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miércoles, junio 28, 2006

CSI: Grabando sonido en barro

Poster de la serie, con los personajes principales.En los comentarios del envío de ayer, se ha planteado una duda sobre una escena del episodio de ayer de CSI. En él, el inestimable Grissom proponía un peculiar método para recuperar una conversación que, en principio, no había sido grabada. Las dos personas involucradas, hablaban mientras una de ellas moldeaba una vasija de barro con un torno, y la adornaba con unos surcos que trazaba con lo que parecían unas cerdas de cepillo (o de brocha gorda). Según Grissom, el sonido de las voces habría hecho vibrar las cerdas mientras trazaban los surcos, registrandose dichas vibraciones en el barro de la vasija, y podría ser recuperado. Para ello, usan uno de esos aparatos tan modernos que aparecen en estas series, y con un laser logran leer el sonido grabado, para procesarlo con el software adecuado. Bueno, imposible, lo que se dice imposible, no es, pero sí que es bastante improbable el que se pueda recuperar sonido de una vasija.

En el episodio, Grissom menciona el fonógrafo como analogía de lo que pretende explicar. Fotografía del fonógrafo de ÉdisonEn efecto, el antiguo fonógrafo de Édison grababa el sonido en un cilindro en rotación, en forma de surcos, mediante una aguja que seguía las vibraciones del sonido. Recordemos que las ondas sonoras no son más que ondas mecánicas, vibraciones del medio que se propagan. El medio puede ser tanto el aire, como un cuerpo sólido. Supongo que a todos nos habrán contado en alguna ocasión, de niños, cómo hacer un teléfono de juguete con dos vasos de plástico (o envases de yogur, o latas) y un hilo: hacemos un pequeño agujero en la base de cada vaso, pasamos el hilo, lo fijamos, y separamos los vasos hasta que el hilo quede bien tenso. Hablando por uno de los vasos, se puede oir algo en el otro (aunque no esperéis HiFi). El invento funciona porque las ondas sonoras se pueden trasmitir por cualquier medio material. En el caso del fonógrafo, el sonido se propagaba a través de un primitivo micrófono mecánico (no hay electricidad de por medio), hasta llegar a la aguja, que al vibrar, dejaba grabado físicamente un surco con oscilaciones. De hecho, utilizamos la palabra grabar para referirnos a la captación y almacenamiento de imágenes y sonido, precísamente porque aquel primer fonógrafo grababa un surco.

No hace falta irse tan atrás en el tiempo. El gramófono utilizaba el mismo principio, solo que utilizando un disco en el que se grababa un surco en espiral, en vez de un cilindro. Los discos de vinilo utilizan básicamente el mismo sistema (aunque más sofisticado, como es lógico), y pese a haber sido desplazados por el CD, aún se utilizan en determinados entornos.

Pero todos estos dispositivos, comparten una característica de la que carece una vasija de barro: han sido especialmente diseñados para grabar sonido. Parece una perogrullada, pero hay multitud de factores que influyen en la grabación. El material donde se graba el surco debe ser adecuado: suficientemente blando para que la aguja grabe con facilidad, pero suficientemente duro para que el surco no se deteriore. La aguja debe de ser fina, capaz de oscilar libremente (dentro de un margen). El mecanismo sobre el que está montado la aguja, debe ser bastante sensible a las vibraciones. Las dimensiones del surco en sí deben ser adecuadas, sobre todo la relación entre grosor, profundidad, y las variaciones que representan el sonido. La propagación del sonido hasta la aguja debe de ser lo más fiel posible. Parece muy poco probable que unas toscas cerdas que graben la superficie de una vasija de barro, puedan transmitir al surco las vibraciones del sonido de su entorno (trasmitidas directamente por el aire), con la suficiente fidelidad como para hacer inteligible una conversación. En principio, cuando uno quiere realizar un grabado, intenta mantener firme la mano, por lo que hay poca libertad de movimiento en las cerdas. Posiblemente, incluso los temblores involuntarios de la mano (si no tenemos buen pulso) produzcan mayores oscilaciones que el sonido del entorno.

