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Audio
1. Audio analógico
Señal de audio
Una señal de audio es una señal electrónica
 Representación eléctrica exacta de una señal
sonora
 Normalmente acotada al rango de frecuencias
audibles por los seres humanos



Entre los 20 y los 20 000 Hz, aproximadamente
El equivalente, casi exacto a 10 octavas
(Señal)



Una señal es un símbolo, un gesto u otro tipo de signo que informa
o avisa de algo. La señal sustituye por lo tanto a la palabra escrita o
al lenguaje. Ellas obedecen a convenciones, por lo que son
fácilmente interpretadas.
Cuando se trata de símbolos, las señales están colocadas en
lugares visibles y están realizadas normalmente en diversos colores
y formas. En el caso de los gestos, son hechas por las personas
mediante las manos y los brazos. También hay indicaciones
consistentes en banderas, utilizadas sobre todo en la navegación
marítima, y señales luminosas, como las de los faros en las costas.
Así mismo, una señal puede ser también la variación de una
corriente eléctrica u otra magnitud física que se utiliza para
transmitir información. Por ejemplo, en telefonía existen diferentes
señales, que consisten en un tono continuo o intermitente, en una
frecuencia característica, que permite conocer al usuario en qué
situación se encuentra la llamada.
…señal de audio…
Dado que el sonido es una onda de presión se
requiere un transductor de presión (un
micrófono) que convierte las ondas de presión
de aire (ondas sonoras) en señales eléctricas
(señales analógicas).
 La conversión contraria se realiza mediante un
altavoz, que convierte las señales eléctricas en
ondas de presión de aire.

(Transductor)

Es un dispositivo capaz de transformar o
convertir un determinado tipo de energía de
entrada, en otra diferente de salida.
 El nombre del transductor ya nos indica cual es
la transformación que realiza, aunque no
necesariamente la dirección de la misma. Es un
dispositivo usado principalmente en las ciencias
eléctricas para obtener la información de
entornos físicos y conseguir (a partir de esta
información) señales o impulsos eléctricos o
viceversa.
Micrófono
El micrófono es un transductor electroacústico.
Su función es la de transformar (traducir) las
vibraciones debidas a la presión acústica
ejercida sobre su cápsula por las ondas sonoras
en energía eléctrica.
 Los micrófonos se pueden dividir según varias
clasificaciones:




según su directividad.
según el transductor.
según su utilidad.
Micrófono: directividad
 Omnidireccional
 Bidireccional
 Unidireccional
Micrófono omnidireccional







Diagrama polar de 360º (la
circunferencia completa)
Captan tanto lo que queremos como lo
que no: ruido del entorno, reflexiones
acústicas, etc.
Posibilita situar a varias personas
alrededor de un solo micrófono
Recomendable para radio, pero no para
video
Responden mejor a frecuencias bajas y
medias
La omnidireccionalidad no es cierta en
frecuencias altas
Menos sensibles al viento y a la
manipulación
Micrófono bidireccional





Diagrama polar en forma de 8
Pueden tener cancelaciones
por los contrafases
Respuesta polar pierde
eficiencia encima de los 10kHz
Eficaz para entrevistas
radiofónicas
Algunos micrófonos
“bidireccionales” son en
realidad dos micrófonos
cardioides
Micrófono direccional o
unidireccional
 Muy
sensibles en una dirección
 Más direccionables en bajas frecuencias
que altas
 Tipos:



Cardioides
Hipercardioides
Supercardioides
Micrófono direccional: cardioide
 Diagrama
polar en forma de
corazón
 Diafragma libre al frente
 Laberintos acústicos atrás
 Puede alcanzar 160° de
ángulo preferente
 Pueden cubrir los sonidos
de todo un escenario
 Apropiados para micrófono
de mano
Micrófono direccional:
hipercardioide
 Respuesta
hipercardioide
modificado
 Lóbulo frontal más estrecho
 Mejor equilibrio entre sonido
incidente y ambiental
Micrófono direccional: de
interferencia o de línea





Es un tubo largo de aproximadamente 60 cm de
longitud y 1,9 cm de diámetro.
Esta forma que recuerda al cañón de una
escopeta es la responsable de que se llame
también micrófono de cañón, semicañón o rifle.
Diseñado como un micrófono supercardioide
normal, al que se han practicado una serie de
ranuras.
El sonido ha tenido que atravesar las ranuras
que han generado interferencias destructivas.
Diagrama polar tiene una peculiar forma de
trébol.
Micrófono direccional: parabólico






