U1. Introducción al audio digital

1. U1. Introducción al audio digital Naturaleza del sonido Propiedades del sonido

2. 1 . Naturaleza del sonido Ondas Movimiento ondulatorio • Una onda es la propagación de una vibración o perturbación originada en un foco emisor que se transmite a través del espacio u otro medio capaz de propagarla sin transporte de materia.

3. 1 . Naturaleza del sonido Ondas Tipos de ondas • Según la dirección de vibración de las partículas: longitudinales (sonido, dilataciones y compresiones que se propagan en un muelle) y transversales (la luz, las olas del agua) • Según las dimensiones de propagación de la onda: unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales • Según el medio que necesitan para propagarse: mecánicas y electromagnéticas • Ver https://sites.google.com/site/260ondassonidoyluz/clases-de-ondas (consulta 31/10/2013)

4. 1 . Naturaleza del sonido Ondas Características de las ondas • Amplitud (A): es la máxima altura que alcanza la onda. Se mide en metros (m). • Longitud de onda (l) : es la distancia que separa dos puntos máximos de una onda. Se mide en metros (m). • Ciclo u oscilación: es el recorrido de cada partícula desde que inicia una vibración hasta que vuelve a la posición inicial Se mide en metros (m). • Frecuencia (f): es el número de oscilaciones de las partículas vibrantes por segundo y el • Periodo (T) el tiempo que dura una oscilación completa.

5. 1 . Naturaleza del sonido ¿Qué es el sonido? • El sonido es una onda longitudinal que necesita de un medio material (gaseoso, líquido o sólido) para propagarse. • Cuando el guitarrista toca las cuerdas de su guitarra hace vibrar las partículas de aire que la rodean. Primero estas se separan, disminuyendo la presión (el aire se enrarece) y después al volver la cuerda hacia su posición original, se comprimen aumentando la presión. • La vibración de la cuerda se propaga por el aire en forma de separaciones y comprensiones de las partículas de aire formando lo que llamamos: “onda sonora” que transmiten la energía producida en la vibración.

6. EMISOR MEDIO DE TRANSMISIÓN RECEPTOR 1 . Naturaleza del sonido ¿Qué es el sonido? • Para que haya sonido deben de existir: un emisor, un receptor y un medio material elástico para su transporte. • El sonido es la interpretación que hace el cerebro de las vibraciones del aire. • Para que se perciba por el oído humano, la frecuencia de oscilación debe estar entre 20 y 20.000 Hz.

7. 1 . Naturaleza del sonido Velocidad del sonido

8. 1 . Naturaleza del sonido Longitud de onda

9. 1 . Naturaleza del sonido frecuencia

10. 2 . Propiedades del sonido Cualidades • Para describir un sonido se utilizan tres términos fundamentales tono, timbre e intensidad. • La sensación de altura o tono se vincula tradicionalmente a la frecuencia o periodo de la fundamental. No todos los sonidos tienen una altura definida. • La intensidad se vincula al flujo de energía o amplitud de la presión de oscilación de la onda. • El timbre, al espectro o proporción de intensidades de los armónicos. Es el color o la textura del sonido. • La reverberación indica el espacio donde esta el sonido. • Todo sonido tiene una duración y a lo largo de este, cualquiera de los tres parámetros pueden variar. • Cuando varios sonidos suenan de forma simultánea se perciben otras cualidades

11. 2 . Propiedades del sonido Intensidad sonora • La intensidad sonora (I) es la sensación de audibilidad producida por un sonido. Cuanto mayor sea la amplitud de la onda, A, mayor será su intensidad. Por lo tanto el sonido se oirá más fuerte. • La sonoridad es la cualidad que permite distinguir entre sonidos fuertes y débiles. La unidad de sonoridad es el belio, B, pero generalmente se expresa en decibelios, dB.

12. 2 . Propiedades del sonido Intensidad sonora

13. 2 . Propiedades del sonido Intensidad sonora • Cuando sumamos dos sonidos iguales, la intensidad aumenta en 3dB. • Cuando duplicamos la distancia de la fuente, la intensidad disminuye en 6db. • La intensidad es una medida física, pero para nuestro oído, la sensación de intensidad, varía en función de la frecuencia (es decir dos sonidos igual de intensos, tal vez no nos lo parezca). • La zona de mayor sonoridad esta entre los 2KHz y los 4KHz.

