sonido

38
------- II!' TEST DE AUTOEVALUACIl)N 1 LEn que estadio de La evolucion de los me, dios de grabacion y reproduccion comenzo' Ud. a hacer uso de eLLos y como cree que eQ su vida personal? 2 l:En qu.e sopprte escuch6la 'primera m'usi- ca que to conrnovio 3_1.,En que priri]er<l,c,opia ile- gal de musical bRecyerda efli presas- contrjIJos' -de tomJ:larti'r"afchiv"bs' en In't'ernet? '1 iCorno piensaquese deramente el trabajo - de los musicos,com- pas! to rreg La qore :di tores, etc., rTl,isr,no t]ef1.1pci- pl,leda ner acceso a La musica que te 8 que propord6n usted escucha'm0sica en vivo 0 desde soportes de reproduccion? _9 {,Estima que los condicionamientos que existen para La produ!=cion musical,princi- palmente los de : tivos Lacreacion 'llu'sical y La ,'ev.olu- cion .los-gefleros, 0 porel cree, que impiden 10 LOpina usted que in{tuido en,lo,s ,.sica 0suponeque cia el tipo de . en - ,1,4 En"su 'ca$o personal. 'ni'lrtir:-_rlR mfoto La trumento yagit}za y convier- te,en un etemento que y resta? I l AUDIO DIGITAL Fundamentos de sonido Este capitulo es una apraximacion a conceptos fundamentales de acustica y psicoacustica, que describen que es el son ida, como se comparta, como se mide y como se percibe. El objetivo es que dichos conceptos, que provienen de la Fisica, puedan comprenderse mediante un lenguaje que, si bien es tecnico, eVlta las ecuaciones y formulas matematicas que los sostienen. SERVICIO DE ATENCION AL LECTOR, [email protected] mundo . £1 sonido 36 Elso-nldoYl8comu;;lcacI6n-----36 £1 movimiento oscilatorio .-. 37 'Pi'opiedades de las ondas sonaras 41 Para metros del son ida 51 Fen6menos percepti'1os (Psicoacustica) 58 Umbrales de audibilidad. Curvas de igual intensidad Banda cr[tica 58 Biltidos 60 Enmascaramiento 61 Margenes de intensidad y irecuencia lil Analisis de Fourier 61 Categorfas especiales 1i5 Ruido 65 Silencio 65 8sonido en el media 63 -Resonanciil y vibracion -- ---.- par simp8tia 67 Eco 69 Electo Doppler 69 Resumen 69 Actividades 10 34

Transcript of sonido

Page 1: sonido

-------

II

TEST DE AUTOEVALUACIl)N

1 LEn que estadio de La evolucion de los me

dios de grabacion y reproduccion comenzo

Ud a hacer uso de eLLos y como cree que

impact~ron eQ su vida personal

2 lEn que sopprte escuch6la primera musishy

ca que to conrnovio profun~ltlme-nte

3_1En que soportehi~o s~ priri]erltlcopia ileshy

gal de musical

~ bRecyerda

efli presas- dj5-cogr~fic~i-~

contrjIJos ~ls~emas -de tomJlartirafchivbs

en Internet

1 iCorno piensaquese podi~i de~enderverda

deramente el trabajo -de los musicoscomshy

pasto re~a rreg La qore s~ di r~ tores t~stli c~s

etc Yq~e a~ rTlisrno t]ef11pci- u~ted plleda t~shy

ner acceso a La musica que te gu~ta

8 ~En que propord6n usted escucham0sica

en vivo 0 desde soportes de reproduccion

_9 Estima que los condicionamientos que

existen para La produ=cion musicalprincishy

palmente los de ordenmiddotcom~tcialson ~osishy

tivos p~ra Lacreacion llusical y La evolushy

cion ~~ los-gefleros 0 porel ltontra~i9 cree

que impiden sugenuinodese~voLvilTielJto

10 LOpina usted que unicamenteJatecnicah~

intuido enlos ultimos-H~rnR9S sob~l~mu~ sica 0suponeque ~staha-E(riid9~pOra~ cia ~n el tipo de desa~roltos--8~i~ i~dy~tri~

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- 14 Ensu ca$o personal i~ nilrtir-_rlR

