Edició d’àudio digital

La informació digital

Els ordinadors, els reproductors MP3, els sintetitzadors MIDI, els reproductors de CD i DVD, els telèfons GSM i molts altres aparells que fem servir cada dia són dispositius digitals. Això significa que treballen amb xifres numèriques.

Qualsevol idea, sensació o informació que hi vulguem introduir s’haurà de codificar, convertint-la en una seqüència de xifres. Aquest procés s’anomena digitalització.

Un cop fet això, els dispositius digitals ens permetran transformar les seqüències, emmagatzemar-les, transmetre-les, duplicar-les, etc.

Finalment, per poder tornar a recuperar la informació en el seu format original caldrà decodificar les seqüències numèriques obtingudes, convertint-les en quelcom perceptible pels nostres sentits. Aquest procés s’anomena realització.

Quan treballem amb música o amb so seguirem un procés similar:

  • Haurem de digitalitzar el so o la música amb algun aparell especialitzat: un micròfon, el teclat de l’ordinador, un instrument MIDI…
  • L’ordinador ens permetrà processar aquesta informació mitjançant el programari adient.
  • Per acabar haurem de realitzar les xifres numèriques, convertint-les en sons (amb la targeta de so del PC, amb un reproductor de CDs o amb un sintetitzador extern) o imprimint una partitura (amb la impressora).

Els dispositius digitals i la música

Quan parlem de música ens referim a sensacions auditives (timbre, alçada, intensitat…) i conceptes abstractes: nota, escala, tonalitat, compàs, harmonia… Les partitures musicals són transcripcions d’aquests conceptes i sensacions, basades en un codi de símbols gràfics (pentagrames, notes, claus, compassos…).

Però tots aquests conceptes i sensacions no tindrien sentit si no els poguéssim convertir en sons: en un disc o una cinta hi podem tenir enregistrada una interpretació d’una determinada peça musical realitzada en unes determinades condicions per un determinat intèrpret o conjunt instrumental.

Parlem, doncs, de dues coses diferents: la informació musical en abstracte (una partitura) i el so musical (un disc o una interpretació en viu).

Els ordinadors tenen també dues maneres de tractar la informació musical:

  • El sistema MIDI fa servir la mateixa informació que podem trobar en una partitura, però emprant xifres numèriques en comptes de símbols gràfics.
  • El sistema de so digital treballa amb una representació numèrica de les ones de so, que pot ser musical o no.

Tots dos treballen amb xifres numèriques, però es refereixen a coses molt diferents.

El so digital

El so és la sensació per la qual percebem els canvis de pressió i densitat de l’aire que es transmeten en forma de vibracions. Tal com hem vist, els aparells digitals poden treballar únicament amb seqüències de xifres numèriques. Si volem treballar el so amb l’ordinador ens caldrà obtenir una representació numèrica d’aquestes vibracions.

Primer cal convertir les vibracions de l’aire en oscil·lacions d’un corrent elèctric. D’això se n’encarreguen els micròfons i altres aparells similars. La imatge que veiem en un oscil·loscopi connectat a un micròfon és una analogia dels canvis que el so provoca en la pressió de l’aire al llarg del temps. També rep el nom de representació analògica.

El segon pas consistirà a mesurar a intervals regulars la intensitat del senyal elèctric que dóna el micròfon. La col·lecció de valors obtinguts serà ja una representació digital del so.

En el procés de digitalització hi intervenen tres factors:

  • La freqüència amb què es mesura la intensitat del senyal elèctric, que s’indica en Hz (Hertz: nombre de lectures per segon). No s’ha de confondre aquesta magnitud amb la freqüència del so, on els Hz indiquen el nombre de vibracions per segon.
    Els valors emprats més usualment en els enregistraments digitals són:

    • 11.025 Hz Per enregistraments de veu
    • 22.050 Hz Per enregistraments de música amb qualitat mitjana
    • 44.100 Hz Per enregistraments de música amb alta qualitat
  • La resolució amb què s’anoten els valors de les lectures.
    En tota mesura d’una magnitud física hi ha sempre un arrodoniment. No és el mateix pesar amb unes balances de precisió, que ens permeten afinar fins als mil·ligrams, que amb una bàscula domèstica, on sempre acabarem arrodonint a desenes de grams. Amb l’ordinador hi ha dues possibilitats:

    • 8 bits (un byte per lectura) Permet fer servir una escala de 256 valors possibles. Ve a ser com pesar amb una bàscula domèstica.
    • 16 bits (dos bytes per lectura) Ofereix una escala de 65.536 valors. Seria l’equivalent a les lectures que ens donaria una balança de precisió.
  • El nombre de canals.
    La digitalització es pot fer a partir d’un senyal monofònic (un sol registre sonor) o estereofònic (dos registres simultanis).

Els valors que escollim per a cada un d’aquests tres paràmetres determinaran la qualitat de la digitalització, i ens indicaran també el nombre de bytes que necessitarem per a emmagatzemar les dades recollides.

Tècniques de compressió del so digital

Les dades provinents d’un enregistrament digital d’àudio poden ocupar molt d’espai, especialment si la digitalització s’ha realitzat a alta qualitat. Per exemple, per digitalitzar una cançó de 3 minuts de durada a 44.100 Hz es realitzen gairebé 8 milions de lectures:

44.100(mostres per seg.) x 3(minuts) x 60(seg. cada minut) = 7.938.000 mostres

Si l’enregistrament és estereofònic caldrà multiplicar aquest valor per 2, i si les lectures es fan a 16 bits (que és el normal) necessitarem 2 bytes per emmagatzemar cada una de les xifres recollides. En total l’enregistrament ocuparà:

7.938.000(mostres) x 2(canals) x 2(bytes per mostra) = 31.752.000 bytes

És a dir, gairebé 32 milions de bytes per només una cançó!

