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¿Qué frecuencia de muestreo debo usar en mis proyectos musicales?
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Autor Post: ¿Qué frecuencia de muestreo debo usar en mis proyectos musicales?  (Leído 1366 veces) Bookmark and Share
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« : 20 de May de 2011, 20:13 »

¿Qué frecuencia de muestreo debo usar en mis proyectos musicales?




    las ondas sonoras que identificamos como música

    La acepción “frecuencia de muestreo” se refiere al número de veces por segundo que cambia el nivel de una señal digital; esos miles de cambios por segundo se convierten en las ondas sonoras que identificamos como música.

    Si trabajas a 44.1kHz, significa que hay 44.100 samples (muestras) por segundo. Esta cifra se ha convertido en un estándar para la mayoría de los proyectos de creación musical. No sólo es la misma frecuencia utilizada en el sistema de CD-Audio, sino también la más baja capaz de reproducir todo el espectro de frecuencia al que el oído humano es sensible: desde unos 20Hz hasta los 20kHz. Pero hay ciertas limitaciones al utilizar una frecuencia que sólo cubre el rango audible.

    La frecuencia más alta reproducible es la mitad de la frecuencia de muestreo empleada, lo que se conoce como la frecuencia Nyquist. Si utilizamos una frecuencia de muestreo de 44.1kHz, obtendremos una frecuencia Nyquist de 22.050Hz, que estará justo por encima de nuestro umbral de audición.

    Cuando el sonido alcanza esa frecuencia, se dedican menos samples a reproducir su particular forma de onda, y en la propia frecuencia Nyquist, cualquier forma de onda sólo puede ser representada por un patrón repetitivo de samples graves/ agudos. Por suerte, los interfaces de audio utilizan en su salida un filtro de reconstrucción que dibuja una especie de curva a través de los samples, originando una suave onda de seno en este caso.

    Por tanto, cuanto más cercana esté la afinación de un sonido a Nyquist, más senoidal sonará. De todos modos, es discutible si la diferencia es detectable, ya que los armónicos adicionales que constituyen una onda, por ejemplo, cuadrada o en diente de sierra con una afinación cercana a Nyquist, suelen estar por encima de nuestro rango auditivo.



    Al límite

    Por tanto, en teoría, cualquier frecuencia por encima de Nyquist “desaparecería” o sería ignorada por un sistema digital. Pero, en la práctica, no es así, y se produce el fenómeno (poco musical) del aliasing. Piensa en esas películas de baja resolución en donde las ruedas de un vehículo, al girar de forma más rápida que el rango de fotogramas (frames), parece que giran en la dirección inversa –es el aliasing. Si el vehículo se mueve incluso más rápido, parecerá que las ruedas se detienen, para después moverse hacia delante de modo lento, etc. Es lo que le ocurre al audio cuando una onda sonora oscila más rápido que Nyquist.

    Las tarjetas de audio cuentan con filtros en sus entradas para deshacerse de cualquier frecuencia que produzca aliasing al grabar; pero éste podría ocurrir dentro del ordenador, cuando sintes y efectos tratan de generar esas frecuencias de forma inadvertida, y éstas se “reflejan” alrededor de la frecuencia Nyquist, convirtiéndose en tonos no musicales.



    Analízalo




    Las imágenes de la parte superior ilustran un análisis de espectro en frecuencia de lo que ocurre cuando un sampler (de no muy buena calidad) reproduce una onda senoidal en frecuencias que van aumentando. A 44.1kHz, los tonos “se apartan” de Nyquist para ser audibles, y luego vuelven a agruparse ¡para escalar de nuevo en el rango de frecuencia! Pero si empleásemos 96kHz, el aliasing no se produciría hasta llegar a los 48kHz, lo que estaría muy por encima de nuestro rango auditivo. En la práctica, muchos plug-ins emplean técnicas para minimizar el aliasing (lee el apoyo del final, Oversampling), con resultados mucho menos exagerados que los aquí presentados.

    Hay que considerar un último dato. Algunos efectos, como EQs y filtros, tienen una respuesta en frecuencia sesgada al aproximarse a Nyquist. Al utilizar índices más altos, su respuesta se mantiene sólida a lo largo del rango audible.