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trumento queinspir~yagitza y ~e conviershy

teen un etemento que distr~e y resta

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l

AUDIO DIGITAL

Fundamentos de sonido Este capitulo es una apraximacion

a conceptos fundamentales de acustica

y psicoacustica que describen

que es el son ida como se comparta

como se mide y como se percibe

El objetivo es que dichos conceptos

que provienen de la Fisica puedan

comprenderse mediante un lenguaje que

si bien es tecnico eVlta las ecuaciones y

formulas matematicas que los sostienen

SERVICIO DE ATENCION AL LECTOR lecloresmpedicionescom

~n--~ mundo ana~~gico _~~ pound1 sonido 36 Elso-nldoYl8comulcacI6n-----36

pound1 movimiento oscilatorio - 37 Piopiedades de las ondas

sonaras 41 Para metros del son ida 51

Fen6menos percepti1os (Psicoacustica) 58

Umbrales de audibilidad Curvas de igual intensidad 5~

Banda cr[tica 58 Biltidos 60 Enmascaramiento 61

Margenes de intensidad y irecuencia lil

Analisis de Fourier 61 Categorfas especiales 1i5

Ruido 65 Silencio 65

8sonido en el media elast~- 63 -Resonanciil yvibracion -- --- shy

par simp8tia 67 ReverbeuroraCi6n~-~~--- ---~

Eco 69 Electo Doppler bull 69

Resumen 69 Actividades 10 34

r shy

i II I

j middot~i I

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I ~i I

1

AUDIO DIG1fol

EN El MUNDO ANAlOGICO La tematica de este capitulo es central para lograr una mejor comprensi6n acerca de como se genera el sonido y cuales son sus caractedstlcas y sus parametros tanto pashyra resolver aspectos tecnicos de la grabacion ia ediei6n digital y el procesamiento de senales como para manipular las propiedades de la materia prima de la compo~ sid6n musical Por otta parte los conceptos y definiciones aqui trazados dan-- pteci siones necesarias para compIender los capitulos subsiguicntcs 10 hay duda de que en la epoca actual la produccion de musica y sanido esta fitshymeIl1ente vinculada a ll esfera de 10 digital Desracamos que no obstante los insshyrrumentoS actisticos los instrumentos electricos los micr6fonos los parlantes las senales elecrricas entre orros elementos de uso ~omtin en-audio profesionaI y soshybre todo) el sonido tal como se 10 percibe se mueVen Yse sostienen en eLmundo ana16gico Por 10 tanto pata rrabajar con sanido siempre sera necesario conocer conceptoS fundamentales atinentes a 10 analogica independientemenre de que se

usen medios y herramientas digirales para su rraramienro

ElSONmO El sonido puede ser descripto y definido de muchisimas maneras de acuerdo al punto de vista de quien 10 estudia y a su ambito de interes Existen mtiltiples diseishyplinas que investigan el sonido desde sus 6pticas espedficas como la Hsica la pSlshycologia la arquitectura La semi6tica La ingenieda 1a medicina La musica A los efectos practicos del terna que aqui in teresa el foco estaca puesto en esta primera parte luego de comentar algunas nociones elementales acerca de La comunicaci6n en una serie de conceptoS y definiciones provenienres de La Actistica que es la rashyrna de la Fisica que se encarga precisamente del sanida Su estudio esta basado

concretamente en el sonido como vibraci6n

lEi $rJiIilaquoll jJ i1ll CrJiIilQmolaquo1Ilci1l1 Para comenzar el analisis del sonido es conveniente presentar un esquema simplifishycado y reducido del fen6meno de la comunicaei6n (circunscripto a los fen6menos sonoros) En este caso uti para establecer un marcO referencial denno del cua se desracan disrintos aspectos acusticos que interesan y que son relevantes para analishyzar eJ sonidQ y desde los cuales es posible estudiat sus ptopiedades (I)

(1) No imeresa para esrc estudio ni en esre momenro inclnir cuos elementos usuales en los anaIisis sentio16~ gicos rales comO mensaje y c6digo

~~ 36

El sonido

amp Fuente cuatquier cuerpa que at vibrar introduce perturbaciones en las paniculas de un media elastico

bull Medio e13stico la matetia (aite agua metal etc) capaz de ptopagar las pettutbashyciones que en el introduce una Fuente sonora Puede ser gaseoso liquido 0 s6lido

amp Receptor el individuo 0 dispositiva mecinicb sustituto con capacidad de traducshyci6n capaz de recibir un esdrnulo sanaro a traves de un medio e1ltistico

Para que una persona 0 dispositivo pueda percibir sonido es necesario que eSten siempre presentes estos tres facrares

Con el prop6sito de poder examinar cuiles son las caracterfsticas y condiciones neshycesarias para que se prodlizca sonido es posible orientar e1 anaIisis alternativamenre hacia cada uno de los tres facto res aludidos Estos deben tener determinadas condishyciones relaeionadas con sus posibilidades fisicas para que efectivam-ente pueda proshyducirse el sonido

EI milllvimiento oscilatorio Cuando se produce un rrueno canta un pajaro suena una guitarra 0 durante un dialogo entre personas sicIl1pre hay -entre muchas orras cosas- sonido

