2.3 Audio

1. 2.3 Audio ¿Qué es el sonido? Ondas de presión en el aire u otro medio que al entrar en el oído producen una sensación sonora. Estas ondas de presión se producen por la vibración de los cuerpos. Transportan energía a una determi- nada velocidad.

2. 2.3 Audio Cualidades del sonido La sensación producida por cada sonido es diferente, por lo tanto, cada onda debe tener unas cualidades que la diferencien de las demás. A estas cualidades se les llama INTENSIDAD, TONO y TIMBRE.

3. 2.3 Audio Intensidad Un sonido es tanto más intenso cuanta más energía transporte la onda sonora. En términos coloquiales se podría decir que un sonido es más intenso que otro si éste suena más fuerte que el otro. La amplitud de una onda sonora y el volumen del sonido que perci- bimos están estrechamente ligados pero no son idénticos. Cuando la intensidad es doble no nos parece que suena el doble de fuerte. Nuestra percepción no es lineal, sino logarítmica.

4. 2.3 Audio Tono El tono o altura de un sonido va ligado directamente a su frecuencia. Un sonido agudo “vibra” mucho más rápido que otro grave. En conse- cuencia podríamos decir que los sonidos que tienen un tono agudo tienen una frecuencia mayor que los que tienen un tono grave. 1 ciclo por segundo = 1 Hertzio (1Hz)

5. 2.3 Audio Timbre Podemos tocar la misma nota, con el mismo tono y con la misma intensidad en un piano y en una guitarra, pero evidentemente, distinguiremos cuál es cada instrumento. Esto se debe a que el sonido de los instrumentos musicales y en general la mayoría de los sonidos no son puros, sino que están compuestos por una mezcla de señales de frecuencia múltiplo de la señal fundamental que se denominan armónicos. De lo dicho se deduce que cada instrumento o cada sonido tiene una forma de onda diferente y ésta viene deter- minada por la cantidad y amplitud de los armónicos que componen la señal.

6. 2.3 Audio Conceptos básicos de alta fidelidad Buscando una definición para la alta fidelidad o HI-FI (High-Fidelity), podríamos decir que es la rama de la audiofrecuencia que tiende a poner los medios para reproducir los sonidos como una réplica exacta del sonido original. A continuación se irán definiendo los “medios” a los que se hace referencia:

7. 2.3 Audio Conceptos básicos de alta fidelidad Mono y Estéreo: (monofónico y estereofónico) Se trata de simular la percepción auditiva de la persona. En una sala de conciertos no se percibe lo mismo por el oído derecho que por el izquierdo. Si el piano se sitúa a la derecha, el oído derecho percibirá mucho más intensamente su sonido que el izquierdo. Además de percibirlo menos intensamente, puede percibirlo con algo de retraso debido a que se escucha la reverberación del sonido. Resumiendo, con la reproducción estereofónica se trata de crear la sensación de “estar” en la propia sala de conciertos. Existen sistemas de reproducción que poseen más pistas (cuadra- fónicos) con 4 pistas de grabación.

8. 2.3 Audio • Elementos de alta fidelidad • Fuentes de sonido: • - Micrófono • - Tocadiscos • - Pletina de casete • Magnetófono • Compact Disc • Video HIFI • Sintonizador • Teclados

9. 2.3 Audio Elementos de alta fidelidad El amplificador: Normalmente estas fuentes de sonido entregan un nivel de señal de salida muy bajo, que no es suficiente para hacer funcionar el último eslabón del equipo HI-FI: los baffles o cajas acústicas. El amplificador aumenta la señal de entrada para adecuarla a la potencia requerida a la salida. No obstante, el amplificador tiene otras misiones, como por ejemplo, seleccionar la fuente que se desea reproducir, modificarla mediante los controles de tono, los filtros, el balance, etc.

10. 2.3 Audio • Elementos de alta fidelidad • El amplificador: • Básicamente el amplificador consta de: • Etapas de entrada, preamplificador • Controles, control de tonos, ecualizadores, efectos, etc. • Amplificador de potencia, suministra la tensión necesaria para mover • las membranas de los altavoces.

11. 2.3 Audio Elementos de alta fidelidad Baffles: Son recintos acústicos que contienen uno o más altavoces y que se encargan de la reproducción del sonido. Normalmente en cada baffle se dispone de un altavoz para cada tipo de frecuencia sonora a reproducir. Se encuentran altavoces de gran diámetro para reproducir los tonos graves, de medio diámetro para frecuencias medias y pequeños para los tonos agudos (tweeters).