    Parece, por tanto, que el uso de frecuencias de muestreo más altas arrojaría diversos beneficios; pero hemos preguntado a unos cuantos productores sobre sus frecuencias de muestreo más utilizadas, y la mayoría señaló 44.1kHz como la opción más sensata. Algunos citaron razones como la incompatibilidad de ciertos plug-ins con mayores frecuencias de muestreo, más castigo para la CPU y más necesidad de espacio para almacenamiento; también nos recordaron que cuando les entregan archivos para un proyecto (como una remezcla, por ejemplo), suelen estar a 44.1kHz.



    d’n'b a 88.2kHz

    El productor Gavin Price, más conocido como el artista de d’n'b Influx UK (myspace.com/influxuk), no comparte esa tendencia, y utiliza una frecuencia de 88.2kHz. Pero, ¿realmente se nota la diferencia? “Depende de la calidad [del plug-in]”, nos dice. “Lo ideal es que muestree internamente a 96kHz o más, para enviarlo más tarde a tu frecuencia escogida, tras ser procesado. Algunos plug-ins como UAD Pultec EQ lo hacen; y algunos de estos algoritmos de filtrado son mejores que otros –uno malo introducirá artefactos de aliasing y distorsiones en el espectro audible. Por lo que, si tu sistema está ajustado a, por ejemplo, 88.2kHz o 96kHz, se evita el aliasing… o, mejor dicho, se aparta del rango auditivo”.

    “Creo que todos nos acostumbramos a pequeños incrementos en la calidad de sonido”, continúa. “En los 60, los equipos no tenían tanta fidelidad como hoy. Pero el público disfrutaba con Elvis, The Beatles o James Brown. Hay que seguir progresando, pero lo más importante es la música –que el oyente perciba la diferencia, depende de su equipo y de sus oídos. Si hoy pones a alguien una mezcla a 44.1kHz, y mañana vuelves a enseñársela a 88.2kHz, no apreciará la diferencia. Pero está ahí, y deberíamos aprovecharla”.

    La verdad es que Gavin está en lo cierto. Hoy, muchos se limitan a escuchar MP3 en auriculares de dudosa calidad. Es más que probable que en el futuro se ofrezcan frecuencias de muestreo mucho más altas, pero, por el momento, la gente se conforma con un sonido imperfecto.



    Oversampling

    Muchos plug-ins utilizan una técnica llamada oversampling –emplean un índice más alto de procesamiento interno que la aplicación anfitriona, mejorando así la calidad de sonido, aunque ello supone más carga para la CPU.

    Arkehide VST Oversampler (chris.r.walton.googlepages.com) es un wrapper que te permite utilizar casi cualquier plug-in VST con el doble de oversampling. “La idea [para algo así] no es muy actual; pero nadie la había llevado a cabo”, explica Chris Walton de Arkehide. “He empleado un enfoque que permite al plug-in hablar con el anfitrión de forma directa, y además, hay mensajes que el wrapper atrapa y modifica de modo adecuado”.

    “En mi opinión, aspectos como la distorsión, la modulación en anillo o la síntesis FM con mucha modulación sólo pueden evitar el aliasing a través del oversampling. Es muy útil para reducir el aliasing, a la vez que para mejorar la respuesta de EQs y filtros a frecuencias muy agudas –hay plug-ins que utilizo mucho, a los que aplico el wrapper, como el gran sinte gratuito NEOkILLER X2”.

    “En un futuro, me centraré en un oversampling multiplicado por cuatro”, nos confiesa Chris. “Me encantaría que los anfitriones incluyesen un oversampler al cargar sus plug-ins, que tuviese un sencillo interruptor en el panel gráfico. Así podrían acometer optimizaciones en las cadenas de plug-ins, de las que mi wrapper no es capaz”.