Además tenemos otro problema adicional: la duración del surco. En el caso del antiguo fonógrafo, la aguja se desplazaba hacia un lado a medida que el cilindro rotaba, de modo que se formaba un único surco helicoidal, sobre toda la superficie de aquél. En los discos, también se graba un único surco sobre toda la superficie, en forma de espiral. Pero al decorar una vasija, o al menos, la vasija que nos muestran en la serie, se hacen varios surcos paralelos entre sí, y paralelos a la base de la vasija. Es decir, como mucho, nuestro tiempo de grabación será el de una rotación completa de la vasija, ya que en la siguiente vuelta, estaremos sobreescribiendo el surco. Y en el improbable caso de que se pudiese grabar algo de sonido, estaríamos destruyendo constantemente la grabación de unos segundos atrás, con cada nueva rotación. Incluso peor, ya que es posible que la nueva grabación tenga peor calidad al realizarse sobre un surco ya hecho, en vez de sobre una superficie lisa y virgen.

El proceso de recuperación del supuesto sonido, tal y como nos lo muestran en la serie, también tiene tela. Nos dicen que un láser recorre el surco, lo que a priori podría parecer lógico, ya que los CD son leídos con un láser. Pero por un lado, vemos una mancha circular roja de luz, con un diámetro bastante grueso para tratarse de un láser, ya que parece abarcar más de un surco. Por otro lado, en un lector de CD, el láser se utiliza para leer las distintas profundidades del surco, que es como se codifica la información en el disco. En el caso de la vasija, las vibraciones de las cerdas se producirían en dirección perpendicular a la longitud de éstas. Es decir, el sonido estaría almacenado en forma de oscilaciones laterales del surco, no de variaciones de profundidad. Para leer el surco con un láser, habría que realizar un barrido de la superficie con éste. Algo similar a lo que se hace actualmente cuando se quiere introducir con fidelidad en un software de modelado 3D, un modelo tridimensional real (como en Terminator 2, que escanearon la cara del actor con un barrido láser, para crear el modelo 3D). En cambio, en la serie, el círculo permanece quieto sobre el surco.

El software que utilizan merece una mención aparte. No basta con escanear de forma fidedigna la superficie de la vasija. Es necesario algún programa que interprete los surcos y produzca datos de audio como resultado. En la serie, sin embargo obvian ese paso. Tras pasar el láser sobre la vasija, vemos una bonita forma de onda en el monitor. También hay un detalle a comentar, del software que limpia el ruido de forma casi mágica, hasta conseguir que se entienda algo. En dos momentos vemos claramente las opciones de menú que se pulsan: Bass & Trebble, y High-Low Pass. La primera se traduce como bajos y agudos, y normalmente se refiere a funciones de ajuste de los sonidos graves y agudos. La segunda sería difícil de traducir (literalmente, paso alto-bajo), pero se refiere a filtros paso alto y paso bajo. ¿Lo cualo? Bueno, son filtros que sólo permiten el paso de frecuencias por encima (paso alto) o por debajo (paso bajo) de una frecuencia determinada, y elimina las demás (el corte no es brusco, aunque se intenta). El ruido es algo aleatorio, y que ocupa un abanico muy amplio de frecuencias, por lo que su eliminación (sobre todo cuando es tan grande como en la serie) requiere procesos más elaborados que unos simples filtros de frecuencias.

Bueno, resumiendo. Aunque la física del proceso es correcta, y por tanto, podría ocurrir que se grabaran las vibraciones del sonido ambiental y que se pudieran recuperar, es algo altamente improbable. Y de recuperarse, no sería como se nos muestra en el episodio.