12. 2.3 Audio Elementos de alta fidelidad Señales: Señales de altavoz: son las que entrega el amplificador para la co- nexión de altavoces. Tienen un nivel de tensión alto. Señales de línea: son las utilizadas para la interconexión entre los diferentes elementos HI-FI. Trabajan con señales de tensión entre 50 y 200 mV.: TUNER, AUX, AUX IN, AUDIO IN, AUDIO OUT, TAPE, TAPE REC, CD IN, LINE IN, LINE OUT, etc. Todas estas señales son compatibles entre si. Señal phono: señal especial que tiene un nivel de tensión de unos 2 ó 3 mV. Corresponden a la señal entregado por los tocadisco y por algunos tipos de micrófonos.

13. 2.3 Audio Elementos de alta fidelidad Cables: Excepto las conexiones para los altavoces, el resto deberán hacerse con cable apantallado especial para HI-FI. Este tipo de cable puede ser para elementos estereofónicos (2 cables y malla común o bien 2 cables con malla individual) La malla hace las funciones de “pantalla” frente a las perturbaciones y garantizan que no haya pérdi- das de señal por el camino.

14. 2.3 Audio Elementos de alta fidelidad Conectores: Jack: Se utiliza para conexión de micrófonos, auriculares, guitarras, teclados, etc. Puede ser estéreo o mono y en dos tamaños: 3.5 mm y 6.3 mm de diámetro. Cinch, RCA o Americana: conexiones de línea de audio y vídeo. Rojo siempre canal derecho. Din (5 polos): conexiones entre equipos MIDI. Euroconector (SCART): Incluye en su patillaje todas las señales de vídeo y audio para los canales estéreo.

15. 2.3 Audio Translación de frecuencia

16. 2.3 Audio Translación de frecuencia

17. 2.3 Audio Translación de frecuencia cos(wa*t)*cos(wb*t) = ½ *cos((wa+wb)*t) + ½ *cos((wa – wb)*t)

18. 2.3 Audio Translación de frecuencia

19. 2.3 Audio El proceso de muestreo

20. 2.3 Audio El proceso de muestreo

21. 2.3 Audio El proceso de muestreo Sq(t) = K + A1 * Cos(ws * t) + + A2 * Cos(2ws * t) + A3 * Cos(3ws * t) + A4 * Cos(4ws * t) + ... Q(t) = B(t) x Sq(t) = = B(t) x K + B(t) x A1 x Cos(ws * t) + B(t) x A2 x Cos(2ws * t) + B(t) x A3 x Cos(3ws * t) + B(t) x A4 x Cos(4ws * t) + ...

22. 2.3 Audio El proceso de muestreo

23. 2.3 Audio El proceso de muestreo

24. 2.3 Audio Pulse code modulation (PCM)

25. 2.3 Audio Pulse code modulation (PCM)

26. 2.3 Audio Características de los sistemas de audio digital (PCM) Capacidad de almacenamiento Requerimientos de ancho de banda

27. 2.3 Audio Características de los sistemas de audio digital (PCM) fw = n*fs / 2

28. 2.3 Audio Características de los sistemas de audio digital (PCM) Rango dinámico: relación entre la amplitud de la señal máxima y mínima que puede ser dada por un sistema. Es usualmente expre- sada en forma logarítmica: Rango dinámico (DR) = 20 log10 (Vmax / Vmin) dBs

29. 2.3 Audio MIDI Musical Instrument Digital Interface (1983) En 1981, Dave Smith (de Sequential Circuits) sugirió una solución radical al problema encontrado por músicos de sintetizadores poli- fónicos. Propuso el desarrollo de un interfaz de sintetizadores uni- versal (USI) el cual permitiría a los teclados y secuenciadores de distintos fabricantes conectarse unos a otros. En 1983 un comité de fabricantes de instrumentos musicales anun- ció la definición de el nuevo estándar, el MIDI.

30. 2.3 Audio MIDI Básicamente, MIDI es un conjunto de estándares a los cuales se deben ajustar los instrumentos. Permite compartir y mandar infor- mación referente a las notas tocadas, así como sincronización entre secuenciadores y generadores de ritmos y sonidos. En 1987, la especificación MIDI fue expandida. El MIDI time code (MTC) y el sample dump fueron introducidos. La introducción de General MIDI (GM) ha significado que existe un conjunto universalmente aceptado de sonidos que todos los disposi- tivos MIDI deben poder reproducir.

31. 2.3 Audio MIDI La especificación MIDI es un documento técnico que describe cómo los distintos dispositivos deben estar conformados para cumplir con el estándar y poder decir que son compatibles MIDI. Consiste en dos secciones principales: requerimientos hardware y transmisión de mensajes.

