Introducción
La música desmaterializada, como su nombre indica, carece de soportes físicos. Cuando la música digital no está almacenada en un CD o DVD se habla de formatos desmaterializados. La música se almacena entonces en formato digital en un archivo informático. Ahora es posible acceder a la misma calidad de audio que la salida del estudio de grabación (Studio Master). Se pueden encontrar dos principales ventajas: la gran capacidad de almacenamiento posible en comparación con los soportes físicos y una calidad que puede ser, según la configuración, superior a la del CD. En realidad, con los archivos de audio tienes la opción de elegir la calidad del formato de codificación según el volumen de almacenamiento deseado.
Además, con la informatización e internet, los archivos Digitales son fácilmente accesibles. Para crear una biblioteca Digital, existen varias posibilidades: o bien ripear (copiar) un CD o un vinilo para importarlo a su disco duro, o bien descargar archivos de audio en plataformas de música (Qobuz.com, , linnrecords.com, hdtracks…) (Desarrollaremos más este punto en la ficha práctica sobre la construcción de una biblioteca musical). La escucha de la biblioteca desmaterializada es posible, por ejemplo, a partir de un ordenador, de un mp3, de un Smartphone, de una tableta, de un reproductor de red, de un servidor de audio y de una base de conexión (Puede profundizar en la ficha práctica sobre la reproducción de la música desmaterializada).
Lo digital vs lo analógico
En 1978, las marcas Sony y Phillips se reúnen para definir un sistema estándar con el fin de desarrollar la transformación del sonido analógico en señal digital. Es en 1982 cuando aparece el primer reproductor equipado con una óptica (láser) sin contacto mecánico y su soporte, el CD.Este último podía contener hasta 74 minutos de música.
Lo analógico y lo digital son dos procesos utilizados para almacenar y transportar datos. Estos últimos se transportan mediante la corriente eléctrica.
Una señal analógica es continua donde cada instante corresponde a un valor preciso, es decir, que la señal puede tomar cualquier amplitud. Su representación gráfica es una curva sinusoidal:
Por el contrario, la señal Digital está codificada de forma binaria (bases de la informática), es una secuencia de 0 y 1. Su representación es en forma de histograma:
Por lo tanto, la reproducción de una señal analógica rara vez es sin pérdidas, ya que es difícil recuperar los mismos valores precisos de amplitud si ha habido perturbaciones eléctricas.
En cambio, la copia de una señal digital es sencilla, solo hay dos niveles de amplitud que reproducir.
Principio de la digitalización
La digitalización es la transformación de una señal analógica en una señal digital. Comprende dos tareas simultáneas:
- El muestreo (sampling en inglés): muestreo periódico de muestras de la señal analógica.
- La cuantificación (resolución): es la atribución de un valor digital a cada muestra tomada. De hecho, es la escala de medición de una muestra.
La calidad de una señal digital depende de dos elementos: la frecuencia de muestreo, llamada tasa de muestreo, y de la resolución.
Cuanto mayor sea la tasa de muestreo (los intervalos tomados serán entonces más pequeños), más fiel será la señal digital al original.
La resolución es el número de bits con el que se codifican los valores, es decir, el número de valores diferentes que puede tomar una muestra. Cuanto mayor es la resolución, mejor es la calidad.
Tomemos un ejemplo con el formato de calidad CD 16 bits, 44.1 kHz: el sonido se analiza 44 100 veces por segundo en una escala de 16 bits.
Aquí tienes un esquema que representa el muestreo de la señal analógica durante la conversión analógico – digital:
Fuente: http://fcosinus.free.fr/articlenum/numerique.html
La digitalización ofrece así la posibilidad de actuar sobre la calidad de la señal. Se destaca la importancia de la relación entre calidad y cantidad. Puede mejorar la calidad de la señal a expensas del espacio de almacenamiento, o bien utilizar la compresión para ganar mucho espacio disponible.
Así, en digitalización, se puede elegir conservar o reducir la calidad de la señal para:
- El coste de almacenamiento
- El coste de la digitalización
- Los tiempos de procesamiento
Lo digital solo es útil para el transporte y almacenamiento de la música. De hecho, nuestro oído humano funciona de manera analógica, de forma continua, con las vibraciones de los tímpanos. No descodificamos lo digital a partir de sus secuencias binarias. Por lo tanto, es necesario reconvertir la señal digital en analógica para que podamos escucharla. De ahí la intervención del convertidor digital analógico (DAC).
La elección de la frecuencia de muestreo no se hace al azar, debe ser lo suficientemente alta para conservar la forma de la señal. Según el teorema de Shannon, para poder digitalizar correctamente una señal, hay que muestrear a una frecuencia doble (o superior) a la frecuencia de la señal analógica que se está muestreando.