20 comentarios:

  1. Y segun mi ex-profesor de fisica
    las ondas sonoras rebotan amorti-
    guandose en una asintota que tien-
    de a 0...por lo que con un microfono
    lo suficientemente sensible todavia
    hoy en dia podriamos escuchar las voces
    de los faraones en las piramides
    'Teoricamente'

    Si lo de escuchar el pasado suena
    extraño, baste recordar que al mirar
    el sol miramos 8 minutos de pasado :)

    Estas paradojas teoricas dan mucho
    juego a la imaginacion

    Enlace:
    http://www.alpoma.net/tecob/?p=146

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  2. Para interpretar los surcos usarían algo así

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  3. Como complemento os dejo un enlace a un tocadiscos láser de discos de vinilo.
    http://xataka.com/archivos/2005/05/30-tocadiscos-elp-laser-ahora-r.php

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  4. es lo que tienen las peliculas, que no representan la realidad. Espero que no hayas invertido tanto tiempo en descubrir eso

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  5. Creía que ese metodo se había utilizado para recuperar sonido grabados en cerámica de la antigua pompeya, pero ahora parece que no es mas que una leyenda urbana:
    http://www.google.com/search?q=pompeii+ancient+sound+in+ceramic+recorded&btnG=Search&hs=VpV&hl=en&lr=&safe=off&client=opera&rls=en

    y todo empezo en el dia de los inocentes francés...

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  6. Improbable, dificil...se resumen procesos para que quepan en la serie..bueno todo eso es normal. Lo que me ha chocado siempre ha sido la potencia de los ordenadores que tienen los csi. Parecen de otro mundo.

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  7. ¿no se necesitaría también la máquina que grabó el sonido? Quiero decir, que el surco formado por el sonido dependerá de la aguja, lo suelta que estuviera, etc. Si se quiere recuperar el sonido, debería pasarse otra aguja igual ¿no?

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  8. por lo que con un microfono
    lo suficientemente sensible todavia
    hoy en dia podriamos escuchar las voces
    de los faraones en las piramides
    'Teoricamente'


    Si, si en 5000 años ninguna otra onda hubiese interferido con la original. Después sólo tendrías que aislar un ruido que podría tener, no sé, unas 10.000 veces más intensidad que la señal. Ánimo.

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  9. Eso de la asintote suena bien para matematicas pero en fisica no es tan sencillo pasarlo a la fisica. Segun las matematicas por ejemplo puedes partir un objeto en una asintota hasta llegar a 1/10^50 pero en la fisica llega un punto en que ya no es posible ( deberias partir atomos etc) Asi que supongo que pasara algo similar con las ondas sonoras. Llegara un punto en el que se hayan parado por completo igual que las ondas que hace una piedra al caer al agua. Ademas de lo que ya mencionaban antes de que tendrias que aislarlas de millones de otras ondas.

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  10. Si, desde luego el otro dia se sobraron en CSI.

    Igon, esa idea la he oido alguna vez, que podemos por ejemplo oir las predicaciones de jesucristo, pero me temo que no tiene nada que ver con ciencia real.Como comentan, el sonido enseguida se disipa en calor, y menos mal, por que sino el ruido seria ensordecedor, si tuvieramos que escuchar desde la extincion de los dinosaurios.

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  11. Si ... se pasaron esta vez los chicos de CSI ... van a peor. Me gusta mucho la serie pero parece que se estan quedando sin tecnologia conque llamar la atencion

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  12. A mi me quema por este tipo de cosas.

    En casa, a modo de broma me llaman de "inútil" parríba cuando vemos CSI porque le meto horas y horas al photshop o a programas de edición de vídeo/sonido... y estos tios con unos "superchachimegaalgoritmos" consiguen hacerlo todo, jajaja. Son una risa.

    La verdad es q has plasmado todo lo q se me pasó por la cabeza cuando vi el capítulo... menuda traca que quemaron los amigos.

    Por cierto, adoro esta web. Encima de puntillosillos como yo, sois adoradores de la ciencia y el raciocinio. Claro está que la ficción es la ficción y yendo con "el culo tan apretao" acabaríamos por no ver una sola película.

    En fins. Cojonudo todo.

    Y al de las momias y los micrófonos decirle que no hay nada imposible pero de entre todo lo posible, esto se acerca muy mucho a lo imposible. Tal vez sería más facil viajar en el tiempo y hacerle unas pregunticas al tipo.

    Saludos.

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  13. CUando vi el capítulo pensé inmediatamente en enviarte la historia por mail, pero veo que voy tarde ...
    Enhorabuena por el artículo.

