Tipos de Archivos de Audio Paul Herrera Bucheli

Sonido El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo. El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras que producen oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

Audio Digital El audio digital es la codificación digital de una señal eléctrica que representa una onda sonora. Consiste en una secuencia de valores enteros y se obtienen de dos procesos: el muestreo y la cuantificación digital de la señal eléctrica. El muestreo consiste en fijar la amplitud de la señal eléctrica a intervalos regulares de tiempo (tasa de muestreo). Para cubrir el espectro audible (20 a 20000 Hz) suele bastar con tasas de muestreo de algo más de 40000 Hz (el estándar CD-Audio emplea una tasa un 10% mayor con objeto de contemplar el uso de filtros no ideales), con 32000 muestras por segundo se tendría un ancho de banda similar al de la radio FM o una cinta de casete, es decir, permite registrar componentes de hasta 15 kHz, aproximadamente. Para reproducir un determinado intervalo de frecuencias se necesita una tasa de muestreo de poco más del doble (Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon). Por ejemplo en los CD, que reproducen hasta 20 kHz, emplean una tasa de muestreo de 44,1 kHz (frecuencia Nyquist de 22,05 kHz). La cuantificación consiste en convertir el nivel de las muestra fijadas en el proceso de muestreo, normalmente, un nivel de tensión, en un valor entero de rango finito y predeterminado. Por ejemplo, utilizando cuantificación lineal, una codificación lineal de 8 bits discriminará entre 256 niveles de señal equidistantes (28). También se pueden hacer cuantificaciones no lineales, como es el caso de cuantificadores logarítmicos como la Ley Mu o la Ley A, que, a modo de ejemplo, aún usando 8 bits funcionan perceptualmente como 10 bits lineales para señales de baja amplitud en promedio, como la voz humana por ejemplo. El formato más usado de audio digital PCM lineal es el del CD de audio: 44,1 kHz de tasa de muestreo y cuantificación lineal de 16 bits (que mide 65536 niveles de señal diferentes) y que, en la práctica, permite registrar señales analógicas con componentes hasta los 20 kHz y con relaciones señal a ruido de más de 90 dB.

Tipos de Archivo de Audio Vamos a revisar los siguientes Tipos de Archivos de Audio Formatos PCM Formatos Formatos descriptivos

Formatos PCM Los formatos PCM contienen toda la información que salió del convertidor analógico a digital, sin ninguna omisión y por eso, tienen la mejor calidad. Dentro de esta categoría se encuentran los formatos WAV, AIFF, SU, AU y RAW (crudo). La diferencia principal que tienen estos formatos es el encabezado, alrededor de 1000 bytes al comienzo del archivo

Formato WAV (Waveform Audio Format) WAV (o WAVE), apócope de WAVEform audio file format, es un formato de audio digital normalmente sin compresión de datos desarrollado y propiedad de Microsoft y de IBM que se utiliza para almacenar sonidos en el PC, admite archivos mono y estéreo a diversas resoluciones y velocidades de muestreo, su extensión es .wav. A pesar de que el formato WAV es compatible con casi cualquier códec de audio, se utiliza principalmente con el formato PCM (no comprimido) y, al no tener pérdida de calidad, es adecuado para uso profesional. Para tener calidad CD de audio se necesita que el sonido se grabe a 44100 Hz y a 16 bits. Por cada minuto de grabación de sonido se consumen unos 10 megabytes de espacio en disco. Una de sus grandes limitaciones es que solo se pueden grabar archivos de 4 gigabytes como máximo, lo cual equivale aproximadamente a 6,6 horas en calidad de CD de audio. Es una limitación propia del formato, independientemente de que el sistema operativo donde se utilice sea MS Windows u otro distinto, y se debe a que en la cabecera del fichero se indica la longitud del mismo con un número entero de 32 bits, lo que limita el tamaño del fichero a 4 GB, como ya hemos dicho.