Se genera sonido cuando un cuerpo at vibrar introduce p-erturbaciones en un meshydia elastico determinado Estas perrurbaeiones se propagan en forma de ondas que legan hasta los oidos del teceptor (0 nasta algun dispositivo de captacion) Es el sisshytema auditivo del ser humano el que permite que el cerebro perciba ese tipo de esshytimulo que posteriormente decodifica como sonido

~~ 37

AlOIO [lGTAl

En los ejemplos anteriores 10 que cambia es e1 cuerpo que vibra los otros elemenshytos fisicos fundamentales involucrados en el fen6meno sonoro son el aire como meshydio elastico y un recepcor Se consideran sonidos todas aquellas vibradones que el oido humano es capaz de percibir en otra definici6n posible desde el aspecto fisico

Las vibraciones son estudiadas por la-Pisica como movimiento oscHatorio Para exashyminar esre fen6meno es neccsario conocer las caracterisucas propias del movimiento

e MOVIDtiento cs eI desplazamienro de un cuerpo con respecto a un punto QI Movimiento oscilatorio sucede cuando un cuerpo que se desplaza lleva a cabo

un recorrido de ida y vuelta Ademas posee como condici6n detenerse en un punshyta para cambiar de direcci6n

Un ejemplo de movimiemo oscilatorio es el que realizan las hamacas de la plaza Otro ejemplo podria ser eI movimiento dellimpiaparabrisas de un auto EI movimiento de la hamaca y e1 dellimpiaparabrisas son ejemplos de movimientos oscilatorios peri6dishycos que describen trayecrorias de ida y vuelta con intervalos regulares de tiempo Es posible identificar el movimiento que realiza una cuerda de guit~ra al vibrar coshymo un movimiento de tipo oscilatorio La cuerda es tensada y al soltarse inicia su movimiento de ida y vuelta i

1

Es factible hacer una distindon entre movimienlos periodicos y movimientos no ~ I peri6dicos Los primeros se repiten con intetValos isocronos recorriendo los mis- t I mos puntos de su trayectoria ral como pucdcn hacer una hamaca 0 un limpbpara- r

brisas Los no periodicos son los que no manrienen reguladdad [II IlroBlagaciiin [

I Un cuerpo en vibraci6n como par ejemplo la cuerda de una guicarra mueve las I moleculas de aire que estltin en contacro con el 10 que produce cambios en la pre- f I si6n normal del aire Las moleculas del medio elastico vibran en forma de ondas ~ I longitudinales esfericas en el mismo sentido en que avanza e1 sonido Lo hacen f I 1 I mLAS CARACTER[STICAS PROPIAS DEL MOVIMIENTO

~

- _ -middotmiddotS - c __~

I ~lt __ - lt C __gt~J -comerm~~on a middotse-rmiddot_d~ffjd(35p9r~~(j~e~middott3atileif(uegomiddotporlsa~middotcN~0tory~qtije~-de~armiddotrqmiddotU6c-i~~rr~~ --~~~ 1 deLapro p~gad6 n del~()~~j~- ~e~unJa~ey~~-~- ~l m()~i ~ien~~ 9~ ~ eWt8~ ~reJ~cent~9-d~~aJ~~~~~ i~~

middot~i~~r~~~~n[i~~~~Oqh~~~Clfr1~~~t~ti~6~~~~~~i~~~imiddot~~jf~iJ~J~~~~~~~y~a~)i ~- ~ L~ ~ ~ olt__ j ~_ ~ C6-c~i ~b~~middoti~--(~i~) L~~~~L2 __ L~i~tmiddott l~sL~i--S2jpoundii

38 ~Eif411

EI Sonido

creando zonas de compresio~ en las que la presion aumenta -los picos de la onda y zonas de expansion 0 rarefaccion -los valles de La onda- en las que disminuye forman do la onda que se propaga en el medio elastico en rodas las direcciones Por efecto de la elasticidad las moIeculas al cabo regresan a su posici6n original 0

puma de reposo (la propagacion del sonido no las cambia de posicion 10 que se propaga es 13 energia de la onda) Una onda es la que se produce por ejemplo cuando con la mano se agira una cuershyda desde uno de sus extremos mienrras el otro extremo esca sujeto a un punta poundljo La cuerda no avanza es la energla del movimienco de la mana la que se propaga de un extremo al orro de la cuerda Otro ejemplo clisico es el de las ondas causadas por una piedra que cae sobre la superficie en reposo del agua Este ejemplo da una idea mas precisa de como se propagan las ondas en forma concentrica Se denomina onda a la propagaci6n progresiva de energia en un medio Aqul no se hace referenda al desplazamiento de la materia Una comprobaci6n de esto ultishy1110 hacienda uso del ejemplo de la piedra y cl cstanquc es que sl en el agua hubieshyse un objeto flotando este no avanzaria con fa onda sino que por el contrario sushybiria y bajaria de acuerdo al movlmiento del agua