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  14. Vi el capitulo y espera con ganas que nos comentaras el tema. ¡Muchas gracias!

    Me temo que ahora miro las series con los ojos de "malaciencia", y esperando que lo comentes.

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  15. Bravo por el blog. Te oí ayer en el Ombligo de la Luna y te felicito. Creo que vivimos permamentemente en la Eterna Edad Media, a pesar de las lavadoras, automóviles y playstations. La ignorancia y la credulidad van siempre juntas, apenas nadie se cuestiona lo que le cuentan. ¿Has visto ese anuncio de champú que asegura que tu cabello estará "5 veces más liso" y "un 80 por ciento menos encrespado"? Estamos de enhorabuena porque ya tenemos lisómetros y encrespómetros. Y leyes que prohiben decir mentiras en publicidad. Mientras haya más canales de pitonisas que de ciencia seria, todo seguirá igual. He optado por divertirme con todo esto, y ya hace años que dejé de lamentarme. ¡Aupa malaciencia! pero mejor que siga siendo cosa de unos pocos...

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  16. Si desde el primer momento estas negando la posibilidad te va a resultar imposible e improbable encontrar el resultado.

    Si un cientifico niega una posibilidad y se aferra a ella como la unica verdad, no da margen a que pueda encontrar otra respuesta, la unica manera de encontrar una respuesta distinta es negando lo que se sabe o lo que cree para asi obtener respuesas opuestas o visiones distintas que lo llevan a nuevas conclusiones y nuevos resultados o respuestas.

    Cualquier dispositivo o elemento es sensible a las vibraciones, tan sensible que es capaz de percibirlas a todas.

    Una vasilla de barro puede ser un elemento tambien sensible a cualquier sonido que lo rodea, incluso los sonidos o vibraciones que no son audibles por el ser humano.

    Un dispositivo que tiene la caracteristica de ser capaz de grabar sonido audible por el ser humano, puede desde el punto de vista humano considerarse sensible, pero desde el punto de vista general es insensible porque no capta la mayoria de las vibraciones existentes.

    Desde este punto de vista, la vasija de barro es mucho mas sensible que cualquier elemento de grabacion.

    Si la vasija de barro es sensible a todo significa que las variaciones o vibracioens pueden ser infinitas, analogas.

    El metodo utilizado para recuperar el sonido va a depender de las condiciones en que se encuentre.

    El diametro del laser puede deberse a que el programa aumenta o disminuye el tamaño de acuerdo a lo que se desea capturar, o que el tamaño visto fuese a causa de una ampliacion microscopica sobre la superficie a capturar.

    Sin importar cual sea el caso, al capturar dos surcos a la vez el programa utilizado esta preparado para dividirlas y asi aprovechar el area de escaneo, de esta manera se aprovecha el tiempo de captura y la multitarea, y en otro de los casos puede ser para que el sonido sea en estereo. :)

    El laser permanece quieto en la misma zona para recuperar los sonidos que anteriormente habian sido sobreescritos.

    En la serie muestran cual fue el problema y cual fue la solucion de forma general, no te dicen como hicieron el programa que se encarga de capturar las imagenes y despues interpretar el sonido porque eso seria para un programa educativo, para un documental.

    Se suele decir que las cosas suceden de forma magica cuando no se conoce la causa.

    Automaticamente las cosas no suelen darse, hay que hacer algo para que sucedan y por esa razon el que hizo el programa habra contemplado que en la mayoria de los casos era necesario eliminar ruidos.
    En un ambiente donde requieren tiempo y constantemente estan expuestos a las mismas situaciones, no van a dedicarse a hacer algo para que tengas perder el tiempo moviendo el puntero del raton e ir hasta la opcion correspondiente, ya que para eso existe la automatizacion.

    Cuando ves todos los elementos de forma directa, ningun resalta.

    Cuando sacas una foto, la foto resalta el elemento que capturaste.
    Cuando capturas un video, el video resalta lo que capturaste.
    Cuando haces una serie, la serie resalta los efectos especiales o los resultados.