El reflector paraboloide del micro tiene un diámetro de entre 0,5 y 1
metro y es en su foco donde se coloca un micrófono direccional
(generalmente, un cardioide de gran sensibilidad).
El sonido llega a la cápsula microfónica tras reflejarse en la
parábola.
Ineficaces ante frecuencias inferiores a 300 Hz.
Ganancias de 15 dB
Mayor direccionadad, estando su ángulo preferente entre los 10º a
40º.
Muy útiles para captar sonidos a larga distancia:




Eventos deportivos
Documentales
Espionaje
Etc.
Micrófono: transductor

Electrostático



De condensador
Electret
Dinámico


Bobina
Cinta
Piezo eléctrico
 Magneto estrictivo
 Magnético
 De carbón

Micrófono electrostático: de
condensador



Cápsula microfónica formada por dos placas de
condensador, una fija y la otra móvil, separadas por un
material aislante.
La placa móvil se acerca o se aleja de la fija,
provocando una variación en el voltaje almacenado (se
ganan o pierden electrones en el material aislante
situado entre ambas placas)
Necesitan de corriente eléctrica para poder funcionar: no
son autónomos
Micrófono electrostático:
electret
 Utiliza
un electrodo laminal de plástico
polarizado: no necesita alimentación
 Placas polarizadas: cargadas a
perpetuidad desde el mismo momento de
su fabricación: 220 grados, 4000 volts.
Micrófono electrostático: de
condensador de radiofrecuencia

Similar al de condensador, en el que tanto la
placa móvil (diafragma) como la placa fija
forman parte de un circuito sintonizador (situado
dentro de la propia cápsula).
 El circuito sintonizador genera una portadora
cuya frecuencia es modulada en función del
movimiento del diafragma. Será esta señal
modulada la que se envíe a la salida.
Micrófono dinámico: de bobina
móvil




Consta de un diafragma rígido suspendido frente a un imán
permanente potente, que cuenta con una hendidura en la que va
acoplada una bobina móvil solidaria
Cuando las ondas sonoras excitan el diafragma, la bobina solidaria
se mueve a su vez (hacia delante y hacia atrás) dentro de la ranura
del imán, con lo que se genera un campo magnético cuyas
fluctuaciones se transformarán en corriente alterna
Robustos, baratos, autónomos (no requieren alimentación)
Calidad no óptima: respuesta en frecuencia limitada e irregular,
más direccional para los graves que para los agudos
Micrófono dinámico: de cinta





La membrana del micrófono de cinta es una
cinta corrugada (tira lara y fina de metal
conductor plegada en zig-zag), que está
tensada por dos abrazaderas.
Los polos de un potente imán permanente
inducen el magnetismo en la cinta cuando la
presión ejercida por las ondas sonoras hacen
que la membrana (la cinta) vibre (se mueva
hacia adelante y hacia atrás).
Las fluctuaciones del campo magnético
generado por el movimiento de la cinta,
producen una tensión de salida con de
idéntico valor a la onda sonora incidente.
Respuesta en frecuencia 40 a 14.000 Hz
Muy utilizado en los estudios de grabación,
sensibles a la manipulación
Micrófono piezoeléctrico: de carbón





Inventado por David Edward Hughes en 1878
Compartimento cerrado con carbón (antracita o grafito),
cubierto por la membrana.
Las partículas de carbón actúan como una resistencia.
Los cambios en la presión modifican la superficie de
contacto entre las partículas de carbón cambiando la
resistencia a la corriente
Muy utilizados en telefonía, porque su respuesta en
frecuencia, entre 200 y 3.000 Hz, es ideal para captar la
voz humana.
Micrófono piezoeléctrico: de cristal




El diafragma está formado por dos placas de cristal de
cuarzo que cuando actúa una onda sonora hace que se
doblen y generen tensión eléctrica.
El micrófono de cristal es un micrófono electrostático de
respuesta en frecuencia muy limitada, pero ideal para
captar la voz humana (600 Hz a 5 kHz).
El diagrama polar del micrófono de cristal es
omnidireccional
Es muy frágil, se ve afectado por los cambios de
humedad y temperatura
Micrófono piezoeléctrico: de
cerámica
 Semejante
al de cristal, pero con piezas
de cerámica
Micrófonos, clasificación por su
utilidad