Resistencia A medida que La onda se propaga por el medio elascico su intensidad va disminushyyen do a causa de la tesistencia que opone el propio medio elastico y a la disipaci6n de la energ[a original que puso en movimiento al cuerpo que vibra Cada medio elastico tiene su propia resistencia en fundan de su densidad

Movimiento Sinusoidal El movimiento yibratorio mas sencillo de todos es el producido por el movimienshyto sinusoidal que consiste en un desplazamiento oscilatorio peri6dico tambien conocido como Movimiento Armonico Simple EI valor de analizar el Movimienshyto Armonico Simple esta en que sus caracteristicas y propiedades pueden proyecrarshyse y aplicarse al resto de los sonidos del universo sonoro para comprender controshylar y prededr su componamiento Se rrata de un tipo particular de rnovimiento oscilarorio que recibe_ ese nombre deshybido a que su representaci6n gdfica es similar a la de la curva matemhica corresshypondiente a la funci6n trigonomctrica de seno (una sinusoide representa los valores del seno de un anguJo) Se 10 uriliza como modelo reorico a fines de esrudiar las cashyracteristicas de las ondas sonoras

La hamaca ellimpiaparabrisas y el pendulo son algunos sencillos casos de cuerpos capaces de llevar a cabo movimientos sinusoidales Si por citar un ejemplo claro la bocha de un pendulo pudiese imprimir su movimienro sobre un papel que se desshyplace por debajo de el pendulo en forma perpendicular se podria obtener una reshypresenraci6n granca en forma de sinusoide

KF1sect~ 39

AUDIODlGITAL

p A Punto _ A ~ y

dequmbriD LVV~ TimpDo reposo r ~ _ Valles

Figura 1 Trazado de una onda sobre ejes

cartesianos que representan espacj(l y tiempo

Una vihraci6n generada por un cuerpo que produce un unico movimiento cuyas osshycilaciones varian en el tiempo de forma progresiva y constapte -eS decir un movishymiento sinusoidaI- provoca un sonido que se denomina tono pure Un tonO puro esta constituido por un unico movimienrQ progresivo y constante El sonido generado par algunas flautas puede aproximarse bastante a las caractetistishyGIS del movimiento oscilarorio pelmiddoti6dico El movimiento sinusoidal puro no sc pro~ duee de forma natural sOlo exisce de forma reorica Para comenzar a vibrar cualquier cuerpo debe veneer su propia inercia heeho que produce desviaciones en su fu5e in1shycial (el ataque del sonido) Hamadas distorsiones transitorias 10 que defotma Ja onshyda pura Sin embargo es posible lograr aproximaciones muy preeisas mediante ins~ trumenros electr6nicos(2) Su sanicle es semejante ai-que produce un diapason

Figura 2 Vista de una sinU50ide generada por computadora

en la pantala de un editor de sonido

(2) De todas maneras d parlante que reproduce a lasinusoide pura a1 pasa del estado de repo$o ~ movimienshy

[0 tambien sufre distolSiones transiwrias

rrmr~J

El sonido

Propiedades de las ondas sonoras Tomar como modelo una onda ideal producida por un movimiento sinusoidal (roshynO pure) cuyas condiciones se manrengan eonstantes y no se alteren can eI paso del tiempo nos sera de gran utilidad a fines de estudiar diversos aspectos del sanido que resultan relevantes para comprender correctamenre ese fen6meno ypara poder lleshyvar a caho toda ripo de manipulacion sobre el

lo II EspaciD nglld d onda

~-Ir JI AI ~ VV TIempo

Cicio Frecuencia ~ CicioSegundo Unidad Hertz (Hz)

Figura 3 Amplitud y frecuenca dos aspectos de Ja onda sonora

Elongacion Esla distancia del cuerpo que vibra con respecto a su posicion de reposo en un punshyto cualquiera de su trayectoria

E Elongaciones positivas

8ongaCl6n

~III 1111 1111 1111111 1117 1117 1117 T

Elongaciones negativas

Figura 4 Cada linea vertical representa un punto de eongacion de fa onda

41~L~ 40

AUDIO OIGlfAL

Amlllitud Es la distancia mixima que alcanza un cuerpo al vibrar con respecro a su punta de reposa La amplitud es maYOI cuanto mayor es La fuerza que hace vibrar a1 cuerpo La ampIitud esti vinculada con la intensidad con que se percibe el saniclo

I

~--r--f-------l) J i I I

E

I

Amplilud T

L _ ----~ Figura 5 La amplitlJd de una onda definida par los puntos de maxima eongaci6n