Bit Rate y dinámica teórica
El Bit Rate en francés « Débit Binaire », representa el número de elementos binarios transmitidos por segundo. Se expresa en bits por segundo (B/s, Bit/s o bps) o sus múltiplos respetando la notación del Sistema Internacional (SI):
- el kilobit por segundo (símbolo kbit/s) = 1 000 bit/s ;
- el megabit por segundo (símbolo Mbit/s) = 1 000 kbit/s;
- el gigabit por segundo (símbolo Gbit/s) = 1 000 Mbit/s.
El caudal se expresa a menudo en octeto, traducción inglesa de Byte; Un octeto equivale a 8 Bits por segundo. Por eso podrá encontrar archivos con la unidad de notación Bps (Byte per second) o ko/s (kilo-octeto por segundo).
Según el algoritmo de compresión y sus opciones, se pueden obtener dos tipos de bit rates:
- Tasa de bits constante (CBR)
- Variable Bit Rate (VBR) o Average Bit Rate (ABR)
Tomemos el ejemplo de un archivo en formato MP3 CBR 320 kbps: Esto significa que habrá 320 000 bytes procesados en un segundo de música.
La dinámica teórica se expresa en decibelios (dB) y representa la diferencia entre el sonido más bajo y el sonido más alto que se puede reproducir en un sistema. Por ejemplo, una dinámica de 60 dB indica que hay 60 niveles de decibelios entre el sonido más bajo y el más alto.
Este esquema con ejemplo le muestra diferentes niveles sonoros y su equivalente en nuestro entorno cotidiano.
Ejemplo de soportes y sus características:
Fuente: Prestige & Image n°68
(1): La tasa de bits se calcula utilizando la fórmula bits/segundo = (frecuencia de muestreo en Hz)*(canales)*(número de bits)
La compresión
La compresión es un proceso que comprime los datos de un archivo para ahorrar espacio de almacenamiento. Existen dos tipos de compresión:
- Compresión sin pérdidas: El tamaño del archivo se reduce y la totalidad de los datos permanece intacta
- Compresión con pérdidas: El tamaño del archivo se reduce considerablemente, pero los datos eliminados son irrecuperables. Por lo tanto, se obtiene un archivo degradado.
Atención, no hay que confundir la compresión con la pérdida de datos. En informática, la compresión no implica pérdida de datos; permite, con la ayuda de algoritmos matemáticos, reducir el tamaño del archivo. La ganancia es notable, de aproximadamente un 40 a un 50%.
Por último, la pérdida de datos se debe simplemente al algoritmo que elimina datos supuestamente superfluos (difícilmente audibles) para reducir el tamaño del archivo. Un archivo que ha perdido datos es necesariamente una vaga aproximación de la señal original y no una representación fiel.
Podemos clasificar los archivos digitales en tres categorías:
- Los archivos sin compresión :
Estos archivos incluyen la señal original, pero, sin compresión, el tamaño del archivo es voluminoso y su descarga muy larga. Este tipo de archivo tiene poco interés ya que contiene la misma calidad de la señal almacenada que los archivos comprimidos sin pérdidas (Lossless), ocupando 2 o 3 veces más espacio.
Aquí tienes dos archivos principales sin compresión:
WAV :(formato de audio Waveform)
El WAV es un formato de archivo de audio sin compresión y sin pérdida desarrollado por Microsoft. La extensión es .wav
AIFF :(Audio Interchange File Format)
AIFF es un formato de archivo sin compresión, por lo tanto sin pérdidas, desarrollado por Apple para almacenar archivos de audio en los ordenadores de la marca. Es el equivalente del WAV para el entorno Windows. La extensión es .aif
- Los archivos comprimidos sin pérdidas (Lossless):
La compresión Lossless permite la restitución íntegra de la señal original. El Lossless va a reducir los datos de audio sin destruirlos (principio no destructivo). Los archivos sin pérdidas permiten así una gran capacidad de almacenamiento para una calidad igual a la de la señal de origen. La calidad de un archivo Lossless se mide por la tasa de muestreo y la resolución.
Los principales archivos Lossless:
FLAC: (Free Lossless Audio Codec)
El FLAC es un formato de archivo con una compresión sin pérdida de datos. Este formato no elimina ninguna información del flujo de audio. Su principal ventaja es que requiere menos memoria que un formato sin compresión. Su extensión es .flac
ALAC : (Apple Lossless Audio Codec)
El ALAC es un formato de archivo con compresión sin pérdida de datos desarrollado por Apple. Cabe señalar que Apple nunca utiliza la abreviatura ALAC sino más bien Apple Lossless. Su extensión es .alac
Monkey’s Audio : (.APE)
APE es un formato de archivo de audio con compresión y sin pérdida. Este formato es, por tanto, una compresión lossless del formato WAV. Al descomprimir un archivo APE, es posible recuperar el archivo WAV original.