Fuente: M a g e s y
Paminar
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« Respuesta #1 : 20 de May de 2011, 20:25 »

Errores de interpretación frecuentes en relación con el teorema y el proceso de muestreo
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Es un error frecuente y extendido creer que, una vez satisfechos los criterios del teorema (criterios de Nyquist), la calidad de la reconstrucción de una señal en toda su banda (lo que excluye el uso de técnicas de Noise Shaping para alterar selectivamente la distorsión consecuencia del proceso de cuantificación en señales completamente digitalizadas, esto es, muestreadas y cuantificadas) es función de la tasa de muestreo empleada en el proceso de muestreo. Esto es totalmente falso desde la perspectiva matemática del teorema y un error, una vez consideradas las limitaciones prácticas, en el ámbito práctico de la física o la ingeniería.1 El proceso de muestreo (que no debe ser confundido con el de cuantificación) es, desde el punto de vista matemático perfectamente reversible, esto es, su reconstrucción es exacta, no aproximada. Dicho de otro modo, desde el punto de vista matemático al que se refiere el teorema de muestreo de Nyquist-Shannon, la reconstrucción de una señal periódica con componentes de hasta 10 kHz es idéntica tanto si se obtiene de una tasa de muestreo de 25000 muestras por segundo como de una de 50000 muestras por segundo. Matemáticamente, no aporta nada incrementar la tasa de muestreo una vez que esta cumple el criterio de Nyquist: la información necesaria para su reconstrucción total existe desde que la tasa cumple el criterio. También son errores frecuentes y extendidos, relacionados directamente con lo expuesto en este párrafo, creer que los puntos que resultan del proceso de muestreo se unen en la reconstrucción mediante rectas (interpolación lineal) formando dientes de sierra en las frecuencias representadas por pocas muestras o que existe un proceso de cálculo que realiza la interpolación de manera predictiva. En resumen, el teorema de muestreo demuestra que toda la información de una señal contenida en el intervalo temporal entre dos muestras cualesquiera está descrita por la serie total de muestras siempre que la señal registrada sea de naturaleza periódica (como lo es el sonido) y no tenga componentes de frecuencia igual o superior a la mitad de la tasa de muestreo; no es necesario inventar o predecir la evolución de la señal entre muestras.

En la práctica y dado que no existen los filtros analógicos pasa-bajo ideales, se debe dejar un margen entre la frecuencia máxima que se desea registrar y la frecuencia de Nyquist (frecuencia crítica) que resulta de la tasa de muestreo elegida (por ejemplo, para CD-Audio la frecuencia máxima de los componentes a registrar y reproducir es de 20 kHz y la frecuencia crítica de la tasa de 44100 muestras por segundo empleada es de 22,05 kHz; un margen del 10% aproximadamente para esta aplicación). Pero este margen es una necesidad que resulta de las limitaciones físicas de un filtro de reconstrucción (o filtro antialiasing) real, y no una consideración que contemple (o deba contemplar) el teorema, que pretende establecer el marco teórico (matemático) en el que se deben fundamentar los profesionales que tratan con el procesamiento digital de señales. En ocasiones se emplean técnicas de sobremuestreo para la reconstrucción de una señal con objeto de aumentar artificialmente este margen y permitir el uso de filtros de fase lineal (retardo de grupo constante) en la banda pasante y, en general, más sencillos y económicos con pendientes de atenuación más suaves. En todo caso, tanto el margen como el uso de técnicas de sobremuestreo son recursos de ingeniería para tratar restricciones prácticas que en nada invalidan la demostración y el contenido del teorema. El teorema es, de hecho, el marco analítico sobre el que las restricciones reales (no ideales) deben ser estudiadas.
[editar]Nuevos formatos y su relación con las interpretaciones erróneas sobre el teorema y su utilidad práctica

La aparición reciente de nuevos formatos de audio (denominados frecuentemente formatos de alta resolución) para usuario final que contienen señales muestreadas con tasas más elevadas a la empleada en CD-Audio han contribuido a extender la idea errónea de que la calidad en la reconstrucción de una señal en toda su banda (hasta la frecuencia crítica) es función directa de la tasa de muestreo empleada. En todo caso, parece evidente que el potencial para registrar y reproducir ultrasonidos no forma parte de los mensajes de mercadotecnia que pretenden promocionar estos en el mercado. Un argumento que suele tener la forma general de "si los nuevos formatos de alta resolución registran señales con tasas de muestreo más elevadas para la reconstrucción de señales con el mismo ancho de banda es porque el teorema de muestreo no aplica/no es válido/es erróneo y esta mayor tasa contribuye a una mejora en la calidad".
Los nuevos formatos de audio que recientemente han aparecido (aunque con escaso éxito comercial) que emplean Modulación por impulsos codificados (PCM) sin pérdida por compresión con tasas de muestreo más altas a las empleadas en el CD-Audio, (DVD-Audio, por ejemplo) para registrar y reproducir señales de idéntico ancho de banda se justifican porque permiten el empleo de filtros de reconstrucción más benignos, sencillos y económicos sacrificando un recurso cada vez más económico y de menor trascendencia (la capacidad de almacenamiento, un recurso crítico en el pasado) y porque, además, satisfacen simultáneamente las expectativas de un mercado como el audiófilo, caracterizado por dogmas2 entre los que se encuentra muy extendida la falsa creencia de que esto representa una mejora en la calidad de la señal reconstruida (en particular, de sus componentes de alta frecuencia). Este error es sólo una consecuencia de una clara incomprensión del alcance y significado del teorema de muestreo y de establecer comparaciones falaces como, por ejemplo, con la digitalización de imágenes (donde no se realiza la reconstrucción de una señal periódica), etc.

