procesamiento digital de audio
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8/7/2019 PROCESAMIENTO DIGITAL DE AUDIO
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Victor Alberto Perez Jimenez
Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo
Ingeniera en Electrnica y Telecomunicaciones
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Conocemos como sonido a aquel
fenmeno fsico que estimula el
sentido del odo. El sonido es una
onda mecnica longitudinal que
se transmite a travs de la
vibracin del medio en la misma
direccin que la propagacin de
las ondas. Las frecuencias en que
se encuentra el rango auditivoest comprendida en el intervalo
de 20Hz a 20KHz.
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En un sistema analgico lainformacin sonora est
contenida en las infinitas
variaciones de algn
parmetro continuo, tal como
la tensin.
En un sistema de audio digital,
la seal es discreta en funcin
del tiempo y en funcin de la
amplitud.
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La digitalizacin de sonido real, tambin llamado muestreo
(sampling), se realiza mediante los denominados ADC, oConversores de Analgico a Digital, circuitos que, a una
determinada frecuencia, toman "fotografas" del sonido, que
convierten en nmeros que despus son almacenados en el
ordenador
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Pero al hablar de Audio digital no hay que olvidar que no sirve
de nada tener el sonido digitalizado en el ordenador si no
podemos escucharlo. Para ello, necesitamos hacer el proceso
inverso al del muestreo: la conversin de digital a analgica,
encargada a los circuitos DAC.
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La Frecuencia de muestreo (o
sampling) se refiere al nmero
de veces en que se divide lamuestra sonora por segundo.
Cuanto mayor sea esta
frecuencia, ms parecido ser el
resultado obtenido al sonido
original.
El nivel de muestreo (o
cuantificacin del sonido)
asigna a cada una de las
muestras anteriormente tomadasun nivel de sonido mediante
cifras de 1 y 0.
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Formato sin comprimir
CDA(Compact Disc Audio)
es el formato nativo de los
discos compactos, con
frecuencias de
muestreo de 44.1 Khz, 16
bits de cuantificacin y en
dos canales. Es claro que
ocupa mucho espacio, por
lo que un disco compactopromedio tiene capacidad
de 74 minutos.
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Formato sin comprimir
WAV: Creado por Microsoft en 1987, viene de Wave, que
significa onda: sntesis de ondas de sonido real. Es el formatode audio de ms calidad y el ms universal. Se ha convertido en
el formato estndar de la industria discogrficas.
AIFF(Audio Interchange Format File). Popular en sistemas Apple.Soporta hasta 44.1 Khz y 32 bits de cuantificacin.
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Formatos de compresin con prdidas
Se basan en codificacin perceptual para eliminar componentesde energa que tericamente no se escuchan.
MP3 (MPEG audio layer3):Es el ms conocido de todos . Fue
creado por Thomson Multimedia y el Instituto Fraunhofer deAlemania en 1996. Ocultan determinados sonidos que
presumiblemente no son perceptibles por el odo humano. Su
algoritmo de compresin tiene ratios de 10:1 y 12:1 segn el
bitrate que se elija, siendo 128, 160 y 192 Kbps. los ms
habituales. El reducido tamao y su aceptable calidad hanfavorecido su expansin como sistema de transmisin de msica.
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RA o RM(Real Audio). Creado por Real Networks. A pesar de
tener una muy buena compresin y descompresin, generalmentesu calidad no es adecuada para aplicaciones profesionales, pero
es muy usado en la distribucin de seales de audio a travs de
Internet en tiempo real o en vivo, esto es, en modo de streaming.
WMA o MSAudio (Windows Media Audio). Creado por
Microsoft para competir con el MP3
AAC: (Advanced Audio Coding) es un formato exclusivo de Apple
y funciona solo con reproductores iPod.
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OGG Vorbis. Es un formato que utiliza tecnologas similares a MP3
y AAC, pero con una diferencia importante: es completamente
gratis, libre de patentes y se ha desarrollado bajo el modelo decdigo abierto. Logra la misma calidad de AAC y WMA (incluso
en sonido envolvente) y es superior a MP3. Fue desarrollado con
el fin de reducir los costos de la msica legal y de los
reproductores de msica.
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Los lmites de audicin.
Nuestro odo solo trabaja con
frecuencias que van entre los 20 Hz y los 20 Khz
aproximadamente, con lo que las frecuencias restantes
son descartables.
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Es aquel que se produce cuando dos
seales de frecuencia similar se superponen. Entonces solo
podemos percibir aquella que posee ms volumen y, por lo tanto,
la de volumen menor es susceptible de ser eliminada
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La mayora de los sistemas de alta fidelidad utilizan un "boomer"
(que reproduce los graves). Sin embargo, nos parece que el audio
no proviene del boomer sino de los otros altavoces. Por debajo de
una determinada frecuencia, el odo humano no puede distinguir
de dnde provienen los sonidos. El formato mp3 puede,
opcionalmente, tomar ventaja de este fenmeno utilizando el
mtodo joint stereo. Esto significa que ciertas frecuencias se
graban en mono, pero incluyen datos adicionales para que
suenen como una configuracin de varios altavoces.
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Con la compresin MP3, un minuto de un CD de audio (a una
frecuencia de 44,1 kHz, 16 bits, estreo) ocupa slo 1 MB.
Una cancin ocupa de media 3 o 4 MB, esto permite su descarga
en internet.