14. 2 . Propiedades del sonido Intensidad sonora

15. 2. Propiedades del sonido Tono • Es lo que caracteriza a un sonido como grave (frecuencias bajas) y agudo (frecuencias altas) • La altura es una magnitud psicoacústica relacionada con la frecuencia (que es una magnitud física). • Lo que hace que un sonido posea una altura clara es su periodicidad. • La medida de la frecuencia es el Hz que indica el número de veces por segundo que se repite un determinado fenómeno.

16. 2 . Propiedades del sonido Frecuencia y altura Representación gráfica de un sonido puro de 4Hz por segundo

17. 2 . Propiedades del sonido Frecuencia y altura • Los infrasonidos son sonidos cuya altura está por debajo de los 20 Hz, sino son puros se oyen los armónicos. • Los ultrasonidos son sonidos por encima de los 20.000Hz.

18. 2 . Propiedades del sonido La octava y las notas • La altura está directamente relacionada con la frecuencia de la oscilación. • Si escuchamos dos sonidos cuyas frecuencias guardan relación 2:1, nos sonarán muy cercanos, entre los dos dista una octava. • En la música occidental la octava se divide en doce alturas o semitonos. Es lo que denominamos una escala. Do Re Mi Fa Sol La Si C D E F G A B

19. 2 . Propiedades del sonido La octava y las notas • El La central del piano tiene una frecuencia de 440Hz que se toma como frecuencia de referencia de afinación de los instrumentos musicales. • Cada semitono [i-ésimo semitono] , medido desde la frecuencia de referencia Fref, será de la siguiente foma[i-ésimo semitono] = Fref×2**i/12 • Para el Do , i=3.Así la frecuencia del Do será:[frecuencia del Do] = 440×2**3/12 = 523.2511 [Hz]

20. 2 . Propiedades del sonido Timbre • El timbre es lo que ayuda a caracterizar y distinguir diferentes tipos de instrumentos, o a reconocer a las personas por su voz. • La frecuencia de vibración más grave o baja es la que determina normalmente la altura y se denomina frecuencia fundamental, las restantes frecuencias que suelen ser múltiplos de la frecuencia fundamental se denominan armónicos. • Lo que diferencia un DO de una flauta de uno de un violín es el timbre, el número de armónicos.

21. 2 . Propiedades del sonido Ondas sinusoidales y armónicos • El sonido mas simple es la onda sinusoidal • El teorema de Fourier demuestra que cualquier onda sonora periódica se puede entender como suma de ondas sinusoidales de frecuencias diferentes, pero múltiplos de la fundamental, armónicos. • Los sonidos naturales no son nunca estacionarios, su forma varía en el tiempo, la amplitud de sus armónicos varía también. Esta variación de los armónicos en el tiempo, se denomina espectro de un sonido. • A partir del espectograma podemos deducir muchas cosas del sonido.

22. 2 . Propiedades del sonido Ondas sinusoidales y armónicos

23. 2 . Propiedades del sonido Análisis del espectro

24. 2 . Propiedades del sonido Espejos de sonido • A una distancia adecuada, se alinean dos antenas parabólicas una frente a otra. A continuación, nos situamos cerca de uno de los platos parabólicos y hablamos hacia el centro de la superficie cóncava, mientras que otra persona, situada en el otro plato, acerca sus oídos al centro de la zona cóncava de su parábola. • Esta persona podrá escuchar lo que dice el emisor situado a cierta distancia. • Los platos parabólicos funcionan como un teléfono sin cable, basta con que una persona hable en la zona en que se encuentra el foco de la parabólica, para que la otra lo escuche colocando su oreja en las proximidades del foco de la otra parábola. • El experimento se basa en que el sonido emitido por la persona que habla se concentra en el foco de la parábola emisora y desde ahí es reflejado, en línea recta, hacia foco de la parábola receptora. Esto mismo ocurre con los rayos de luz.

25. 2 . Propiedades del sonido Efecto Doppler • El efecto Doppler es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente en relación a su observador. Si queremos pensar en un ejemplo de esto es bastante sencillo.

26. Jordá Puig, S. “Audio digital y midi”. Anaya 1997 (tema 1). Rumsey, F., McCormick, T. “Sonido y grabación. Introducción a las técnicas sonoras”. Instituto Oficial de Radio y Televisión 2004. (tema 1 y 2) Bibliografía