La elevada tasa de muestreo de otro formato de audio de reciente aparición, el SACD o Super Audio CD, es una consecuencia del uso de una tecnología denominada comercialmente Direct Stream Digital™ (DSD) basada en un tipo de codificación digital denominado Modulación por densidad de impulsos (PDM). Si bien la tasa de muestreo es 64 veces la del CD-Audio, es necesario tener presente que se trata de una cuantificación de 1 bit (en lugar de los 16 empleados en el CD-Audio) y basado en técnicas de Noise Shaping (modelado de ruido). No es posible, por tanto, establecer comparaciones superficiales con el PCM de CD-Audio ó DVD-Audio (ambos PCM), ya que en este caso la relación señal-ruido no es constante respecto de la frecuencia3 (en CD-Audio el ruido de cuantificación es independiente de la frecuencia y sólo depende de los intervalos de amplitud empleados en el proceso de cuantificación, es decir, es de unos 98,09 dB4 constantes para los 16 bits de este estándar CD-Audio en todo el espectro útil). Un SACD puede registrar y reproducir señales con componentes de hasta 33 kHz con una relación señal-ruido equivalente al de un CD-Audio (aunque 33 kHz está casi una octava por encima del máximo audible y, por tanto, una ventaja sobre el CD-Audio de dudosa utilidad práctica) y mantener una relación señal-ruido de aproximadamente 122 dB para el espectro audible (un potencial, el equivalente aproximado a 20 bits, también de dudosa utilidad práctica como formato final de usuario considerando los medios y entornos de reproducción de este formato).
Entre las ventajas objetivas de estos formatos (DVD-Audio y SACD) se encuentra el potencial multicanal (registro de más de dos canales) y la capacidad para el empleo de técnicas de protección de copia (algo de extraordinario interés para las compañías discográficas y, probablemente, la auténtica justificación industrial y comercial de estos productos junto con el evidente beneficio resultante de la sustitución de todos los equipos reproductores y grabadores del mundo).
Se han publicado trabajos experimentales rigurosos5 que concluyen que no existen diferencias audibles entre los formatos denominados de alta resolución y el tradicional soporte de audio digital CD-Audio (PCM 16 bits;44100 muestras/s).
Asimismo, también se han probado indistinguibles entre sí los formatos de alta resolución SACD y DVD-Audio.

PD Justo hoy se me dio por estudiar un poco el tema.... Desarrollo y expando....Salu2 y larga vida al metal....

fuente
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http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Nyquist
Ranchito
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« Respuesta #2 : 20 de May de 2011, 20:55 »

mas alla de la teoria, lo que me dice el oido es ...


24/48hz,  se nota mucho la diferencia si estas acostumbrado a grabar en 16/44hz ..

saludos
Dagobah
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« Respuesta #3 : 21 de May de 2011, 00:49 »

Para sacar el mejor provecho recursos vs calidad de audio (con instrumentos virtuales y audio):

44.1 kHz en frecuencia de muestreo, 24 de profundidad de bits. - 24 bits SI suena mejor que 16 (en mi experiencia)

Aumentar la frecuencia de muestreo de 44 a 48 GENERALMENTE no, y si te puede en cambio dar problemas de Sync.