- Los archivos comprimidos con pérdida (Lossy):
Este tipo de compresión es destructiva, el algoritmo matemático elimina parte de los datos de audio que se supone son poco perceptibles para el oído humano. Estos archivos ofrecen una reproducción plana con poca presencia, el detalle sonoro ha sido "suavizado".
Lista de los principales archivos comprimidos con pérdida:
MP3: (MPEG Audio Layer 3)
El MP3 es un formato de archivo con compresión. Comprime archivos de audio con pérdida de datos.
AAC : (Advanced Audio Coding)
El AAC es un formato de archivo con compresión y pérdida de datos. Sin embargo, ofrece una mejor relación calidad/tasa de bits que el formato mp3. Sus extensiones son: .aac, .m4a, .m4p
WMA: (Windows Media Audio)
El formato WMA es el formato de compresión de audio propietario desarrollado por Microsoft. Su extensión es .wma
Para los archivos de audio comprimidos con pérdida (Lossy), el indicador de su calidad es la tasa de bits (Bit Rate). Cuanto menos datos elimine el algoritmo de compresión, mayor será la tasa de bits y mejor será la calidad de sonido.
Por ejemplo, para la calidad de un formato lossy mp3:
mp3 a 320 Kbps > mp3 a 256 Kbps > mp3 a 192 Kbps > mp3 a 128 Kbps
Los principales formatos de archivos Digitales dedicados a la música desmaterializada:
Fuente: Prestige & Image n°68
Cálculo del tamaño de un archivo de audio
Cálculo del caudal:
tasa de bits (kbit/s) = frecuencia de muestreo (Hz) x cuantificación (bit) x número de canales
Ejemplo con un CD audio: tasa de bits = 44 100 Hz x 16 bits x 2 = 1411 kbit/s
Para un formato de tasa constante:
Tamaño (Ko) = tiempo (s) x tasa de bits (Kbit/s) / 8
Ejemplo: para un archivo MP3 codificado a 192 Kbit/s con una duración de 5 minutos
Tamaño = 5 x 60 x 192 / 8 = 7 200 Ko
Para un formato de flujo variable:
Tamaño medio(Ko) = tiempo (s) x velocidad media (Kbit/s) / 8
Tamaño máximo(Ko) = tiempo (s) x velocidad máxima (Kbit/s) / 8
Nuestras recomendaciones
La elección del formato dependerá de sus expectativas y de su equipo. Recomendamos, para los audiófilos que disponen de un sistema Hi-Fi de alta gama y de una gran capacidad de memoria, utilizar los formatos sin compresión. Son los mejores formatos para la reproducción de música desmaterializada. Utilizará el formato WAV (Waveform Audio format) si está en Windows y el formato AIFF (Apple Interchange File Format) para el entorno MAC. Estos formatos de alta calidad (superior al CD) son muy voluminosos, por lo que es necesario disponer de un espacio de almacenamiento muy importante.
Opinión maChaineHiFi :
- Calidad: 3 estrellas
- Volumen de almacenamiento: Muy importante
Si tu espacio de almacenamiento es más limitado, te recomendamos encarecidamente utilizar los tipos de formatos Lossless, es decir, archivos comprimidos sin pérdidas. Aunque estos formatos de audio han sido comprimidos, contienen la señal original ocupando menos espacio. Así que tienes la opción de elegir entre cuatro archivos principales que garantizan una buena reproducción, como el FLAC (Free Lossless Audio Codec), el ALAC (Apple Lossless Audio Codec), el Monkey’s Audio (APE) y el WMA Lossless (Windows Media Audio Lossless). Te informamos de los detalles técnicos para que puedas elegir el “mejor” según tus criterios.
Opinión maChaineHiFi:
- Calidad: 2 estrellas
- Volumen de almacenamiento: Medio
Detalles técnicos de los formatos Lossless:
Por último, si por falta de espacio se ve obligado a utilizar los formatos Lossy, es decir, los archivos comprimidos con pérdidas, como el mp3 (MPEG Audio Layer 3) por ejemplo, le aconsejamos utilizar estos formatos con una tasa de bits (Bit Rate) de 320 Kbps, que es la mejor calidad posible. La ventaja de estos formatos con pérdida es que ocupan muy poco espacio en un disco duro.
Si no dispone de los medios materiales para almacenar toda su biblioteca en formato no comprimido o Lossless, le recomendamos codificarlos en Lossy. También le proporcionamos las características técnicas para que pueda elegir el «mejor» formato según sus criterios.
Opinión maChaineHiFi:
- Calidad: 1 estrella
- Volumen de almacenamiento: muy bajo
Detalles técnicos formato Lossy:
