Antes de que el procesado digital de señales ocupara la mayoria de las ténicas del tratamiento del sonido, se utilizaban diversos métodos para conseguir almacenar
el sonido, principalmente métodos electromecánicos que fueron los pioneros y lógicamente los más rudimentarios.
Posteriormente gracis a la teoría electromagnética surgió la grabación magnética que ha tenido bastante importancia hasta no hace muchos años,
los clásicos Cassettes son un ejemplo de ello.
Grabación Electromecánica
En esta sección se decribirán los dos principales tipos de grabación que se utilizaron hasta que la graación digital tomo el liderazgo.
Este tipo de grabación es el más antiguo conocido además de estar actualmente en desuso. Básicamente la idea principal es la de convertir las ondas de presión en movimientos de algún elemento mecánico, normalmente una aguja, que produzca deformaciones o surcos en un material al moverse esta debido a las variaciones de presión. Como cada sonido lleva asociado una onda de presión, se genera en el material unos surcos únicos para ese tipo de sonido. Al realizar el proceso inverso: mover el elemento mecánico a través de los surcos creados, se crean las variaciones de presión iniciales y por tanto el sonido.
Normalmente, en el proceso de conversión sonido-movimiento hay un paso intermedio que es el de la transducción (así se conoce a la transformación de una señal de una naturaleza en otra de distinta naturaleza) sonido - onda electromagnética, y lógicamente el paso definitivo onda electromagnética-variación mecánica.
Se podían distinguir dos formas de grabación en función de si se grababa en un canal o en varios:
Se utilizaba como transductor una bocina captora, que consistía en una bocina terminada en un diafragma que vibraba al recibir ondas de presión y que provocaba variaciones eléctricas. Tras otro proceso de transducción, se convertían estas variaciones en mecánicas para mover la aguja y grabar sobre el medio material.
Normalmente este material solía ser un cilindro y los surcos creados sobre él se debían a una variación de la amplitud o a una variación de la frecuencia, es decir, se modulaba en función de la frecuencia o amplitud que había generado la onda sonora.
Consistía en grabar el canal central como si se tratase de una grabación monófonica, gracias al movimiento horizontal de la aguja; el canal secundario se grababa en la misma posición donde se grababa el primero pero debido al movimiento verticual de la aguja. Posteriormente en la reproducción se distinguían los dos movimientos y así se podía separar el sonido por dos canales y proyectarlo por sitios diferentes.
Con la idea de crear surcos en un material debido a las variaciones de presión se fueron inventando varios dispositivos para registrar el sonido muy rudimentarios en un principio pero que desembocaron en otros que permitían incluso la reproducción por ejemplo el conocido tocadiscos.
El fonoautógrafo está considerado como el primer dispositivo de grabación del sonido. Fue inventado por Leon Scott y patentado en 1857.
La limitación que poseía es que era capaz de registrar el sonido pero no podía reproducirlo. Las ondas de presión entraban por un cuerno y se dirigían hacia una membrana, que lógicamente vibraba en función de estas. Estas variaciones podían ser grabadas en cristal o en un papel ahumado.
También existía una versión que dibujaba sobre un papel la ondas registrada.
En su momento a esto último no se le dio importancia, pero si se tiene una
representación de la señal en este caso, se puede intentar recrear esa misma señal con ordenadores que consigan obtener el valor de la señal para un determinado
tiempo. En el año 2008, fue posible realizar esta conversión y se reprodujo el que se conoce como el primer sonido registrado, "Au Clair de La Lune", canción
popular francesa, confirmando que el fonoautógrafo había hecho la primera grabación de sonido conocida.
En el siguiente enlace se puede escuchar dicha grabación. Escuchar (Formato WAV - Sonido 2 Tomado de [11])
Figura 4. Fonoautógrafo .Imagen tomada de [11] |
El fonógrafo un desarrollo posterior al fonoautógrafo si era capaz de reproducir el sonido grabado anteriormente. Fue inventado por Thomas Edison en 1877. Las ondas de presión son transformadas en vibraciones mecánicas que mueven un estilete que crea un surco helicoidal sobre un cilindro. Para reproducir el sonido se realizaba el proceso inverso. En un principio los cilindros eran de cartón recubiertos de estaño, posteriormente se comercializaron los cilindros de cera que poseía una mayor calidad y durabilidad.
La principal diferencia del gramófono respecto al fonógrafo es el soporte de grabación, mientras esté último registraba el sonido sobre cilindros de cera el gramófono lo hacía sobre discos metálicos modificados químicamente.
El coste de producción de las grabaciones realizadas con el gramófono era bastante inferior que el del fonógrafo en cambio no podía registrar sonidos creados por un usuario, hecho que si permitía el fonógrafo grabando sobre el cilindro.
Se podría decir que el gramófono es el predecesor del conocido tocadiscos.
Grabación Electromagnética
Para comprender este tipo de grabación es necesario tener alguna noción básica de electromagnetismo, además en esta sección se partirá de una intensidad de corriente o voltaje como señal inicial, dando por hecho que esta es fruto de una señal sonora. Este proceso de transducción se realiza a través de micrófonos.
A través de la Ley de Ampere, en este caso de forma diferencial:
se observa que una densidad de corriente induce una intensidad de campo magnético H, además si la corriente varía a una determinada frecuencia lo mismo ocurrirá con el campo H.
De esta forma si se pudiese almacenar de alguna manera la información que transporta el campo H se podría registrar un sonido y reproducirlo después. Esto es posible gracias a la magnetización de ciertos materiales, que en presencia de un campo magnético sus partículas poseen todos sus dominios magnéticos orientados en el mismo sentido, situación que no ocurre al no recibir un campo magnético.
Además esta propiedad no la poseen todos los materiales, aquellos que la tienen se denominan materiales magnéticos.
Evidentemente interesa que al cesar el flujo de campo magnético, la información quede grabada, o lo que es lo mismo, que los dominios magnéticos queden en la misma posición que indujo la grabación. Esto es posible gracias a la remanencia magnética, el material mantiene las propiedades magnéticas.
La remanencia se puede describir siguiendo un ciclo de histéresis como el que se muestra en la figura:
Figura 5. Ciclo de Histéresis .Imagen tomada de [14] |
Inicialmente se aplica un campo Ho, que provoca una inducción magnética Bo, si luego se aplica H1 la inducción magnética resultante es B1, y la peculiaridad está en que al ir en sentido contrario es decir, volver a aplicar Ho no se obtiene Bo,
sino un valor B2 mayor.
Normalmente, con la finalidad de grabar, se desea que el material al recorrer el ciclo de histéresis hacia "atrás" obtengamos un valor constante aunque sigamos decrementando el campo H, como se ve en la figura:
Figura 6. Ciclo de Histéresis .Imagen tomada de [14] |
Las variaciones de voltaje se transforman a intensidad de campo magnético a través de un electroimán.
Ya se ha citado que este campo posee la misma amplitud y frecuencia y va polarizando las partículas del soporte de grabación según este se va desplazando delante del electroimán.
La señal magnética va a variar en el tiempo y cada instante to proporciona una información acerca del sonido.
El soporte tiene que desplazarse lo suficientemente rápido para que en un instante to,
la información se grabe en una zona de este, y en un instante to + tau en otra diferente, de lo contrario se estaría grabando encima y se perdería la información.
La velocidad a la que se mueve el soporte fija las máximas variaciones que puede tener la señal múgnetica y por tanto la señal sonora, es decir, fija el máximo rango de frecuencias.
En la siguiente tabla se muestran las velocidades de arrastre más típicas a las que se puede desplazar el soporte, tanto en cm/s como en pulgadas/s y el
rango de frecuencias que permiten:
Pulgadas/s | 3¾ | 7½ | 15 |
Centimetros/s |
9.5 | 19 | 38 |
Respuesta en Frecuencia |
30HZ-14KHZ | 30HZ-18KHZ | 30HZ-22KHZ |