Tratamiento Digital

IF - EHU

Prácticas de laboratorio en la universidad, 2009

3
INTRODUCCIÓN AL
TRATAMIENTO DIGITAL DE SONIDO

INTRODUCCIÓN
El procesamiento de sonido es una de las aplicaciones digitales más extendidas. En esta práctica
vamos a usar el programa MATLAB y sus herramientas de procesado de señal para editar sonidos,
escucharlos y visualizarlos. En particular, vamos a grabar y sintetizar señales desonido, y a
identificar las notas de una melodía.

DESCRIPCIÓN
1.

¿Qué es el sonido y cómo se captura en un computador digital?

El sonido es una percepción humana que permite obtener gran cantidad de información de
nuestro entorno. El fenómeno físico que lo produce es el movimiento del aire, o mejor dicho, el
movimiento de una onda de presión (onda acústica).

1

Prácticas de laboratorio en launiversidad, 2009

IF- EHU

Oído
medio
Nervio
auditivo
Córtex
Oído
externo

Oído
interno
(cóclea)

Cerebro
medio

Figura 1. Procesamiento del sonido por el oído humano.
El órgano del oído es un sistema muy sofisticado en el que se capta la onda acústica (oído
externo y medio), se descompone frecuencialmente y se convierte en estímulos eléctricos (cóclea),
se transmite al cerebro (nervio auditivo), yse procesa (cerebro) para construir la percepción
subjetiva que llamamos sonido. La capacidad del cerebro para procesar sonidos es increíble y
estamos lejos todavía de ser capaces de imitarlo.
Para capturar el sonido se utilizan micrófonos, que convierten la onda acústica (movimiento) en
una señal eléctrica, y para generar sonido se utilizan altavoces, que realizan la operación contraria,convirtiendo la señal eléctrica en una onda acústica. Para poder ser usada en un computador digital
la señal eléctrica procedente del micrófono debe ser digitalizada. Para ello, primero se muestrea y
luego las muestras se cuantifican y codifican.
00101011001110010111
10110000001101010010

x(n)

x(t)

00011010101001000001

t

…
00000111111100101101

Analógica

Muestreada
Muestreo

Codificada
CodificaciónFigura 2. Proceso de conversión de una señal analógica en una señal digital.
Los parámetros fundamentales de la digitalización son: la frecuencia de muestreo, en muestras
por segundo (hercios), y el número de bits empleado para codificar cada muestra. El resultado es
una secuencia de códigos binarios manejable en un computador digital. Cuando el sonido es
estéreo, hay dos señales (una por cadacanal, izquierdo y derecho) que se digitalizan por separado.

2.

¿Qué es MATLAB?

MATLAB (abreviatura de MATrix LABoratory) es una potente herramienta para el tratamiento
matemático de datos en el computador. Nosotros emplearemos en esta práctica la versión 7.7.0 de

2

IF - EHU

Prácticas de laboratorio en la universidad, 2009

MATLAB y el toolbox (conjunto de funciones predefinidas) paraprocesado de señal. Las
funciones de MATLAB pueden ejecutarse interactivamente mediante comandos, o utilizarse para
escribir programas. Por ello, conviene conocer la variedad de funciones disponibles (el programa
dispone de ayuda on line).
MATLAB existe en muchas plataformas y el arranque varía de unas a otras. En nuestro caso,
vamos a utilizarlo en PCs con sistema operativo Windows, y el arranque serealizará desde el icono
de acceso directo que se encuentra en el escritorio.
Al arrancarlo se abrirá la ventana de MATLAB, y dentro de ella la ventana de
comandos (Command Window) en la que se pueden teclear los comandos que se
desea ejecutar.

En esa ventana se escriben los comandos que se desea ejecutar. El símbolo » indica que el
programa está esperando que introduzcamos un comando. Para comprobarlo que es capaz de
hacer, prueba a teclear:
» 2+2
ans =
4

Como puedes ver, MATLAB ¡sabe sumar! En esta práctica vamos a centrarnos en unas sencillas
aplicaciones de sonido, y no vamos a considerar las capacidades de cálculo y programación.

3.

Captura, visualización y reproducción de sonido en MATLAB.
Desde Windows es muy fácil grabar y reproducir sonido, si tenemos instalada una tarjeta de...