B03 Digitalitzar

Digitalitzar vol dir, en primer lloc, esmicolar, fragmentar. En el cas d’una imatge, els fragments resultants s’anomenen píxels. A continuació, digitalitzar vol dir quantificar aquests fragments, numerar-los. Així, un píxel es pot representar amb tres números: Un per indicar el nivell de color vermell que conté, un altre pel nivell de verd, i un altre pel nivell de blau. Tota la imatge queda, doncs, convertida en un seguit de números.

Un altre exemple: la digitalització d’un so. Primer es fragmenta el senyal. Aquest procés s’anomena mostreig. Després, els trossos -les mostres- es quantifiquen. Cada mostra es pot associar, per exemple, a un número que indica l’instant, i a un altre que indica la intensitat. Així, el so queda convertit en un seguit de números. Però aquests números no tindrien cap utilitat sense la tecnologia adequada per poder treballar-hi, és a dir, per fer càlculs. Aquesta tecnologia és l’electrònica, que sembla feta a mida per a això.

En el camp electrònic, els números -els bits- no pesen, no embruten, no fan soroll… Són, pràcticament, immaterials. Tot això no té res a veure amb les imatges tradicionals. La pintura existeix gràcies a la tela. I la fotografia, gràcies al negatiu. En tots dos casos, les imatges van lligades al suport material.

També passava el mateix en les gravacions de vídeo. A la cinta hi quedaven enregistrats uns senyals magnètics que tenien l’inconvenient de ser sensibles a l’ambient, la lectura repetida, el pas del temps…En canvi, gràcies a l’electrònica, els números no tenen dimensió física. No importa que estiguin associats a una cara, una simfonia, un teorema o un huracà. Només són números. Per això, una imatge digital mai no es malmet ni es desgasta. La còpia sempre és igual a l’original. Per això que la instrucció tallar i enganxar és la més representativa dels estris digitals. Permet comprovar el resultat d’una acció abans de fer-la; permet simular-la.

Simular resulta molt útil quan es tracta de compondre, projectar, dissenyar coses, perquè permet provar-les abans de fabricar-les, amb els consegüents estalvis econòmics. Gairebé totes les indústries en treuen profit.

Permet, també, imaginar coses que no existeixen en la realitat. Per això, la digitalització ha envaït el món de l’entreteniment.Als anys noranta, va envair un altre món, el de les telecomunicacions. D’aquesta conquesta n’han resultat xarxes tant extraordinàries com Internet, la telefonia mòbil, GPS…En aquestes xarxes, els números viatgen d’un punt a l’altre del planeta. Per tant, hi viatgen textos, imatges, músiques, pel·lícules…

Totes les comunicacions tendeixen a ser digitalitzades i a formar part d’alguna xarxa. El codi digital recorda el codi alfabètic, el genial invent de fa quinze mil anys. El que en el codi digital són números, en l’alfabètic eren lletres. La combinació de lletres -les paraules- ha permès representar una increïble diversitat de conceptes. Doncs bé, la combinació de números permet representar aquests mateixos conceptes… i molts més. Per això, el codi digital s’aplica a tantes activitats. Perquè és una mena d’alfabet del nostre temps.

Berenguer , X. (Dir.) (2006). El codi digital. Recuperat el dia 30 de setembre de 2012, a: http://www.digits.cat/el-codi-digital

El proces de digitalizació

Ara posem atenció en l'últim element, el CD, el qual mostra la millor qualitat de so, i ens preguntem: quin espai es necessitaria per emmagatzemar tres minuts, que és el que sol durar una cançó, en format CD?: 3 minuts de cançó x 60 segons / minut x 44.100 mostres / segon x 2 bytes (16 bits) / mostra x 2 canals (estèreo) = 31.752.000 bytes

Si vols practicar i veure quant ocupen els diferents arxius del teu ordinador, només cal situar el cursor damunt de l´arxiu seleccionat, prémer el botó i clicar a Propiedades.

Com podem veure, per a poder emmagatzemar una cançó de tres minuts amb qualitat professional a l'ordinador, necessitem més de 30 Megabytes. Uns quants CD´s omplirien la total capacitat del disc dur. Per evitar-ho, existeixen formats d'àudio que , o bé treballen amb menys resolució, o bé fan servir sistemes de compressió per poder ocupar menys espai a l´ordinador.

Adaptat d'Ester Barberàn (2004).

