todas las plataformas de streaming que se relacionan con la música, ya sea Youtube, Spotify, iTunes, entre otros...
Estos tienen el objetivo de no hacer tan densa la página y la carga del archivo. Que tenga un tamaño reducido permite que la descarga y el traspaso a otros equipos se haga de manera más rápida.
Algunos de los formatos comprimidos que existen son el MP3, AAC y Ogg. Ciertos algoritmos de compresión descartan información que no es perceptible por el oído humano para lograr que el mismo fragmento de audio pueda ocupar en la memoria hasta la décima parte, o incluso menos, de lo que ocuparía un archivo sin comprimir.
La reducción en tamaño implica una pérdida de data y por esto a los formatos de este tipo se les llama formatos comprimidos con pérdida. Por su parte, existen los archivos que no pierden datos a pesar su compresión. Estos los veremos más adelante.
En la imagen se puede apreciar como la compresión corta los picos del audio más sobresalientes, quitándole información valiosa
SIN COMPRESIÓNLos archivos sin compresión son los que normalmente encontramos en formatos como WAV en windows y AIFF en MAC. Estos son formatos flexibles creados para almacenar varias combinaciones de frecuencia de muestreo o tasa de bits, lo que los hacen adecuados para archivar grabaciones originales.
Su principal diferencia parte de que no tienen una pérdida de datos en comparación a los archivos que si se comprimen. La otra cara de la moneda respecto de estos archivos parte por el tamaño que tienen: Son los más pesados para cualquier tipo de almacenamiento y los que más tardan en cargarse, descargarse y enviarse. Esto hará que tengan una menor cantidad de archivos en tu dispositivo de almacenamiento en comparación a los que tienen pérdida.
Estos son los más recomendados a la hora de trabajar con archivos de audio. Como su nombre indica, estos son de naturaleza sin comprimir. Es decir, las ondas de sonido del mundo real simplemente se convierten a un formato digital sin ningún procesamiento intermedio ni recorte sonoro. Es por eso que ocupan más tamaño y retienen información detallada sobre el sonido grabado.
Entre los más conocidos se encuentran el FLAC, ALAC, AIFF y WAV, por mencionar algunos
Sin la compresión, la onda posee una forma mucho más natural y sin pérdida de datos
CON COMPRESIÓN PERO SIN PERDIDA DE DATOSEste tipo de archivo de audio preserva toda la información que se contiene desde la grabación original y que luego es traspasada a los archivos de almacenamiento. Estos contienen la más alta calidad de audio posible.
El formato sin pérdida de código abierto FLAC , Apple Lossless (ALAC) y los archivos de audio APE son ejemplos de formatos de compresión sin pérdida, los cuales logran comprimir el tamaño de los archivos pero sin perder calidad general de audio. Obviamente, el nivel de compresión o ahorro de espacio digital que ocupan los archivos no es tan grande como en los archivos con pérdidas, como MP3.
Lo que generalmente se entiende por un archivo comprimido sin pérdidas es la copia directa de la grabación de estudio de tamaño reducido para una transmisión a menor ancho de banda y reconstituido más tarde, conservando toda la información musical de la grabación original.
Utilizan algoritmos de compresión para eliminar el silencio de la pista de sonido, pero lo que no hacen es comprimir el sonido real ni eliminar ningún dato. Esto es lo que los diferencia de los archivos de audio comprimidos como MP3, donde sí que se producen pérdidas ya que eliminan datos.
Entre estos se encuentran el FLAC y el Apple Lossless Encoder, cuyo tamaño suele ser de aproximadamente la mitad de su equivalente PCM (Pulse-Code Modulation).
TIPOS DE FORMATOS
AIFF
Sus siglas refieren al término en inglés de Audio Interchange File Format. Es un formato sin comprimir utilizado para almacenar el audio en ordenadores de Apple, aunque también se puede reproducir en la mayoría de las computadoras. Estos permiten almacenar una capacidad de información adicional dentro del archivo como el nombre del artista, derechos de autor, notas y más...
WAV
Waveform Audio Format. Formato sin comprimir muy común en PC, aunque es posible reproducirlo en la mayoría de los softwares de Apple. Estos archivos tienen un tamaño limitado a un máximo de 2 GB.
MP3
Es el más popular de los todos los formatos comprimidos de música digital con pérdida. Los MP3 son el estándar en la red para compartir música. Se encuentran en la gran mayoría de las plataformas musicales gracias a su bajo peso de carga/descarga. Este archivo realiza la compresión de audio mediante la eliminación de aquellas partes o frecuencias que no pueden ser fácilmente apreciadas por el oido humano.
FLAC
Su nombre hace referencia a Free Lossless Audio Codec. Es uno de los formato de compresión de audio sin pérdida más comunes en las descargas de música. Este tipo de archivo es de código abierto y contiene metadatos que se encuentran en las pistas de audio. Suelen ocupar la mitad del tamaño de la versión original sin comprimir. En el caso de Mac o Apple, estas ¡no admiten este formato.
MP4
Un archivo con la extensión MP4 es la abreviatura de un archivo MPEG-4 Video, que es un formato de archivo comprimido que puede contener no sólo vídeo, sino también audio y subtítulos.
Los archivos MP4 se ven normalmente cuando se descarga un vídeo de Internet o cuando se utiliza un programa de copia de DVD para guardar un DVD en el equipo.
Los archivos como este que sólo tienen audio a veces se guardan con la extensión.M4A.
Esta infografía ha sido diseñada por el fabricante británico de productos de alta fidelidad Cambridge Audio y por el importador español Sound & Pixel Planet.
BENEFICIOS
El audio digital se ha logrado imponer ante lo analógico gracias a algunos aspectos que le permitieron dominar un campo donde antes este formato era mal visto por los expertos.
El archivo digital evita la degradación que se produce en el sonido analógico.
La posibilidad de poder duplicar el archivo cuantas veces quieras y sin perder calidad abrió un panorama jamás antes visto con lo analógico.
Posee un mayor rango dinámico de la señal (96db en el caso de 16bits), a diferencia del mayor rango posible en una señal analógica (66db). Esto también demuestra como ha evolucionado su calidad sonora, a tal punto, que se la puede llegar a considerar mejor que la analógica.
En la parte productiva y de edición, la manipulación y edición del sonido digitalizado es más sencilla y ofrece miles de posibilidades más.
El almacenamiento de archivos de audio digitales puede ser infinito mientras que en el sonido analógico está limitado por el espacio.