Formato Comprimido Para usar menos memoria que los archivos PCM existen formatos de sonido comprimidos, como por ejemplo el MP3, AAC y Ogg. Ciertos algoritmos de compresión descartan información que no es perceptible por el oído humano para lograr que el mismo fragmento de audio pueda ocupar en la memoria inclusive décima parte -o menos- de lo que ocuparía de ser PCM. La reducción en tamaño implica una pérdida de información y por esto a los formatos de este tipo se les llama formatos comprimidos con pérdida. Existen también formatos de archivo comprimido sin pérdida, dentro de los que se cuentan el FLAC y el Apple Lossless Encoder, cuyo tamaño suele ser de aproximadamente la mitad de su equivalente PCM.

Formato MP3 MPEG-1 Audio Layer III o MPEG-2 Audio Layer III, más comúnmente conocido como MP3, es un formato de compresión de audio digital patentado que usa un algoritmo con pérdida para conseguir un menor tamaño de archivo. Es un formato de audio común usado para música tanto en ordenadores como en reproductores de audio portátil. MP3 fue desarrollado por el Moving Picture Experts Group (MPEG) para formar parte del estándar MPEG-1 y del posterior y más extendido MPEG-2. Un MP3 creado usando una compresión de 128kbit/s tendrá un tamaño de aproximadamente unas 11 veces menor que su homónimo en CD. Un MP3 también puede comprimirse usando una mayor o menor tasa de bits por segundo, resultando directamente en su mayor o menor calidad de audio final, así como en el tamaño del archivo resultante.

Resultados de audio en Formato MP3

Formato AAC AAC (del inglés Advanced Audio Coding) es un formato informático de señal digital audio basado en un algoritmo de compresión con pérdida, un proceso por el que se eliminan algunos de los datos de audio para poder obtener el mayor grado de compresión posible, resultando en un archivo de salida que suena lo más parecido posible al original. El formato AAC corresponde al estándar internacional “ISO/IEC 13818-7” como una extensión de MPEG-2: un estándar creado por MPEG (Moving Pictures Expert Group). Debido a su excepcional rendimiento y la calidad, la codificación de audio avanzada (AAC) se encuentra en el núcleo del MPEG-4, 3GPP y 3GPP2, y es el códec de audio de elección para Internet, conexiones inalámbricas y de radio difusión digital. Este formato AAC ha sido elegido por Apple como formato principal para los iPods y para su software iTunes. También es utilizado en otras aplicaciones por Ahead Nero, Winamp y Nintendo DSi.

Formato OGG Vorbis Ogg Vorbis utiliza una codificación variable de la frecuencia de bits (abreviado VBR), un método de codificación que modifica el número de bits utilizados por segundo para codificar datos de audio, en función de la complejidad de la transmisión de audio en un momento determinado. En otras palabras, esto significa que la cantidad de datos que se utiliza para codificar una porción determinada de audio no será igual para el silencio que para un concierto polifónico. Mientras que el formato MP3 sólo puede grabar un máximo de dos canales (estéreo), Ogg Vorbis puede grabar polifónicamente (varios canales) y, por lo tanto, puede reproducir sonidos en sistemas que utilizan 4 canales, 5 (5.1) o 7 (7.1). Como el formato Ogg Vorbis es más reciente que MP3 (la versión 1.0 de Ogg Vorbis salió al mercado en mayo del 2000) ofrece una mejor fidelidad de sonido, en una escala de frecuencia de 8 kHz-48,0 kHz. Finalmente, los archivos Ogg Vorbis son más pequeños que los MP3.

Formato WMA Windows Media Audio (WMA) es una tecnología de compresión de audio desarrollada por Microsoft. En nombre puede usarse para referirse al formato de archivo de audio o al códec de audio. Es software propietario que forma parte de la suite Windows Media. WMA consiste de cuatro códecs distintos. El códec WMA original, conocido simplemente como WMA, fue concebido como competidor al MP3 y al RealAudio. WMA Pro, un códec más moderno y avanzado, soporta audio surround y de alta resolución. También existe un formate de compresión sin pérdida, WMA Lossless, el cual comprime audio sin perder definición (el WMA regular tiene compresión con perdida).Existe otra variación llamada WMA Voice, enfocada en contenido hablado, aplica compresión y está diseñado para tasas de bits muy bajas.

Conclusiones Existen varios formatos de audio que pueden satisfacer nuestras necesidades. Pero nos limitamos de cierta forma debido a que los codecs necesarios para la reproducción de lo mismo