Quan parlem de sons digitals o analògics, no ens referim a una classificació de sons, sinó a la manera en com es reprodueixen i es tracten els senyals acústics. Ens referim a àudio analògic quan el senyal acústic (reproducció de so) consisteix en un senyal que imita (és anàleg a) l'ona sonora originària. Són de reproducció analògica, els discs de vinil, ja que les oscil·lacions dels solcs es corresponen amb les de l'ona sonora, i les cintes de casset en les quals les oscil·lacions es representen per la magnetització de la cinta. 

Fins a l'aparició dels ordinadors, el so es gravava sempre de forma analògica.

En l'àudio digital, el senyal acústic és representat per una sèrie de nombres  o mostres, cadascun dels quals representa un instant i una amplada en l'ona sonora original a intervals de temps regulars. Aquesta discretització  temporal i d'amplada de l´ona sonora original s'aconsegueix mitjançant el procés de quantificació o digitalització .

L'àudio digital es refereix a la tecnologia que enregistra, emmagatzema i reprodueix el so mitjançant la codificació d'un senyal d'àudio en forma digital en comptes de forma analògica. El so es passa a través d'un convertidor analògic a digital (ADC). Un convertidor de digital a analògic (DAC) realitza el procés invers, i converteix el senyal digital de nou en un so audible. Els sistemes digitals d'àudio poden incloure compressió , emmagatzematge , processament i transmissió de les components. La conversió a un format digital permet la manipulació convenient, l'emmagatzematge, la transmissió i la recuperació d'un senyal d'àudio.

Paràmetres en la digitalització

En el procés de digitalització hi intervenen tres factors, que incideixen en la qualitat del so i en l'espai necessari per emmagatzemar la informació digital.

Freqüència de mostreig

1. La freqüència de mostreig amb què es mesura la intensitat del senyal elèctric, és a dir, el nombre de lectures efectuades per segon en l'ona sonora original (quantitat de mostres. Es mesura en Hz) Com més elevada sigui la freqüència, més semblança hi haurà entre el so original i el digitalitzat i per tant, més qualitat. La freqüència es mesura amb Hertz. Els valors emprats més usualment en els enregistraments digitals són:

• 11.025 Hz per enregistraments de veu . (Freqüència utilitzada en la línia telefònica)

• 22.050 Hz per enregistraments de música amb qualitat mitjana . (Freqüència utilitzada en la ràdio)

• 44.100 Hz per enregistraments de música amb alta qualitat . (Freqüència utilitzada en els reproductors de Compact Disc.)

Imatge trobada a : http://www.logosalut.com/fonaments-d-audiologia/f%C3%ADsica-ac%C3%BAstica/processament-digital-del-so/

Resolució

2. La resolució o precisió amb què s'anoten els valors de les lectures. Qualitat de les mostres. Com més decimals, més qualitat. Es mesura en bits (8 bits, 16 bits, 32 bits, etc.)

Tenint en compte que en tota mesura d'una magnitud física hi ha sempre un arrodoniment, com més detallades i minucioses siguin les lectures més exacte serà el resultat. 

Com canviar la tasa de bits i la freqüència de mostreig amb Audacity:

3. El nombre de canals. La digitalització es pot fer a partir d'un senyal monofònic (un sol registre sonor) o estereofònic (dos registres simultanis). Aquest darrer necessitarà el doble d'espai que el primer.

L'estàndard qualitat CD = 44.100 Hz / resolució 16 bits / estèreo (doble pista).

Tot seguit veurem el procés de digitalització d'una ona de so a baixa i a alta freqüència i resolució

Digitalització a baixa freqüència i baixa resolució

Digitalització amb alta freqüència i alta resolució

Comparació 

Busquets i Llinares (2010). Recuperat el dia 2 d'octubre de 2012, a:  http://www.xtec.cat/formaciotic/dvdformacio/materials/td113/practica_3.html

Evidentment, com més elevada sigui la taxa de mostreig (nombre de lectures per unitat de temps), més semblança hi haurà entre l'ona analògica original i els senyals digitals. Podem dir que la diferència entre informació digital i analògica és que la primera representa la informació en valors discrets de manera codificada, i la segona, en canvi, representa les propietats reals d'un sistema relacionat entre sí de manera contínua (ones).

Abans de l'era informàtica, la reproducció i gravació es basava en  l'àudio analògic; actualment s'ha imposat l'àudio digital.

Convertidors de so

Els ordinadors només són capaços de treballar amb informació digital, per això es necessita transformar el senyal analògic que entra a l'ordinador en codi digital. 

Mitjançant transductors (dispositius capaços de convertir una magnitud física a una altra, com per ex. un micròfon convencional o un altaveu) la pressió rebuda de les ones sonores és convertida a senyals magnètics i elèctrics i viceversa ( forma analògica). Una vegada els transductors han transformat les ones sonores en senyals elèctrics (de forma anàloga), l'ordinador disposa d'uns dispositius, els conversos de so, que  mostrejaran i convertiran en nombres (quantificació) aquests senyals per a  poder treballar amb el nou format digital.

