La música grabada con un micrófono es una compleja mezcla de vibraciones con frecuencias y amplitudes variables. Durante la digitalización, un convertidor analógico-digital (ADC) mide la intensidad de la señal y almacena esta medición. Este proceso se repite a alta velocidad (y, por lo tanto, a alta frecuencia), generándose datos durante cada medición que se escriben secuencialmente en un archivo.
Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo y mayor la resolución del convertidor A/D, mejor. Si, como en el caso de los CD, se utiliza una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz, esto significa que se deben grabar 44 100 números individuales por segundo en un archivo. Según el teorema de Nyquist-Shannon, esto permite una frecuencia máxima de Fa/2 = 22 kHz. La precisión de la digitalización es de 16 bits por muestra. Multiplicando esto por 2 para ambos canales de audio, se obtiene un volumen de datos de aproximadamente 255 Mbit para un tango de tres minutos. En realidad, el volumen de datos es mayor porque se escriben datos adicionales de corrección de errores y gestión. Calculando la cantidad de datos por segundo a partir de esto, se obtiene la denominada tasa de bits (2 * 44 100 * 16) de 1411,2 kbit/s (o kBps).
Por lo tanto, la cantidad de datos en un CD es muy grande y resultaba muy difícil de manejar para las PC hasta finales de la década de 1990. Cabe mencionar que algunas pistas musicales, por ejemplo, para DVD de audio, se digitalizan con frecuencias de muestreo aún más altas (96 y 192 kHz).
El tamaño de los archivos de música resulta inconveniente. Sin embargo, se puede considerar el archivo simplemente como una colección de datos arbitrarios, utilizando conceptos propios de la informática. métodos de compresión sin pérdidas Para aplicar esto, por ejemplo, para comprimir la secuencia de bits (1000000001111001), se puede escribir (1, 8*0, 4*1, 001). Estos métodos reducen significativamente el tamaño del archivo y permiten restaurarlo correctamente. Se pueden lograr tasas de compresión de entre el 40 % y el 70 % del tamaño original [4].
Uno Método de compresión con pérdidas Desarrollado a partir de 1982 bajo la dirección de Hans-Georg Musmann y Karlheinz Brandenburg en el Instituto Fraunhofer de Circuitos Integrados de Erlangen, el MP3 se incorporó al estándar MPEG-1 y finalmente se lanzó en 1995 como MP3 (ISO MPEG Audio Layer 3). El método utiliza información y supuestos psicoacústicos, similitudes entre canales y predicciones estadísticas para lograr mejores tasas de compresión. [Se proporciona una introducción detallada.][3,4]. Esto permite factores de compresión de hasta 7x en comparación con el archivo original. Un indicador de calidad es la tasa de bits. Con el método clásico MP3, esta puede oscilar entre 8 y 320 kbps. Generalmente, las tasas de bits superiores a 96 kbps ofrecen una buena calidad de sonido.
El programa utilizado para la compresión y descompresión (el llamado códec) determina la calidad de la reproducción musical, junto con otros factores como la tasa de bits, la complejidad de la señal musical, la calidad del convertidor de la señal original y, por último, pero no menos importante, la tecnología de reproducción empleada. La calidad de los códecs ha mejorado significativamente desde finales de la década de 1990 [3]. El códec LAME, de libre acceso, se utiliza habitualmente hoy en día para archivos MP3.
Actualmente, los archivos de audio contienen metadatos además de la música en sí. Diversa información, como el título, el artista y el año de grabación, se puede almacenar aquí para facilitar la gestión de las pistas musicales [5].
Por lo tanto, se requiere el siguiente flujo de trabajo para gestionar archivos de música:
a) Lectura del flujo de datos de un CD (lo que se denomina captura), o bien digitalización de una grabación analógica.
b) Compresión con el CODEC deseado
c) Introducción de metadatos (etiquetado)
d) Reproducción tras la descompresión simultánea por el CODEC asociado
Las siguientes opciones están disponibles al elegir los CODECS que se van a utilizar.
1. Códecs sin pérdida
Aquí son comunes los siguientes formatos:
– ATRAC (codificación acústica de transformación adaptativa) de la empresa Sony
– Apple Lossless (.m4a o .mp4)
– FLAC (Códec de audio sin pérdidas gratuito)
– Codificación de audio sin pérdidas MPEG4 (ALS)
– WMA sin pérdidas (sistema operativo Windows)
El formato FLAC está bastante extendido. Sin embargo, en comparación con el material sin comprimir, la tasa de compresión que se puede alcanzar es baja.
2. Códigos con pérdida
– MP3 (.mp3)
– Ogg Vorbis (.ogg)
– WMA (Windows Media Audio, .wma)
Los formatos MP3 y Ogg Vorbis son bastante populares en este sentido. El formato WMA también es común en ordenadores con Windows.
Aquí encontrará una tabla con otros métodos de compresión [6. ]Algunos formatos también incluyen la opción de gestión de derechos digitales.
3. Discusión de calidad
Si bien en 1997 los archivos de audio con pérdida, como los MP3 con una tasa de bits de 128 kB/s, se consideraban inferiores, con los códecs actuales, la mayoría de los oyentes ya les atribuyen la característica de «transparente» (indistinguible). Esto significa que las personas ya no pueden diferenciar entre la grabación original y la versión comprimida. Aunque algunos autores afirman poder hacer esta distinción («oído de oro») de forma espontánea e impecable, se recomienda utilizar una prueba estadística a ciegas llamada ABX. En esta prueba, un software proporciona muestras de audio a ciegas que el oyente debe caracterizar. Con los códecs actuales, una diferencia a tasas de bits superiores a 96 kB/s es prácticamente indetectable. Para realizar la prueba usted mismo, necesita el software de reproducción foobar2000 con un complemento ABX especial para ordenadores Windows [7, 8]. También existe un software equivalente disponible para ordenadores Apple.
4. Currículum
Esta lección fue aburrida, y uno se pregunta qué tiene que ver con la música de tango. Un DJ de tango hoy en día tiene que recopilar su música y almacenarla como archivos de audio. Dado que el espacio de almacenamiento es económico actualmente (2015) (estándar: disco externo de 2 TB, interno de 4 a 6 TB), la compresión ya no es el criterio más importante.
Para el DJ de tango actual, dos criterios son aún más importantes. Uno es la capacidad de guardar metadatos, y el otro, la mejor compatibilidad posible con los reproductores de software utilizados en las aplicaciones para DJ. La compatibilidad con códecs sin pérdida todavía es limitada. En general, se recomienda que las aplicaciones para DJ utilicen la codificación MP3 de alta tasa de bits [9]. Sin embargo, puedo comprender lógicamente el punto de vista de quienes apoyan los métodos sin pérdida de información.
Abrazos,
-Richard (DJ Ricardo)
PD: En el próximo episodio, seremos prácticos. Vamos a ripear y codificar un CD de tango.
1 http://de.wikipedia.org/wiki/Abtastrate
2 http://en.wikipedia.org/wiki/Compact_Disc_Digital_Audio
3 http://de.wikipedia.org/wiki/MP3
4 http://de.wikipedia.org/wiki/Audiodatenkompression
5 http://de.wikipedia.org/wiki/ID3-Tag
6 http://de.wikipedia.org/wiki/Audioformat#Liste_g.C3.A4ngiger_Audioformate
7 http://lifehacker.com/5903625/mp3-or-lossless-see-if-you-can-hear-the-difference-with-this-test
8 http://techland.time.com/2012/03/02/can-you-hear-the-difference-between-lossless-and-lossy-audio
9 http://www.digitaldjtips.com/2011/02/dj-music-files-formats/