32. 2.3 Audio MIDI Especificación MIDI – Hardware Declara que tipo de enchufes y conectores deben ser usados para las conexiones. También perfila cómo debería trabajar su electrónica. Existen tres posibles conectores en un periférico compatible MIDI. MIDI OUT: Envía datos a otros dispositivos MIDI IN: Recibe información de otros dispositivos. MIDI THRU: permite conectar dispositivos en cadena

33. 2.3 Audio MIDI MIDI envía datos a una velocidad fija de 31250 bits por segundo. Esto significa que la máxima tasa de transferencia a la cual los mensajes pueden ser enviados es de aproximadamente 500-700 notas por segundo.

34. 2.3 Audio MIDI Especificación MIDI – Mensajes Existen dos clases básicas de mensajes: channel y system. Los mensajes channel son los más comunes.

35. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: MIDI permite controlar al mismo tiempo hasta 16 instrumentos diferentes por el mismo cable MIDI. Los mensajes para cada instrumento (o canal) son mantenidos en uno de estos 16 canales. Existen 7 tipos de mensajes channel diferentes. Cada uno tiene su propio nombre y posee su significado particular.

36. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Note on: Es el mensaje más comúnmente usado en MIDI. Es enviado cuando una nota es tocada. Como todos los mensajes, lleva varias informaciones: Cada mensaje ‘note on’ viene con los valores de channel, pitch y velocity. Channel es un número entre 1 y 16. Corresponde al canal por el que circula esa nota.

37. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Note on: Pitch representa qué tecla ha sido presionada. Define un número para cada semitono. La nota DO de en medio del teclado es numerada como 60. Do sostenido como 61, etc. Los valores del pitch está com- prendidos entre 0 y 127. Velocity es un valor que representa lo rápido o fuerte que se ha pulsa- do la tecla (0-127).

38. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Note off: Este mensaje ‘apaga’ una nota. Posee también las misma información que el mensaje anterior.

39. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Pitch-bend: Controla el barrido de frecuencias de una determinada nota.

40. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Program change: Es usado para seleccionar diferentes patches (o programas), es decir, el instrumento tocado por ese canal en ese momento. Lleva información sobre el canal afectado (1-16) y el número de programa nuevo (0-127).

41. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Aftertouch: Algunos teclados poseen un sensor de presión debajo de las teclas. de esta forma el músico puede variar la intensidad del sonido después de que la nota haya sido pulsada.

42. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Polyphonic Aftertouch: Algunos teclados caros permiten un aftertouch individual para cada tecla. De esta forma la información suministrada por MIDI es: channel, pitch y valor de aftertouch.

43. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Control change: Este mensaje fue diseñado para controlar distintos dispositivos adicionales que podían incluirse en los diferentes instrumentos como el pedal de sostenimiento, ruedas de modulación, etc. Consta de channel, controller type y controller value.

44. 2.3 Audio MIDI Mensajes channel: Control change: Modulation wheel 1 Breath controller 2 Master volume 7 Stereo panning 10 Sustain pedal 64 Reberb level 91

45. 2.3 Audio MIDI Mensajes system: Son enviados a todos los dispositivos en un sistema MIDI. No están limitados a un canal particular y permiten enviar un rango más variado de datos. Existen básicamente tres tipos: Real-time: permiten la sincronización entre dispositivos Common: permiten a los dispositivos ponerse de acuerdo en algún asunto (¿estamos afinados? ¿Qué canción estamos tocando?) Exclusive: envía datos exclusivos y particulares de un determinado periférico.

46. 2.3 Audio MIDI Formato y construcción de un mensaje MIDI: 10011100 01011010 00101011 Status byte Data byte Data byte

47. 2.3 Audio MIDI Formato y construcción de un mensaje MIDI: 10011100 1 = MSB Si es un 1 corresponde a un status byte 001 = Determina el tipo de mensaje 1100 = Canal del mensaje

48. 2.3 Audio MIDI Formato y construcción de un mensaje MIDI: 10011100 01011010 00101011 Note on Pitch Velocity

49. 2.3 Audio MIDI Formato y construcción de un mensaje MIDI: Binario Tipo de mensaje Bytes que le siguen 1111 0000 System exclusive variable 1111 0001 Quarter frame message 1 1111 0010 Song position pointer 2 : :

50. 2.3 Audio MIDI Secuenciadores: son capaces de almacenar los distintos códigos de teclas tocadas por el músico y posteriormente reproducirlo a una velocidad distinta, al mismo tiempo que realizar trans- posiciones.