Salu2
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« Respuesta #4 : 21 de May de 2011, 01:35 »

44.1 kHz en frecuencia de muestreo
24 de profundidad de bits
 o
32 de profundidad de bits
Paminar
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« Respuesta #5 : 21 de May de 2011, 02:38 »

Mirá.... mi experiencia....
48 khz (para poder grabar un DVDa si pinta....) y con 24 bits estás perfecta.... ya la posibilidad del clip se te reduce....
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« Respuesta #6 : 21 de May de 2011, 09:49 »

Mi experiencia (y no tenía ni idea del aliasing):

Grabar a 96KHz/24bits (resulta que con eso eliminaba el aliasing y no tenía ni zorra, jejeje), y volcar para el proyecto independiente de cada instrumento a 48KHz/24bits. Sep, os puede decir Paminar la monstruosidad de tamaño de mis proyectos. Pueden ocupar perfectamente por cada canción (en total, proceso de instrumentos más general) entre 11-15GB fácilmente.

En el caso de Ungravity, la banda a la que le he hecho mix/master recientemente, los tamaños aumentan considerablemente al haber procesado instrumento por instrumento dos veces: para aislar el instrumento del resto, y el proceso normal de cada instrumento para incluirlo en mezcla, además del proceso general (22GB el más pequeño).

Y sinceramente, donde noto exclusivamente la diferencia entre 44,1KHz y las frecuencias más altas es en el proceso de reverbs, delays, flangers y recortes de agudos y graves.

Por supuesto, el volcado final lo hago en 44.1KHz/16bits por cuestiones evidentes: no entra de otra en un CD.


Para explicar si hay o no diferencia en el proceso de cualquier efecto en un audio a 44.1KHz y otro a 96KHz, mejor con una imágen:


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A simple vista se ven iguales. Pero si le hacéis un zoom a 400%, veréis que la que tiene los dpi (en teoría inservibles a la hora de representar, pero NO para imprimir), más bajos empieza a estar pixelado, y la que tiene los dpi más altos, aún no se ha pixelado.

¿Qu8é quiero decir con esto? Pues muy sencillo: cualquier efecto que se aplique a la imágen con menos dpi, resultará mucho menos preciso que en la imagen de mayor dpi. Cualquier efecto.

Esto es aplicable al audio. A mayor número de samples por segundo, el DAW tendrá mucho más trabajo, evidentemente, pero no lo tendrá en vano: cualquier efecto que se le aplique a un audio con 96KHz por ejemplo, se procesará con mucha mayor calidad que en 44.1KHz. Es algo inevitable, y que con reverbs convolutivas (por poner un ejemplo), os aseguro que sí que se nota. No porque lo diga yo, ojo, sino lo dicen las matemáticas.
« Última modificación: 21 de May de 2011, 09:52 por OUROS »
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« Respuesta #7 : 21 de May de 2011, 10:54 »

bueno, en primer lugar deberia decirte que el audio tiene solo una dimensión o magnitud, y el tiempo. Por lo que es dificil compararla con una imagen, si bien está bien la analogía de ouros desde el punto de vista de la informatica bytes y datos. Desde el punto de vista de la percepción y el oído humano difiere mucho por la siguientes razones.
Una imagen es algo estático que no varía en el tiempo, Si hablaramos de un video podría ser más comparable, pero... evidentemente tenemos 2 dimensiones de video más audio. Por lo que se aleja de una comparación concreta con audio.
No es lo mismo ver video de diferentes calidades como se muestra en las imagenes (o sea mientra está en movimiento) que verlo de forma estática en una imágenes. Quizá la diferencia se ve muy acentuada en la imagen estática y no así en el video.
Hay un dato importante que tambien si comparamos un video que generalmente tiene entre 16 y 40 hz o sea 16 y 40 frames por segundo, sería comparable a la frecuencia de audio el número de imágenes por segundo o FPS, Este dato es interesante, porque no todos tenemos la misma velocidad de percepción y algunos sienten el efecto estroboscópico porque ven ese espacio entre frame y frame el pantallaso negro o lo que sea. En el audio ocurre lo mismo, hay gente que es sensible a los cambios de frecuencia, o por lo menos lo detectan otros no.
La cantidad de bits, analogmente a la imagen, sería el número de colores por pixel, o sea, el nivel de detalle de cada muestra o sample.
con esto quiero decir que por más que le demos una mayor coloración si nosotros somos daltonicos, es lo mismo. veremos lo que queremos ver nomas.
Pero lo bueno de esto de las analogías con la imagen es algo que se puede deducir,  cuando nosotros hacemos uso de photoshop para editar imágenes, mezclar difuminar, cortar pegar, si la calidad de estas imágenes es buena, el resultado final, será bueno!. o por lo menos dentro de las calidades deseadas. Si la imagen es muy pixelada, podremos usar diferentes efectos blur (en audio sería un dithering) para tratar de suavizarlo, y asi hay similitud de efectos y cosas que pueden usarse.
Bueno, es muy buena la analogía, lo unico que repito,es que en una imagen estatica, hay 2 dimensiones, y en la musica una sola y el tiempo. Comparar variables espaciales con el tiempo es como ver un mapa del tiempo, si bien nos podría indicar muchos valores analizables, no es lo que percibimos en la vida misma.
Fijense este ejemplo. Y teniendo en cuenta que se usa el mismo tamaño en bytes.

