Grabación digital

La grabación de audio digital es el almacenamiento de señales de audio o visuales como una secuencia de dígitos binarios que se pueden almacenar en cinta magnética, disco óptico u otros medios. Esta tecnología se utiliza ampliamente en la industria de la música y en muchas otras esferas.

Para grabar sonido, un convertidor analógico a digital transforma una onda de sonido eléctrica de un micrófono o una imagen visual analógica en información. Desde su aparición, la tecnología digital ha reemplazado lenta pero seguramente a los equipos analógicos debido a su bajo costo y facilidad de uso. Hoy en día, el audio digital es un estándar para casi todos los estudios, tanto profesionales como amateurs. Sin embargo, sorprendentemente pocas personas entienden realmente cómo funciona. Entonces, hoy hablaremos sobre los conceptos básicos del audio digital para la grabación de música.

Historia de la creación

Pasaron cien años entre el descubrimiento del primer dispositivo de grabación de sonido y la introducción de la grabación digital. Durante ese tiempo, los constantes avances tecnológicos y las infinitas innovaciones de científicos y técnicos han producido varias ondas diferentes de captura, procesamiento y reproducción mecánica del sonido. La industria discográfica dio un paso de gigante con la invención de las computadoras y el sonido digital. Se partió de simples láminas de estaño y cilindros de cera, en los que la membrana de grabación de los gramófonos recogía y grababa cuidadosamente la información sonora. Luego, el desarrollo continuó en casetes que permitían a los oyentes disfrutar de sonidos multicanal.

Los pioneros de la grabación digital fueron los japoneses, quienes a finales de los años 60 lograron conservar dicha grabación en cinta magnética y mostrarla al público. Diez años después apareció la grabadora de audio Sony. Pudo producir sonido digital a partir de analógico, almacenándolo en VHS. Sin embargo, la música todavía se vendía en vinilo.

Las cosas empezaron a cambiar a finales de los años 1970, cuando Sony y Panasonic empezaron a presentar los CD, un verdadero medio digital capaz de almacenar hasta 150 minutos de sonido de alta calidad. El CD almacena información utilizando una fina capa de papel de aluminio, en la que se imprimen millones de bits de datos en un patrón que puede leerse con un láser y convertirse electrónicamente en una señal analógica.

La llegada de los CD finalmente permitió a los ingenieros eliminar el ruido causado por la fricción entre la aguja y el material de almacenamiento. Esta y muchas otras ventajas permitieron que los CD se convirtieran en uno de los soportes de audio más populares a finales del siglo XX y principios del XXI. Sin embargo, la industria de la música se mostró escéptica con respecto a los CD porque proporcionaban una calidad de sonido casi perfecta y los usuarios los pirateaban fácilmente. Para solucionar estos problemas, en 1987 crearon otro medio digital llamado casete de audio digital (DAT). Este nuevo formato tuvo un éxito moderado en Norteamérica y sobrevive hoy como una de las formas preferidas de manipular grabaciones de audio profesionales.

Los primeros años del siglo XXI vieron el crecimiento del sonido digital que no estaba ligado a los medios físicos. Los avances en los códecs de compresión (principalmente MP3), la infraestructura de Internet y la miniaturización de los reproductores digitales personales permitieron a los usuarios llevar consigo sus grabaciones digitales a donde quiera que fueran. Aunque hubo algunos reproductores de MP3 influyentes a finales de la década de 1990, la industria de la música cambió significativamente con la introducción del iPod de Apple. Se trata del enormemente popular reproductor de audio que sentó las bases de las tiendas de música digital actuales y de la infraestructura de distribución de Internet para los clientes.

Comparación con la grabación analógica

Las grabaciones analógicas eran las únicas que se utilizaban ampliamente antes de la revolución digital de la década de 1970. Utilizaron diversos métodos que ahora están obsoletos, como discos de larga duración (LP), cintas de ocho pistas (en cinta metálica o magnética) y casetes de audio. Desde principios del siglo XX hasta la década de 1970, el sistema analógico parecía ideal para grabar, pero con la revolución informática de finales de siglo, la alta velocidad y otras características del procesamiento digital hicieron que la grabación digital no sólo fuera posible, sino cada vez más adecuada para muchos. aplicaciones.

También ha desempeñado un papel importante la constante caída de los costes debido a la producción en masa de ordenadores, discos ópticos, reproductores láser y otros dispositivos. La grabación digital es más fácil de lograr con una reproducción de alta fidelidad porque proporciona un amplio rango dinámico y bajo ruido y distorsión con una implementación adecuada.