Els conversors de sos són uns dispositius que es troben a la tarja de so del nostre ordinador. Les targes de so  utilitzen normalment mostres de 8 ó de 16 bits i freqüències de mostreig des de 4.000 fins a 44.000 mostres per segon. Les mostres poden estar contingudes en un canal (mono) o en dos (estèreo).

Si vols saber més de la tarja de so, clica a la imatge.

Procés de conversió de la informació analògica - digital - analògica a l´ordinador A-D / D-A

Entrada de so

1- Arriben les ones sonores al micròfon (transductor) que converteix l´ona sonora en senyals elèctrics (analògicament)

2- Aquests senyals passen a un convertidor analògic-digital (A/D) que mostreja i converteix els senyals en un llistat de nombres (dígits) de forma que l´ordinador pugui treballar amb ells.

1                                 2                                 3                               4

Sortida de so: 

(Per a poder escoltar el resultat s'ha de tornar a convertir en senyal analògic.)

3 - Segueix el procés a la inversa: el convertidor digital-analògic (D/A) genera, a partir dels valors que rep digitalment, tensions en forma escalonada ,transformant la informació digital en senyals elèctrics.

4 - Aquests senyals finalment es suavitzen per a obtindre el senyal anàleg original que serà transmès pels altaveus (transductors).

El cicle de la vida del so i el procés que realitza des de que s'emet de la font sonora analògica, es digitalitza, processa o emmagatzema i es torna a emetre descodificant es pot resumir en aquesta imatge:

  A-D-A (2011) Recuperat el 2 d'octubre de 2012, a: http://en.wikipedia.org/wiki/File:A-D-A_Flow.svg

Un flux d'àudio d'ones de so a través d'un micròfon a un voltatge analògic, convertidor AD, ordinador, convertidor de DA, el voltatge analògic, altaveu i, finalment, de nou com les ones de so. 

Durant la dècada del 1940, el magnetòfon permetia enregistrar sons i reutilitzar-los. Combinada amb la creativitat musical, la cinta magnètica va donar lloc a un nou concepte: la música electrònica. Alguns dels seus pioners van ser el nord-americà John Cage o el francès Pierre Schaeffer, que componia amb tota mena de sons: naturals, industrials...Max Mathews, un enginyer nord-americà, va crear el primer programa d'ordinador per generar sons. El Moog va ser el primer sintetitzador que es tocava com un orgue, però podia produir sons molt diversos. El Moog va contribuir a popularitzar la música electrònica.

Durant els anys 70, els sintetitzadors van passar de ser analògics a digitals. L'electrònica va eixamplar la paleta de sons i la digitalització, la gamma d'estils i d'instruments.

La digitalització comporta, en primer lloc, la fragmentació del senyal sonor. Després, cada fragment es quantifica i es codifica en forma de bits. Amb el codi digital, els sons es poden manipular, barrejar i fer que qualsevol cosa pugui sonar. Aquesta capacitat ha donat lloc a nous gèneres musicals, com ara la "música algorítmica" o la "música interactiva".

En el món digital, la música esdevé una matèria mal·leable. I l’ordinador, un instrument per fer instruments… musicals.

Introducción

El audio digital acaba de cumplir cuarenta años. Más de uno se asombrará con semejante afirmación, pero lo cierto es que la aplicación de la informática al sonido es casi tan antigua como los propios ordenadores. Lo que tal vez no preveían aquellos visionarios pioneros era la importancia que este fenómeno iría tomando con el tiempo.

1. Principios de acústica

Aunque se puede hacer música sin tener demasiados conocimientos de acústica, parece imposible comprender lo que es el sonido digital si no se tiene una idea de lo que es el sonido en general. Por ello, este capítulo describe de forma básica los aspectos físicos y matemáticos de las ondas sonoras que, junto con sus consecuencias psicológicas, son la base de toda experiencia musical.

2. Principios del sonido digital

El principio fundamental del audio digital consiste en discretizar las señales sonoras continuas (como las emitidas por un micrófono) para convertirlas en secuencias de números.

3. El audio digital en el ordenador personal

Para trabajar con sonido digital en un ordenador son necesarios como mínimo dos conversores (A/D y D/A) que cumplan la función de digitalizar y reconstituir posteriormente la señal analógica. En los IBM PC compatibles esta posibilidad llegó hace unos años de la mano de las primeras tarjetas de sonido de tipo Sound Blaster...