Els códecs són algorismes matemàtics que permeten comprimir les dades, fent que ocupin molt menys espai. La paraula còdec ve de la contracció de les expressions COder i DECoder. El Windows incorpora uns quants còdecs especialitzats en àudio, i d’altres especialitzats en vídeo. Per veure la llista de còdecs aneu al tauler de control i remeneu per les pestanyes de la icona Multimèdia (o “Sons i multimèdia”, segons la versió del Windows que estigueu fent servir).

Sempre que es fa servir un còdec es perd una mica de qualitat, ja que s’acostumen a sacrificar algunes dades que els nostres sentits gairebé no perceben. Per això convé fer el procés de compressió una sola vegada, quan ja haguem realitzat totes les modificacions desitjades a les dades originals.

Els còdecs d’àudio més usuals són:

  • MPEG Layer 3, també conegut com a “MP3”
    És el còdec més estès. Permet comprimir el so digital fins a 1/10 de la seva mida original sense que es perdi gaire qualitat. S’utilitza en molts tipus de dispositius portàtils, i és el rei dels còdecs en l’intercanvi de música per internet.
  • Ogg Vorbis
    A diferència de l’MP3, que té un complex sistema de patents, aquest format es basa en estàndards de codi obert i lliure. La qualitat és similar a la de l’MP3.
  • GSM
    És el còdec emprat pels telèfons mòbils. Està pensat per a comprimir el so de la parla. Té una relació de compressió molt alta, però ofereix una qualitat molt limitada.
  • Real Audio
    Aquest còdec l’utilitza l’empresa Real Networks en els seus sistemes de transmissió d’àudio en temps real per internet.
  • WMA
    És un còdec de compressió d’àudio amb pèrdua, propietat de Microsoft. A diferència de l’MP3 aquest format d’àudio disposa d’un sistema per protegir el copyright i així fer més difícil el pirateig.
  • PCM
    Són les inicials de “Pulse Code Modulation”. De fet el PCM no és un còdec, sinó el nom que reben les dades d’àudio digital sense comprimir. L’incloem en aquesta llista per ajudar a identificar els diversos formats de codificació de dades.

Si consulteu la llista de còdecs des del tauler de control veureu que n’hi ha molts més, i probablement en el futur n’apareixeran de nous.

Formats d’emmagatzematge

Les seqüències numèriques provinents d’una digitalització d’àudio es poden emmagatzemar i transmetre en formats molt diferents:

  • CD – Àudio
    Els CD de música que fem servir als reproductors domèstics contenen les dades provinents d’una digitalització a 44,1 KHz, 16 bits i estèreo, sense cap tipus de compressió. En un CD de 700 Mb hi caben uns 80 minuts d’àudio.
  • Àudio a raig o en anglès, streaming audio
    Consisteix en la transmissió per internet de dades d’àudio digital comprimides, que el receptor consumeix immediatament, convertint-les en so. S’utilitza, entre altres coses, per a escoltar una emissora de ràdio en temps real o programes “a la carta”. Els sistemes més emprats són Real Audio i Windows Media, tot i que hi comença a haver emissores virtuals que emeten raigs de dades en MP3 i Ogg Vorbis.Aquí teniu algunes adreces on es pot provar el funcionament d’aquest sistema:

    • XTEC Ràdio
      http://www.xtec.es/radio
      La XTEC ofereix als centres docents la possibilitat de posar en marxa una emissora de ràdio a internet. En aquestes pàgines s’explica com funciona, i hi ha alguns exemples de centres que ja ho fan servir.
    • EduRàdio
      http://www.edu365.com/eduradio
      Un servei de l’edu365.com amb una selecció de programes de Catalunya Ràdio i altres materials d’interès educatiu.
    • Emissores comercials de ràdio
      Pràcticament totes les emissores ofereixen serveis d’àudio en directe o a la carta. Comproveu-ho a la web de la vostra emissora preferida. També podeu localitzar emissores de tot el món a:
      http://www.radio-locator.com
  • Fitxers
    El més usual és desar les dades d’àudio digital en un fitxer. Normalment l’extensió d’un fitxer (les tres darreres lletres) indica el format de les seves dades:

    • .wav
      És l’extensió que s’acostuma a emprar en el Windows per a identificar els fitxers d’àudio digital. Prové de la contracció de “wave” (ona en anglès). Les dades dels fitxers .wav poden estar en format PCM (sense comprimir) o poden haver estat comprimides amb qualsevol dels còdecs disponibles per a Windows.
    • .au i .aiff
      Els fitxers amb extensió .au i .aiff són els que s’acostumen a emprar en sistemes Mac i Linux. Contenen dades sense comprimir.
    • .mp3 i .ogg
      Els fitxers amb aquestes extensions contenen dades comprimides en format MPEG-III o Ogg Vorbis
    • .ra
      L’extensió .ra s’acostuma a utilitzar en els fitxers codificats amb el còdec Real Player.

    Hi ha altres extensions i formats, però aquests són alguns dels més usuals. (Informació extreta del curs de formació Eines bàsiques multimèdia, mòdul 3, de la XTEC i de la Viquipèdia).

Incrustar un arxiu de so digital en un recurs web (blog, quadern virtual, curs Moodle, pàgina web, etc.):

Podem utilitzar un lloc com l’Imeem per pujar l’arxiu de so i poder-lo incrustar posteriorment. Primer de tot caldrà donar-nos d’alta al lloc web:

http://www.imeem.com/signup

A continuació caldrà pujar els arxius de so per posteriorment inserir el codi que apareixerà a l’apartat de l’arxiu corresponent (codi “embedded”) dins el recurs(blog, quadern virtual, etc).