Formatos de grabación digital

Los archivos de audio digital se pueden crear en una variedad de formatos. En general, se dividen en dos categorías: comprimidos y sin comprimir.

Los formatos comprimidos (como MP3) tienen un tamaño de archivo mucho más pequeño que los formatos sin comprimir, pero sacrifican la calidad del sonido. Los dispositivos portátiles (como los reproductores MP3) tienen la desventaja de tener una calidad más baja y la capacidad de almacenar miles de archivos. La calidad de los servicios de streaming (como Spotify) se puede mejorar si utilizas Wi-Fi o tienes una buena conexión de datos.

Los archivos de sonido se pueden crear usando secuenciadores. Hay servicios tanto pagos como gratuitos, como Amped Studio, que te permite crear y editar música, hacer mezclas complejas, grabar voz y mucho más en línea. Las pistas creadas en este programa se pueden guardar en diferentes formatos digitales, que se analizarán a continuación. También puedes compartir tus grabaciones con tus amigos y editarlas juntos.

Formatos sin comprimir

Estos formatos se consideran la mejor manera de almacenar datos para una reproducción de alta calidad porque se requiere muy poco procesamiento para producir datos de audio. Los formatos más comprimidos pueden provocar fallas de audio en algunos sistemas.

AIFF : estándar de Apple

WAVE (o WAV): un estándar para audio con calidad de CD sin comprimir en sistemas Windows que utiliza grabación en formato PCM. La grabación con calidad de CD tiene una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz con resolución de 16 bits.

Tamaño de archivo: aproximadamente 10,1 MB por minuto. Esta cifra es la misma para todos los archivos WAV con calidad de CD, ya que el tamaño del archivo depende sólo de la longitud del archivo, no de su contenido de audio.

BWF (Broadcast Wave Format): se utiliza en grabadoras de audio portátiles y estaciones de trabajo de audio digital para transmisión.

Compresión sin perdidas

Los formatos de esta categoría contienen información de audio completa. Pero con un tamaño de archivo reducido a expensas de un almacenamiento de datos más eficiente.

WMA sin pérdida (Windows Media Audio): diseñado con posibilidad de gestión de derechos digitales (DRM) para protección contra copia.

ALAC (Apple Lossless Audio Codec): un código abierto y de uso gratuito desde 2011 (aunque originalmente era propiedad de Apple).

FLAC (Free Lossless Audio Codec): código abierto, licencia de formato gratuito.

Compresión con pérdida

MP3 : un formato de archivo de audio comprimido desarrollado por Motion Picture Expert Group (MPEG) como parte de su estándar de vídeo MPEG1 y posteriormente ampliado al estándar MPEG2 Layer 3.

Al eliminar las partes del archivo de audio que son prácticamente inaudibles, los archivos mp3 se comprimen a aproximadamente una décima parte del tamaño del archivo PCM equivalente, manteniendo al mismo tiempo una buena calidad de sonido.

Hay 2 parámetros que puedes ajustar para cambiar la calidad y el tamaño del archivo MP3:

• tasa de bits;
• Frecuencia de muestreo.

MP4 o M4A: un sucesor de MP3 basado en compresión AAC.

M4P : una versión patentada de AAC en formato MP4 con gestión de derechos digitales, desarrollada por Apple para su uso en música descargada de iTunes Music Store.

OGG Ogg Vorbis: un formato de audio comprimido de código abierto y sin patente.

Ventajas y desventajas de la grabación digital

La tecnología digital ha brindado a los usuarios muchas oportunidades. Por ejemplo, antiguamente para hacer una grabación había que utilizar estudios que ocupaban mucho espacio y costaban mucho dinero. Ahora lo único que necesitas es un ordenador potente, que es muchas veces más potente que un estudio y cuesta mucho menos.

Esta accesibilidad permite no sólo a los profesionales sino también a los aficionados realizar grabaciones de sonido. Los programas que se utilizan hoy en día ofrecen posibilidades prácticamente ilimitadas para el procesamiento de sonido, mientras que antes se utilizaban herramientas reales para este fin. Ahora puedes crear un efecto único con sólo unos pocos clics en Amped Studio.

Para los usuarios comunes, la grabación de audio digital también tiene una serie de ventajas:

• muchos medios de almacenamiento son muy compactos y pueden almacenar grabaciones digitales durante años en unidades flash, CD, etc.;
• un software especial le permite limpiar grabaciones antiguas y eliminar el ruido;
• además, todos los sonidos se pueden editar para agregar efectos, volumen, frecuencia, etc.