Cicio Cada WlO de los movimientos completos de ida y vuelta que describe un cuerpo que vibra entre puntas equivalentes Cada cielo puede dividirse a partir del punta de crushyce de cero) en dos semiciclos El semicido positivo (dellado superior) corresponde a la zona de compresi6n de la onda y el semiciclo negativo a la zona de refTacci6n

lI E

Cicio 1 1 T~ ~JV V

________1

Figura 6 En esta imagen se ve resaltado el cicIo de una onda

Ferillldo III Es el tiempo comprenclido entre el comienZ0 y eJ fin de cada cicio (0 entre punros i equivalentes) Se mide en segundos

I i

i

1

i

I ~fJ IV IIM~ V I I1 ii i

Figural 7 Aqui se muestra con una linea el concepto de periodo de la onda

rI

EI sonidoi l FreCililllcia IfI

ts la cantidad de cieIos completos que se producen en la unidad de tiempo Esti reshylacionada con la velocidad de las oscilaciones

E

_~p 1 1 1 _(4Hz) JV~]I-T

I Figura 8 Aquf podemos aprecjar una onda

con una frecuencia de cuatro Hertz

Hertz (Hz)II Es La unidad que mide la frecuencia de una onda Expresa la cantidad de ciclos soshy( bre la unidad de tiempo que es un segundo 100 Hz equivalen a 100 ciclos en un

segundo y 1 KHz (1 Kilo Hertz) represent 1000 ciclos en un segundo

I Sonido

20 Hz 20

Fiuya 9 pound1 rango de audici6n promedio del ser humano va de 20 Hz a 20000 Hz

Wase Indica la posicion del cuerpo en un momento dado (la parte del cicIo transcurrido) con respecto al punto de origen Tambien se utiliza para comparar la posicion de dos ondas entre 51 Se mide en gcados

VElOCIDAD DEL SONIDO FRECUENCIAS PERCIBIDAS

La vel~cidad deIsoliida y~~ja de ltJcuerdo a las EI ser h~fna-no es capaz de percibir fr~cu~nshypropiedades~eL medici etastic) En eJ ~ire es cias eri un rango que va desde 20 Hz hasta 20

de aproximadamente 349 metros sabre seshy KH~ Par debaja de 20 Hz estan las frecuencias gundo lmsJ fa 20deg centigradosJ infrasonicas ysobre 20 KHz las uLt~as6ncas

42 ~~121 ~~ 43

AUDIO DIGITAL

(

~-- V~ V~

~tL6v4-V

FlgpIa 10 Dos ondas de 19ual amplitud y frecuenda desfasadas

Longitud de onda Es la distancia que separa dos picas maximos 0 valles sucesivos de una onda Se mishyde en metros Depende de Ja frecueneiade la onda y de la velocidad del sonido Longitud de onda = velcidad del sonido Ifrecuenda ~ x metros

E I I longilud de onda bx jA A iA i T

Figuva 11bull En esta figura vemos representada por un segmento la longitud de onda

$onidos simples y compiejos Puede hacerse una distincion entre sonidos simples y cOn1plejos Los sonidos simples son los consrhuidos par una sola anda vibratoria (una (mica frecuencia)

=+

EI sonida

tal como ocune con el sonido producido por un diapason Los sonidos compleshyjos estan compuestos par varias frecuencias que se producen simuItaneamente como sucede can la casi totalidad de sonidos de nuestro universo sonora Excepshyto los tonos puros LOdas los sonidos son complejos es decir estan formados por mas de un componente de frecuencia

I

FiguIa 12 Ejemplode dos ondas simultfmeas de igual frecuencia

y amplitud que estan en (ase La sumatoria de ambas da como resUltado

una onda con la misma frecuencla y el dobte de amplitud

Formas de ondas periOdicas y 00 periodicas Es posible diferenciar las ondas sonoras en periodicas y no periodicas (aperiodicalt) En las periodicas sus companenres denominados arm6nicos (0 tambien hipershytonos 0 sobretonos) son freeuencias multiplos enteros (aproximadamente) de 1a frecuencia fundamental d~ modo ral que 1a resultante tambien cs una onda peri6~ dica con altura ronal determinable Los insrrumehtos musicales ranto mel6dicos como armonicos rienen espectros que son armonicos (ver apartado Espectros) Se denomina Frecuenda Fundamental a Primer Arm6nico 11 componente de freshyeuenda mas grave y por 10 general de mayor amplitud de un sonido complejo peshyriOdico Esta freeuencia determina la altura tonal con que es percibido