supongamos tenemos un wav de 44khz 32 bits stereo.

1)Lo convertimos a 22khz 32bits stereo.
2)y lo convertimos a 44hkz 16bits stereo.

El primero se va a escuchar peor que el segundo. Sin embargo, los dos archivos ocupan el mismo tamaño en bytes.


suerte!
davidinstrument14
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« Respuesta #8 : 21 de May de 2011, 12:24 »

Lo que nadie dice nunca es la calidad de los conversores A/D (Analogo, digital) yo grabe con una placa Maya 1010 que dice tener 24bit/96kHz de calidad de grabaciòn y les aseguro que se escucha peor que con la que grabo actualmente que es una M-box 2 con limite maximo de 24bit/48kHz, esta ultima es mas fiel por la calidad de los componentes!.
Es como el ejemplo de las camaras digitales que te dicen 5 Mpx y tan solo puede a 3 mpx y lo demas lo inventan o calculan mediante el mismo software de la camara.
Ojo!  Smiley (Esto lo digo para los que recien empiezan y no tienen placas de gran valor)
« Última modificación: 21 de May de 2011, 12:27 por davidinstrument14 »
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« Respuesta #9 : 21 de May de 2011, 13:15 »

Brakdag, totalmente de acuerdo. Lo quise exponer de una manera que no he sabido, jejejeje.

Verás a qué me refiero.

Si escuchas una canción a 20 metros de distancia (o la imágen a ese tamaño) podrías decir "suena muy bien". Pero cuando acercas la fuente del audio, resulta que te das cuenta de que no suena tan bien (o el zoom a la imágen). Esa es la comparación que quería hacer sobretodo.

Hay que empezar por diferenciar la frecuencia de muestreo (samples por segundo) con las frecuencias propiamente dichas del sonido, quiero decir, que mientras lo segundo hace referencia a las octavas del sonido, el primero (samples por segundo) hace referencia a ciclos del reloj interno por segundo. Todos estaremos de acuerdo que no podemos decir que un antíguo 386 a 16Mhz hiciera a los perros ladrar por ser ultrasonido, ¿no?  ^^ ni que el mando a distancia del coche hace reventar los cristales por el subgrave, ya que es a 7Hz.
Los Kz no son sinónimo ni de sonido ni de audio, sino de veces que pasa la onda por la línea cero. También se miden en Hz las frecuencias del láser (sorry, pero toco este tema porque me es muy familiar, jejeje), o las resonancias magnéticas (TAC médico), o una simple radiografía.

Davidinstrument14, tanto Paminar como yo usamos Phonic (benditas joyas, en unos meses me compro una como la suya), y te puedo decir, después de hacer pruebas con la Protools de un amigo orquestero, no encontramos diferencia en el conversor. Y no es una marca cara. Digamos que es la gran ignorada de este mundillo, por no pertenecer a las grandes, pero el resultado puede muchas veces sorprender.

Y os dejo un buen rato, que voy a ponerme a grabar las voces finales de Tranquilo, para que esta noche podáis escuchar una preview completa (preview, porque posíblemente tengamos una sopresa bastante importante en breve).
« Última modificación: 21 de May de 2011, 13:16 por OUROS »
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