4. El audio digital en Windows 95

Tenemos ya unos conocimientos básicos sobre la naturaleza del sonido digital y sus propiedades fundamentales. En este capítulo veremos las posibilidades que ofrece Windows 95 en cuanto a obtención y almacenamiento de audio digital.

5. Edición de sonido por ordenador

Hemos visto cómo digitalizar un sonido procedente de diversas fuentes analógicas y almacenarlo en la memoria o el disco duro del ordenador, pero el enorme potencial del audio digital por ordenador no comienza a intuirse hasta que abrimos un potente editor gráfico de audio.

6. Conceptos avanzados de procesador digital de audio

En el anterior capítulo hemos estudiado algunas de las posibilidades más sencillas en la edición digital de audio. En este capítulo seguiremos tratando el tema, introduciendo nuevos conceptos más avanzados relacionados con la teoría del proceso digital de señales.

7. Introducción al MIDI

Mientras que las ideas básicas de audio digital son fácilmente comprensibles para cualquier usuario de ordenadores, en el MIDI se dan cita conceptos relacionados con la música, la informática y las comunicaciones que le otorgan un cierto aire mágico e inaccesible.

8. La especificación MIDI a fondo

Los mensajes MIDI conforman el lenguaje a través del cual se comunican todos los dispositivos. En el capítulo anterior presentamos someramente algunos de estos mensajes (note on, program change, control change y pitch bend). En este capítulo los trataremos todos de forma sistemática.

9. Síntesis y generación digital de sonido

Hasta ahora, hemos utilizado frecuentemente el término sintetizador para referirnos a todo dispositivo capaz de generar sonido, sin preocuparnos por la manera en que se realiza dicho proceso. En este capítulo revisaremos algunos de los sistemas de generación de sonido más utilizados.

10. El hardware MIDI

Este capítulo se centra en la parafernalia de elementos que pueden integrar un equipo MIDI. Se estudiarán los diferentes aspectos que puede presentar un sintetizador o un sampler, qué son las cajas de ritmo, las estaciones de trabajo o los multiefectos digitales, así como otros elementos menos populares.

11. El ordenador MIDI y la terjeta de sonido

Aunque el MIDI no fue concebido pensando en el ordenador, pronto se vio que la incorporación de este elemento potenciaba enormemente cualquier estudio MIDI. Por ello, su importancia no ha cesado de crecer a la par que han crecido su potencia y sus prestaciones.

12. Estudio comparativo de tarjetas de sonido

Habida cuenta de la velocidad con que se modifican, se retiran y se incorporan periféricos de este tipo, es realmente difícil realizar un estudio comparativo con los modelos disponibles actualmente, y pretender que siga siendo representativo dentro de unos meses.

13. El secuenciador

De todas las aplicaciones y actividades relacionadas con el MIDI, la secuenciación fue la primera en aparecer, y sigue siendo hoy, la más popular. Esto hace que el secuenciador sea sin duda, después de los propios instrumentos (o la tarjeta de sonido), la pieza más importante de todo estudio MIDI.

14. Otros tipos de software MIDI 

Aunque el secuenciador sea la piedra angular de todo sistema MIDI, la potencia y versatilidad de los ordenadores ha promovido muchos otros tipos de aplicaciones. En este capítulo describiremos algunas de ellas, relacionadas todas con el MIDI.

15. El MIDI en Windows 95

Una vez vistas las especificaciones, posibilidades y usos más frecuentes del protocolo MIDI, en este capítulo veremos cómo organiza y gestiona el MIDI Windows 95, aunque la mayoría de lo indicado sería fácilmente extrapolable a Windows 3.1.

16. Programación de sonido con los comandos MCI

La programación de sonido bajo Windows se puede llevar a cabo con dos herramientas diferentes, los comandos MCI y las funciones de bajo nivel del API de Windows. En este capítulo estudiaremos la primera forma, dejando la programación de bajo nivel para el próximo capítulo.

17. Programación MIDI de bajo nivel

Al final del capítulo anterior exponíamos las limitaciones de los comandos MCI en lo que al MIDI se refiere. En este capítulo estudiaremos unas cuantas funciones incluidas en el API de Windows (tanto en la versión 3.1 como en Windows 95), que permiten superar esas restricciones.

18. Integración MIDI y el audio digital

En los capítulos iniciales, hemos tratado el audio digital y las posibilidades que brinda el ordenador en este campo, mientras que, en la segunda parte, hemos cubierto con detalle el tema del MIDI. Finalmente ha llegado la hora de integrar las dos tecnologías para obtener, por así decirlo, lo mejor de ambos mundos.

 [>>] Introducción     [+] Anexos