Gracias a Internet, los usuarios tuvieron la posibilidad de enviarse sus piezas musicales favoritas, escuchar decenas de miles de pistas diferentes y publicar sus propias obras musicales.

Además, los sistemas analógicos tienen la desventaja de que la distorsión aumenta a medida que reproduces y vuelves a grabar. Cada copia sucesiva se escuchará peor. En un sistema de grabación digital, esta distorsión no ocurre. La grabación maestra puede tener errores mínimos de cuantización, pero no empeoran con la copia. Un master digital puede realizar miles de copias sin distorsión. De manera similar, los medios digitales en CD se pueden reproducir miles de veces sin distorsión.

Sin duda, la tecnología digital tiene sus desventajas. Con su desarrollo, mucha gente empezó a notar que las grabaciones analógicas tienen un sonido más "en vivo". Pero esto no es sólo nostalgia por los viejos tiempos. Se trata de digitalización, que en ocasiones añade errores al sonido. Además, el "ruido del transistor" puede realizar sus propios ajustes. No existe una interpretación única de este concepto, pero su significado es una vibración caótica en un nivel de alta frecuencia. Aunque el oído humano está diseñado para percibir frecuencias no superiores a 20 kHz, nuestro cerebro parece ser capaz de percibir también frecuencias más altas. Esta característica nos hace pensar que el sonido analógico es más limpio que el sonido digital.

Además, todos los soportes de grabación son imperfectos debido al polvo u otra contaminación que impide que el equipo capture datos en el soporte. En la grabación analógica, los defectos aparecen como ruido audible, mientras que en la grabación digital provocan errores en el flujo de bits que pueden provocar ruido o fallos en la reproducción. Para resolver este problema, se incrustan códigos de corrección de errores en el flujo de datos. Algunos de estos códigos pueden ser muy complejos y también hacen que los datos ocupen más espacio de almacenamiento. El resultado, sin embargo, es una reproducción de disco altamente confiable con niveles razonables de polvo y rayones.

Términos clave en grabación digital

bits y bytes

Un bit es el elemento más pequeño que contiene datos en la memoria de la computadora. Ocho bits forman un byte, que las computadoras manejan como un elemento completo.

Alta densidad

Eso significa la capacidad de almacenar grandes archivos de audio, vídeo o datos en un espacio pequeño.

Parámetros de grabación digital

Los parámetros que afectan la calidad de una grabación digital consisten en:

• La resolución del convertidor analógico a digital (ADC) y del convertidor digital a analógico (DAC);
• Las tasas de muestreo del ADC y DAC;
• Jitter (distorsión de la señal) de ADC y DAC;
• Sobremuestreo.

Además, ajustes como los siguientes desempeñan un papel importante:

• Cuánto ruido hay en relación a las señales;
• La cantidad de distorsión del tipo no lineal;
• Interferencia de intermodulación;
• Irregularidades de amplitud y frecuencia;
• El proceso de penetración mutua de canales;
• Dinámica de rango.

Descripción del proceso de grabación digital

La grabación se realiza de la siguiente manera:

1. La señal analógica se transmite al ADC;
2. La conversión de esta señal, durante la cual la onda analógica se mide muchas veces. Después se le asigna el valor binario con el número de bits (longitud de la palabra);
3. Luego está el muestreo, que es la frecuencia donde el ADC mide el nivel de la onda analógica;
4. La longitud de palabra preestablecida, que es una muestra digital de sonido, representa el nivel de sonido de un segundo;
5. El tamaño de la longitud de la palabra determina la precisión de la visualización del nivel de la forma de onda del sonido;
6. La frecuencia de la señal digital depende del tono de la frecuencia de muestreo;
7. Las muestras de audio digital resultantes, que son un flujo constante de números, se envían al ADC;
8. Los números binarios resultantes se pueden almacenar en distintos soportes.

La forma en que ocurre la reproducción:

1. Los números se envían desde el operador medio al DAC, que los vuelve a convertir en analógicos fusionando los datos de nivel. Esto restaura la forma de onda analógica a su forma anterior;
2. La señal se amplifica y comienza a enviarse a parlantes o pantallas.

Conclusión

La grabación digital ha revolucionado la industria musical y más allá, relegando a su predecesor analógico a la historia. Gracias a sus ventajas y asequibilidad, la tecnología ha encontrado aplicación en muchos campos y es difícil imaginar el mundo actual sin ella.