    Mientras quieras ver lo real por medio de algo como puede ser la television, la fotografia, el video, o la publicidad, lo que percibas va a ser una sensacion de sobreimpresion sobre cualquiera de las cosas reales mostradas.

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  17. Si desde el primer momento estas negando la posibilidad te va a resultar imposible e improbable encontrar el resultado.

    No he negado ninguna posibilidad. Simplemente he afirmado que es muy improbable, que no es lo mismo que imposible.

    la unica manera de encontrar una respuesta distinta es negando lo que se sabe o lo que cree para asi obtener respuesas opuestas o visiones distintas que lo llevan a nuevas conclusiones y nuevos resultados o respuestas

    Creo que no tienes muy claro cómo avanza la ciencia. No se trata de negar lo que se sabe, así por que sí. Los conocimientos se ponen en entredicho cuando entran en conflicto con hechos observados, o con otros conocimientos igualmente comprobados.

    Si nos dedicamos a negar cualquier cosa, podemos obtener cualquier conclusión que queramos.

    Cualquier dispositivo o elemento es sensible a las vibraciones, tan sensible que es capaz de percibirlas a todas.

    ¿De dónde sacas eso? Entonces, todo el esfuerzo de la industria de grabación y reproducción, buscando mejores técnicas y tecnologías, para proporcionar mayor fidelidad ¿para qué? Si sólo bastaba con utilizar cualquier cosa.

    Una de las primeras cosas que se estudian en el mundo del audio y las comunicaciones, es que los micrófonos, altavoces, y demás elementos, tienen una respuesta dependiente de la frecuencia (y además, no lineal). Es decir, hay frecuencias que se captan mejor que otras.

    Si la vasija de barro es sensible a todo (...)

    De una premisa falsa...

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  18. Ayer 11-12-2007 vi un programa del discovery de cazadores de mitos que terminaron diciendo que es imposible recuperar voces ya que el ruido era demasiado, lo filtraron de miles de formas y nada.

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  19. Suena a simplificarlo un poco todo, y lo siento. Pero en este tipo de cosas me parece bueno guiarse un poco por la intuición, y mi intuición me dice claramente que encontraremos la manera de escuchar el pasado de una forma u otra. Será complejo.. sí. Pero cualquier cosa que se estudia a fondo (por ejemplo el surco de una vasija) revela TODA la información de ella misma y de su entorno. Mi planteamiento puede alejarse de lo que se entiende hoy por hoy como CIENCIA, sin embargo he llegado a esta conclusión por otros medios. El primero es mi creencia en que nuestra realidad (por muy comprobada o no que este) es subjetiva, y puede modularse por uno mismo. Esto significa que todo lo que yo imagine podrá llegar a ser "cierto" . Y segundo en que, toda la información del mundo esta en todas las cosas (cada pequeño grano de arena, o... el surco de una vasija). Me resultaría complicado y extenso explicar el por qué de mis argumentos, así que los resumiré diciendo que "TODO ES PROBABLE"... o no xD

    J.Ignacio.Bus

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  20. no hay que complicar la cuestion. basta con con referirnos a la hitoria mas de un siglo atras con los primeros fonografos y pruebas de grabacion(de sonidos) en esa epoca hubiera resultado imposible algo semejante sin embargo thomas edison por ejemplo entre otros pudo hacer esto posible con tecnologia que nisiquiera era considerada tal. digamos,hoy en dia existen increibles avances que no salen del laboratorio,y para este caso especifico de lectura de sonidos en las vasijas se me hace que ya es ¡pan comido!,claro solo para algunos. ya que sino nuestra historia podria levantar a toda una sociedad pidiendo explicaciones sobre casos en particular a lo largo de los siglos. no les parece la revolucion que seria descifrar todo tipo de vasija de miles de años y pinturas como las de da vinci piccaso y otros. para terminar en mi opinion esto es mas que posible por ejemplo una vasija de barro blando o una pintura en plena obra son instrumentos(barro ceramica pintura) ideales para la captacion de ondas sonoras. la reproduccion luego realizada la obra se las dejo a los tecnicos que como dije arriba hoy en dia realizarla es !pan comido¡

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