~a ~~44 45

I I

AUDlO DIGlTAL EI sonido

I I -I-middotmiddot-Imiddotmiddotmiddot~Las ondas no periodicas tienen componentes inarmonicosJ tambien Ilamados par~

dales que no guardan relaeiones de proporci6n entre S1 Este tipo de onda es proshypia de muchos de los instrumentos de percusion y de 10 que genericamente se deshynomina ruidos Por 10 general no es posible detectar en elIas una altura tonal aunque hay algunos insnumentos musicales que producen sonidos inarmonicos en los que sin embargo es posible reconocer una altura tonal precisa De todos moshydos es mas difIcil determinar la altura de un soniclo cuando prevalecen los inarshymonicos sobre los armonicos

I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 r J I I I 1 I I I I I I I I I I

do do wi do ~ ~I ~b ~ re mi ~ ~I ~ ~b si ~

1308 Hz 654 Hz 2616 Hz 5232 Hl 10464 Hz

~ _ ~ _~ JfrqJfr -lt3gt

~~~ - dP

43gt

F6gUYaJ 13 Escala de arm6nicos con los primeros 16 arm6nicos En el ejemplo

se inicia a partir de la nota Do de la segunda octava

(6541 Hz de la escala temperada) Las posiciones 2 4 8 Y16 corresponden

a las notas Do de las sucesivas octavas A la nota Sol 3 6 Y 12 Y aMi 5 y 10

Tabla 1 Serie armonica a partir de una frecuencia fundamental de 200 Hz

I

i~=_Imiddotgt ~~-

ofT ~

F5gMfaJ amp4 Nota Do de la octava central tocada en un piano

y representada mediante un osciJograma en el editor de sonido W8veab

J0l~it~1TI

~ ILi~llj~l v~lr~ r~f~l~~~llr~ ~bull1~lr wy tl I _ _ _L-Imiddot~middot~=u

Figuya 15 Ampfiacion de un fragmento del griJ(ico anterior

en el que se pueden apreciar sucesivos cicos (separados par las barras

verticales) de una onda compleja y periodica como la de un piano

i

Figura 16 Nota Do de la octava central tocada en una guitarra

y representada mediante un oscilograma en ef editor de sonido Wavelab

Notese la diferencja respecto a la forma de la onda del piano

I 1 middot1 I r yen

I bullbullbullbull middotmiddot bull middot middotmiddotmiddotbull 1 flbullbullbullbull bullbullbullbullbullbull ~ V VVJ bull bull bull

f

IV middot~II i I - Ji NI l i Imiddotmiddot 1middotmiddot 1 bull

r Figura 37 Ampliaci6n de un fragmento del grafico anterior donde se observan sucesivos

I ciclos (separados por barras verticales) de una onda compleja y periodica Los componentes

arm6nicos distintos en ef piano y en la guitarra determinan sus formas de onda

I ~ [II ONDAS SUPERPUESTAS

- Cpando doso mas ondas sonoras se superponen se produce ta suma de todas ellas Segun La freshy

ilt cuenda amplitud y fase de cada una se logra una resuLtante donde se observan aumentDs de la

ampUtuderi los segmentos en que predomina la tendencia de las ondas a moverse en una misma ~~~- dlrec~i6n_y tenuaciones donde Las ondas t[enden a equiHbrarse yendo en direcciones contrarias

~ 46 47

usuario
Line
usuario
Pencil

AUDIO DIGITAL

Figura 18 RuidO blanco Sus componentes no se eneuentran organizados en relaej(m a ninguna frecuencia fundamental ni mantienen periodicidad No es poslble distinguir elcos

Espectro El diagrama que expresa en coordenadas carresianas sabre el eje de ordenadas (el eje vertical) las amplitudes y sabre el eje de abseisas (el eje horizontal) las frecuenshycias de los componentes de un sonido se denomina espectro de frecuencia En tl puede deseomponerse de izquierda a dereeha la fundamental de un sonido y toshydos sus componentes a la banda de frecuencias de un ruicio El espectro de un toshy

no puro tie-ne un solo componente

~ I 1

Odb UL _ 2G Hz 20 KHz Frecuencia

FigUra 19 Aqui podemos apreclar et espectro de una onda

sinusoidat Como se ve tiene un unieo eomponente

AmPlitud

LJ120 db

llli I I I I I Freoib

20 KHz Od

20 Hz

FigulJ 20 poundspeetro de un sonido complejo que contiene

una frecuencia fundamental y sus eomponentes armonicos

IJVv

f1 f lbull ~

I f t I I

Ii

1

I 1

i I I I

EI sonido

Si nos basamos en la riqueza de su espectro arm6nico un sonido puede ser percibishydo como mas interesante atractivo 9 variado queorro pobre en cornponentes arshymonicos que puede resultar hueco vado 0 esratico

~ 20 Hz 20KHz

Figua 21 La envolvente espectral une Jos puntos de maxima

amptitud de los componentes arm6nicos en un sondo complejo

Cuanto mayor sea la frecuencia menores intensidades tendran sus componentes

Vemos a continuacion algunos ejemptos que pernllten ilusrrar de que formavarian la freeueneia y la amplitud