Micrófono de mano o de bastón: Diseñado para utilizarse sujeto
con la mano. Está diseñado de forma que amortigua los golpes y
ruidos de manipulación.
Micrófono de estudio: No tienen protección contra la
manipulación, pero están situados en una posición fija y protegido
con gomas de las vibraciones.
Micrófono de contacto: Toman el sonido estando en contacto
físico con el instrumento. Se utiliza también para disparar un sonido
de un módulo o sampler a través de un MIDI trigger.
Micrófono de corbata, de solapa o Lavalier. Micrófono en
miniatura que poseen filtros para evitar las altas frecuencias que
produce el rozo del micro con la ropa.
Micrófono inalámbrico: La particularidad de este micro es la
posibilidad de utilizarlo sin cable. Pueden ser de solapa o de bastón
(de mano). No necesitan el cable porque poseen un transmisor de
FM (también AM, pero es más habitual el FM).
…señal de audio…

Una señal de audio se caracteriza por:

Su dinámica
•
•
•
•

Su espectro de potencia
•
•
•
•

valor de pico
rango dinámico
Potencia
relación señal-ruido
ancho de banda
frecuencia fundamental
Armónicos
distorsión armónica
Voz humana



No tiene información relevante más allá de los 10 kHz
En telefonía fija se toman sólo los primeros 4 kHz
Con 2 kHz basta para que la voz sea comprensible, pero no para
reconocer al hablante.
Altavoz
Es un transductor un transductor electroacústico
Doble procedimiento: eléctrico-mecánicoacústico
 Las principales características de un altavoz
son:









Respuesta en frecuencia
Impedancia
Potencia
Sensibilidad
Rendimiento
Distorsión
Directividad
Altavoces: respuesta en frecuencia

Los altavoces de alta calidad son los que tienen
un margen de variación de 6 dB para el margen
audible de los 20 Hz - 20 kHz.
 Fuera de los sistemas de alta calidad, también
son aceptables la variaciones de 3 dB en un
margen de 100 Hz a 15 KHz.
 La banda conflictiva es la de los graves, por ello,
no se empieza la medición en los 20-30 Hz, sino
que se eleva esta cifra hasta los 80 Hz.
 En las especificaciones técnicas también suele
venir la curva de respuesta en frecuencia
Altavoces: potencia
 Potencia
eléctrica que entra en el altavoz,
no a la potencia acústica.
 Es la cantidad de energía (en vatios) que
se puede introducir en el altavoz antes de
que distorsione en exceso o de que pueda
sufrir desperfectos.
 Dentro de la potencia se diferencia entre
potencia nominal y potencia admisible.
Altavoces: impedancia







La impedancia es la oposición que presenta cualquier dispositivo al
paso de pulsos suministrados por una fuente de audio (esta
corriente no es ni alterna, ni directa.
Es una combinación de las dos la cual no tiene ciclos definidos.
Se mide en ohmios
El valor de la impedancia varía en función de la frecuencia, con lo
que en las especificaciones técnicas de cada modelo de altavoz nos
vendrá una curva con esta relación impedancia-frecuencia
Se indica la resistencia (impedancia) para una frecuencia concreta
que sirva de referencia, generalmente, los 0 Hz, aunque también
hay muchos fabricantes que optan por los 50 Hz).
Las impedancias normalizadas de los altavoces son 2, 3.2, 4, 6, 8,
16 y 32 ohmios
Las más utilizadas son:




4 en audio car
6 para sistemas mini componentes
8 para los sistemas de alta fidelidad
16 para sistemas de surround y auriculares.
Sensibilidad
Es el grado de eficiencia en la transducción
electroacústica
 Mide la relación entre el nivel eléctrico de
entrada al altavoz y la presión sonora obtenida.
 Los altavoces son transductores
electroacústicos con una sensibilidad muy pobre
 La mayor parte de la potencia nominal
introducida en un altavoz se disipa en forma de
calor.

Rendimiento
 El
rendimiento mide el grado de
sensibilidad del altavoz
 Es el tanto por cien que indica la relación
entre la Potencia acústica radiada y la
Potencia eléctrica de entrada
 Potencia acústica / potencia eléctrica x
100
Distorsión

La distorsión tiene causas muy variadas






flujo del entrehierro
vibraciones parciales
modulación de frecuencia sobre el diafragma
alinealidad de las suspensiones
La mayor parte de la distorsión se concentra en el
segundo y tercer armónico, por lo que afectará en
mayor medida a los tonos graves. Se trata de una
distorsión en torno al 10%.
En las medias y altas frecuencias esta distorsión es
proporcionalmente mucho menor y no llega al 1%,
aunque en las gargantas de bocinas de alta
frecuencia esta distorsión se dispara hasta un
margen del 10-15%
Directividad
Indica la dirección del sonido a la salida del
sistema, es decir, el modo en el que el
sonido se disipa en el entorno
 Siempre son más direccionales cuando se
trata de altas frecuencias (agudos) que
cuando se trata de bajas frecuencias
(graves).
 Dependiendo de su directividad podemos
decir que un cono de altavoz es:




Omnidireccional
Bidireccional
Cardioide
Audio
2. Grabación y reproducción
analógica de audio
Grabación analógica de audio
 Registro
de un sonido en un lapso
mediante la modificación duradera de un
material en alguna de sus propiedades
(forma física o propiedades magnéticas)
 La modificación debe durar un tiempo
suficiente para tener utilidad
Grabación analógica de audio

Ventajas




Medio más barato (por ahora)
Circuitos más simples
Se registra toda la señal, no hay pérdidas por
muestreo
Desventajas


La degeneración de la señal es acumulativa, en la
transmisión, la grabación y la reproducción
El registro se degrada fácilmente, con cada
reproducción o con su manejo
Audio analógico: grabación
mecánica analógica
Se registra la presión del sonido en un material
mediante una presión mecánica que produce un
zurco cuya profundidad o forma representan las
variaciones en el sonido
 La transducción de sonido a presión sobre el
medio puede ser:




Directa: Captador de sonido que transmite la presión
al medio
Indirecta: Micrófono que convierte la señal a
electricidad y un sistema mecánico que convierte la
electricidad en presión sobre el medio
Multietapas: Se pueden efectuar registros múltiples
en diferentes medios, para finalmente imprimir la
señal en el medio destino
Audio analógico: grabación
mecánica analógica
 Dispositivos



Fonógrafo
Gramófono
Discos de vinilo
Fonógrafo





El fonógrafo fue el primer aparato capaz de
grabar y reproducir sonido
Thomas Alva Edison 1877
Ondas sonoras → vibraciones mecánicas
Vibraciones mueven un estilete que labra un
surco helicoidal sobre un cilindro de fonógrafo
Materiales:



Cartón con estaño
Cartón parafinado
Cera sólida
Gramófono



Utilización de disco plano
1888 por Emile Berliner
Consta de:







Plato giratorio
Brazo
Aguja o púa
Amplificador
Un motor eléctrico o de cuerda hace girar el plato a una
velocidad constante de 33, 45 o 78 revoluciones por
minuto
Un único molde original podía realizar miles de copias
Los usuarios no podían hacer sus propias grabaciones
(el fonógrafo sí lo permitía)
Disco de vinilo
Grabación inicial en cintas magnéticas: producción de
master
 Se corta el disco: se registra en disco de aluminio con
superficie de laca
 Se aplica una capa de plata y nickel
 Se retira la capa de plata y nickel obteniendo un
negativo: disco padre
 Se produce 8 copias positiva: discos madre
 De cada disco madre se producen dos estampadores
 Cada estampador se utiliza para estampar el disco en
una pastilla de vinilo
 La reproducción se realiza mediante una aguja que
transmite la vibración a un transductor mecánicoeléctrico

Audio analógico: grabación
magnética analógica
 La
información se graba sobre el soporte
cuando éste pasa delante del electroimán.
 El soporte puede ser un carrete de hilo,
cinta de papel o cinta magnética.
 El electroimán actúa reorientando las
partículas del material ferromagnético
(óxidos de hierro o de cromo) que
recubren el soporte
Audio analógico: grabación
magnética analógica

Factores de calidad




Factores de pérdida






Tipo de emulsión: óxido de hierro, metal, cromo
Velocidad de arrastre: mayor velocidad, mayor calidad
Ancho de cinta
Fricción repetida
Desmagnetización
Límite de multigeneración: 4ta o 5ta
Altos niveles: saturación y distorción
Bajos niveles: ruido
Técnicas de calidad

Dolby: Se amplifican los sonidos más débiles antes de grabar.
Se debe efectuar el proceso inverso al reproducir
Audio analógico: grabación
magnética analógica
 Magnetófonos
De bobina abierta
 De cassette (o platina)
 De cartucho

 Requisitos

de operación
Precisión de la marcha:
Compatibilidad entre la velocidad
de grabación y reproducción.
Audio analógico: grabación
magnética analógica
 Cabezales


Transductor: electricidad→flujo
magnético y viceversa
Tipos:
• Borrado
• Grabación
• Lectura

Los equipos económicos tienen un
cabezal para grabación y reproducción
Audio analógico: grabación
magnética analógica

Cabezal de borrado



Cabezal de grabado


Por imantación uniforme: introducen ruido
Por establecer estado neutro: campo magnético
oscilando en frecuencia alta: 50khz-120khz
Campo magnético inducido por el cabezal sobre la
cinta
Cabezal de lectura

Campos magnéticos de la cinta en movimiento
inducen electricidad en bobina del lector