Canal de audio

Un sistema de audio , compuesto por varios dispositivos, utiliza diversas tecnologías que pertenecen al dominio de la física , como los movimientos de ondas (física vibratoria), el procesamiento de señales y la acústica .

Dispositivos

En esta página se consideran tres tipos de dispositivos: sensores, transformadores y restituidores. En la música moderna, que usa fácilmente música amplificada, existen configuraciones básicas.

Sensores

Los sensores se denominan micrófonos (abreviados "micrófonos"). Hay micrófonos para voz y micrófonos adecuados para instrumentos acústicos . Los instrumentos llamados "eléctricos" tienen micrófonos incorporados y se puede conectar un cable directamente al instrumento. Actualmente, las tecnologías de transmisión inalámbrica por ondas de radio permiten limitar el uso de cables.

Transformadores

El transformador principal es el amplificador . Esto reproduce el sonido, con más o menos potencia, según la configuración. A menudo acoplado al amplificador, el mezclador puede gestionar varias entradas y salidas de sonido. En efecto, es en esta mesa donde se realiza el “balance” de un grupo : se regula cada nivel y se perfecciona el sonido (agudos, graves, efectos ).

Otros dispositivos, integrados en el mezclador o externos, le permiten agregar un efecto especial a un sonido. De hecho, podemos agregar fácilmente reverberación o compresión dinámica a un canal. Algunos tienen la forma de pedales de efectos , que se pueden accionar con el pie mientras se toca. Entre estos efectos, podemos mencionar:

" Octava ": le permite doblar un sonido por octava;
el " wah-wah ": le permite darle a un sonido un efecto "cerrado-abierto" (originalmente: los trompetistas alternativamente enchufando-abriendo su instrumento con un jazz mudo o más a menudo - porque menos costoso - un desbloqueo de fregadero de goma );
el " limitador ": permite sobrescribir la señal de sonido y, en particular, sus picos;
“ Saturaciones ”: distorsión , fuzz y otros efectos : saturan la señal antes de que llegue a los altavoces , lo que evita que se dañen;
los " flangers ", " tremolos ", " delays ", " chorus ", etc.

Restauradores

Los altavoces transforman una señal eléctrica en una onda de sonido .

Acústico

La acústica se refiere a la rama de la física que estudia la propagación del sonido.
- Al aplicar la teoría de las ondas a las vibraciones sonoras, tocamos un campo ya algo dominado desde la Antigüedad .
- Para amplificar el sonido, utilizamos las propiedades físicas de los materiales dándoles una forma particular. Así, las construcciones donde iban a actuar los altavoces o músicos tenían una acústica muy estudiada.
- El pico de la amplificación acústica fue el Renacimiento , con la construcción de catedrales y teatros de ópera .
Pero las primeras formas de amplificación acústica fueron los primeros instrumentos musicales .
- De hecho, las diferentes cajas de resonancia de los diferentes instrumentos están diseñados para amplificar el sonido que viene, ya sea desde las cuerdas ( arpa , el violín , la guitarra , el piano , etc.), o de las puntas para instrumentos de viento ( flauta , tubería , trompeta) . , etc.).
Esto también es válido para los instrumentos de percusión e incluso para la voz humana . De hecho, el cuerpo humano actúa como caja de resonancia de la voz.

Tecnología

Cosa análoga

La manipulación eléctrica del sonido es posible gracias al electromagnetismo .
De hecho, una variación del campo magnético cerca de una bobina produce una corriente eléctrica inducida .

Esto permite capturar las vibraciones del aire mediante una membrana acoplada a una bobina que vibra cerca de un imán ; este es el principio del micrófono dinámico. Así, las vibraciones de la membrana generan un voltaje variable en los terminales de la bobina.
Por el contrario, si se aplica un voltaje variable a los terminales de una bobina sumergida en un campo magnético e integral con una membrana, se obtiene un altavoz electrodinámico.
Sin embargo, la señal eléctrica producida por un micrófono es demasiado débil para reproducirla directamente en un altavoz. Por tanto, debe ampliarse.
Este procesamiento de sonido se basa en una cadena analógica porque las manipulaciones convierten el sonido en corriente eléctrica y viceversa, conservando la forma de la onda.

Para elogiar las cualidades de reproducción de sus dispositivos y proporcionar indicadores de comparación, los fabricantes de equipos electrónicos de procesamiento de reproducción de sonido, en la década de 1960, introdujeron la noción de "alta fidelidad" o Hi-Fi para alta fidelidad .