AmpitudI

I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F(ecuencia

Figua 22a En esta figura podemos apreciar

un ejemplo de onda trianguJar y su espectro de frecuencias

In ILJL

I

UUlLL 12345678910 Frecuenca

Figura 22b En esta imagen nos encontramos ante un una onda cuadrada

~YeJ~~~~ middotmiddot~middotT

48 49

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

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aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

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Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

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MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 2: sonido

r shy

i II I

j middot~i I

1 i

i J

il

I ~i I

1

AUDIO DIG1fol

EN El MUNDO ANAlOGICO La tematica de este capitulo es central para lograr una mejor comprensi6n acerca de como se genera el sonido y cuales son sus caractedstlcas y sus parametros tanto pashyra resolver aspectos tecnicos de la grabacion ia ediei6n digital y el procesamiento de senales como para manipular las propiedades de la materia prima de la compo~ sid6n musical Por otta parte los conceptos y definiciones aqui trazados dan-- pteci siones necesarias para compIender los capitulos subsiguicntcs 10 hay duda de que en la epoca actual la produccion de musica y sanido esta fitshymeIl1ente vinculada a ll esfera de 10 digital Desracamos que no obstante los insshyrrumentoS actisticos los instrumentos electricos los micr6fonos los parlantes las senales elecrricas entre orros elementos de uso ~omtin en-audio profesionaI y soshybre todo) el sonido tal como se 10 percibe se mueVen Yse sostienen en eLmundo ana16gico Por 10 tanto pata rrabajar con sanido siempre sera necesario conocer conceptoS fundamentales atinentes a 10 analogica independientemenre de que se

usen medios y herramientas digirales para su rraramienro

ElSONmO El sonido puede ser descripto y definido de muchisimas maneras de acuerdo al punto de vista de quien 10 estudia y a su ambito de interes Existen mtiltiples diseishyplinas que investigan el sonido desde sus 6pticas espedficas como la Hsica la pSlshycologia la arquitectura La semi6tica La ingenieda 1a medicina La musica A los efectos practicos del terna que aqui in teresa el foco estaca puesto en esta primera parte luego de comentar algunas nociones elementales acerca de La comunicaci6n en una serie de conceptoS y definiciones provenienres de La Actistica que es la rashyrna de la Fisica que se encarga precisamente del sanida Su estudio esta basado

concretamente en el sonido como vibraci6n

lEi $rJiIilaquoll jJ i1ll CrJiIilQmolaquo1Ilci1l1 Para comenzar el analisis del sonido es conveniente presentar un esquema simplifishycado y reducido del fen6meno de la comunicaei6n (circunscripto a los fen6menos sonoros) En este caso uti para establecer un marcO referencial denno del cua se desracan disrintos aspectos acusticos que interesan y que son relevantes para analishyzar eJ sonidQ y desde los cuales es posible estudiat sus ptopiedades (I)

(1) No imeresa para esrc estudio ni en esre momenro inclnir cuos elementos usuales en los anaIisis sentio16~ gicos rales comO mensaje y c6digo

~~ 36

El sonido

amp Fuente cuatquier cuerpa que at vibrar introduce perturbaciones en las paniculas de un media elastico

bull Medio e13stico la matetia (aite agua metal etc) capaz de ptopagar las pettutbashyciones que en el introduce una Fuente sonora Puede ser gaseoso liquido 0 s6lido

amp Receptor el individuo 0 dispositiva mecinicb sustituto con capacidad de traducshyci6n capaz de recibir un esdrnulo sanaro a traves de un medio e1ltistico

Para que una persona 0 dispositivo pueda percibir sonido es necesario que eSten siempre presentes estos tres facrares

Con el prop6sito de poder examinar cuiles son las caracterfsticas y condiciones neshycesarias para que se prodlizca sonido es posible orientar e1 anaIisis alternativamenre hacia cada uno de los tres facto res aludidos Estos deben tener determinadas condishyciones relaeionadas con sus posibilidades fisicas para que efectivam-ente pueda proshyducirse el sonido

EI milllvimiento oscilatorio Cuando se produce un rrueno canta un pajaro suena una guitarra 0 durante un dialogo entre personas sicIl1pre hay -entre muchas orras cosas- sonido