Amplificador

Un amplificador toma una señal de baja amplitud como entrada y la amplifica a un nivel útil para el equipo que se le conectará en la salida.

Cuando la señal de entrada es muy débil (unos milivoltios, o incluso menos), se utiliza un preamplificador cuya función es llevar este voltaje a un nivel relativamente inmune al ruido (unos pocos voltios). La salida del preamplificador se conectará a la entrada del amplificador de potencia, que a su vez podrá generar la corriente necesaria para alimentar los altavoces.

Los primeros amplificadores electrónicos utilizaron tecnología de válvulas , antes de evolucionar hacia el transistor bipolar . Hoy en día, todavía se encuentran amplificadores de válvulas, pero la mayoría de las unidades producidas utilizan el transistor, bipolar o efecto de campo (FET). Una ventaja de los transistores es la pequeña huella que hace posible la realización de circuitos integrados de potencia , donde todo el circuito amplificador está agrupado en un solo componente.

Una de las diferencias entre las tecnologías de tubo / transistor es la posible producción de armónicos impares por parte de los transistores, lo que hace que la señal reproducida sea menos agradable para el oído que la reproducida por los tubos, que generan armónicos pares. Sin embargo, los transistores de efecto de campo comparten esta ventaja con los tubos.

Digitalización

A diferencia de analógico, hablamos de procesamiento de sonido digital , cuando las operaciones de procesamiento se realizan sobre el resultado de la digitalización de la señal de entrada.

La obtención de una señal (en este caso, acústica) digitalizada a partir de una señal analógica, resultante por ejemplo de la captura de sonido por un micrófono, sigue el siguiente proceso:

la amplitud de la señal analógica fuente se mide a intervalos perfectamente regulares, a una frecuencia muy alta : es una muestra ;
la señal analógica continua se reduce así a una serie de muestras;
la frecuencia a la que se toman estas muestras (número de muestras por segundo) se denomina frecuencia de muestreo ( por ejemplo: para el CD de audio , 44,1 kHz o 44,100 muestras por segundo);
para cada muestra, la amplitud de la señal se mide según una escala, definida como los múltiplos de un valor unitario (que es, por tanto, la amplitud más pequeña que se puede representar por encima de un valor cero). Este proceso se llama "cuantificación";
nos vemos obligados a fijar un valor máximo de la "mayor amplitud" que podamos cuantificar, lo que equivale a fijar la relación entre el valor más pequeño (el de la señal más pequeña distinta de cero) y el más grande (el sonido de amplitud más alto) que puede encontrar, una relación que se llama "resolución". Esto es equivalente a la noción de "rango dinámico" que designa la relación entre la amplitud más débil y la más fuerte de los sonidos que se pueden percibir. El valor de la muestra está codificado en binario en varios bits ; por ejemplo, un cifrado a una resolución de 16 bits permite tener 65.536 valores posibles, es decir un rango dinámico de 96 decibelios;
por tanto, la precisión de la digitalización depende tanto de la frecuencia de muestreo (en kHz) como de la “resolución” de cuantificación (en bits o del rango dinámico en dB);
el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon requiere muestrear al menos al doble de la frecuencia máxima (es decir, la nota más alta o el armónico) contenida en la señal de entrada que se va a reproducir. El rango acústico perceptible por el oído humano, y elegido para equipos de alta fidelidad, se extiende de 20 Hz a 20 kHz , lo que requiere una frecuencia de muestreo de al menos 40 kHz para poder reproducir los sonidos de tono más alto.

La codificación de 16 bits con una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz es la que se utiliza para los CD de audio.

En la industria de la producción de sonido, y ahora en las grabaciones digitales de "alta resolución" proporcionadas por ciertas plataformas de música y radios web, la codificación puede ser más eficiente, a menudo 96 kHz en 24 bits, o incluso más. El estándar DSD del disco óptico SACD, por ejemplo, utiliza una frecuencia de 2,8 MHz ( 64 veces superior a la de CD) y permite un rango dinámico de 120 dB (equivalente a 20 bits).

Fonografia

Entre las actividades más sorprendentes de sonido del XX ° siglo, el fonógrafo .

Comprenda con este término la práctica de la grabación de sonido .
Los buscadores de sonido encuentran constantemente varios sensores y dispositivos de reproducción.