Se genera sonido cuando un cuerpo at vibrar introduce p-erturbaciones en un meshydia elastico determinado Estas perrurbaeiones se propagan en forma de ondas que legan hasta los oidos del teceptor (0 nasta algun dispositivo de captacion) Es el sisshytema auditivo del ser humano el que permite que el cerebro perciba ese tipo de esshytimulo que posteriormente decodifica como sonido

~~ 37

AlOIO [lGTAl

En los ejemplos anteriores 10 que cambia es e1 cuerpo que vibra los otros elemenshytos fisicos fundamentales involucrados en el fen6meno sonoro son el aire como meshydio elastico y un recepcor Se consideran sonidos todas aquellas vibradones que el oido humano es capaz de percibir en otra definici6n posible desde el aspecto fisico

Las vibraciones son estudiadas por la-Pisica como movimiento oscHatorio Para exashyminar esre fen6meno es neccsario conocer las caracterisucas propias del movimiento

e MOVIDtiento cs eI desplazamienro de un cuerpo con respecto a un punto QI Movimiento oscilatorio sucede cuando un cuerpo que se desplaza lleva a cabo

un recorrido de ida y vuelta Ademas posee como condici6n detenerse en un punshyta para cambiar de direcci6n

Un ejemplo de movimiemo oscilatorio es el que realizan las hamacas de la plaza Otro ejemplo podria ser eI movimiento dellimpiaparabrisas de un auto EI movimiento de la hamaca y e1 dellimpiaparabrisas son ejemplos de movimientos oscilatorios peri6dishycos que describen trayecrorias de ida y vuelta con intervalos regulares de tiempo Es posible identificar el movimiento que realiza una cuerda de guit~ra al vibrar coshymo un movimiento de tipo oscilatorio La cuerda es tensada y al soltarse inicia su movimiento de ida y vuelta i

1

Es factible hacer una distindon entre movimienlos periodicos y movimientos no ~ I peri6dicos Los primeros se repiten con intetValos isocronos recorriendo los mis- t I mos puntos de su trayectoria ral como pucdcn hacer una hamaca 0 un limpbpara- r

brisas Los no periodicos son los que no manrienen reguladdad [II IlroBlagaciiin [

I Un cuerpo en vibraci6n como par ejemplo la cuerda de una guicarra mueve las I moleculas de aire que estltin en contacro con el 10 que produce cambios en la pre- f I si6n normal del aire Las moleculas del medio elastico vibran en forma de ondas ~ I longitudinales esfericas en el mismo sentido en que avanza e1 sonido Lo hacen f I 1 I mLAS CARACTER[STICAS PROPIAS DEL MOVIMIENTO

~

- _ -middotmiddotS - c __~

I ~lt __ - lt C __gt~J -comerm~~on a middotse-rmiddot_d~ffjd(35p9r~~(j~e~middott3atileif(uegomiddotporlsa~middotcN~0tory~qtije~-de~armiddotrqmiddotU6c-i~~rr~~ --~~~ 1 deLapro p~gad6 n del~()~~j~- ~e~unJa~ey~~-~- ~l m()~i ~ien~~ 9~ ~ eWt8~ ~reJ~cent~9-d~~aJ~~~~~ i~~

middot~i~~r~~~~n[i~~~~Oqh~~~Clfr1~~~t~ti~6~~~~~~i~~~imiddot~~jf~iJ~J~~~~~~~y~a~)i ~- ~ L~ ~ ~ olt__ j ~_ ~ C6-c~i ~b~~middoti~--(~i~) L~~~~L2 __ L~i~tmiddott l~sL~i--S2jpoundii

38 ~Eif411

EI Sonido

creando zonas de compresio~ en las que la presion aumenta -los picos de la onda y zonas de expansion 0 rarefaccion -los valles de La onda- en las que disminuye forman do la onda que se propaga en el medio elastico en rodas las direcciones Por efecto de la elasticidad las moIeculas al cabo regresan a su posici6n original 0

puma de reposo (la propagacion del sonido no las cambia de posicion 10 que se propaga es 13 energia de la onda) Una onda es la que se produce por ejemplo cuando con la mano se agira una cuershyda desde uno de sus extremos mienrras el otro extremo esca sujeto a un punta poundljo La cuerda no avanza es la energla del movimienco de la mana la que se propaga de un extremo al orro de la cuerda Otro ejemplo clisico es el de las ondas causadas por una piedra que cae sobre la superficie en reposo del agua Este ejemplo da una idea mas precisa de como se propagan las ondas en forma concentrica Se denomina onda a la propagaci6n progresiva de energia en un medio Aqul no se hace referenda al desplazamiento de la materia Una comprobaci6n de esto ultishy1110 hacienda uso del ejemplo de la piedra y cl cstanquc es que sl en el agua hubieshyse un objeto flotando este no avanzaria con fa onda sino que por el contrario sushybiria y bajaria de acuerdo al movlmiento del agua

Resistencia A medida que La onda se propaga por el medio elascico su intensidad va disminushyyen do a causa de la tesistencia que opone el propio medio elastico y a la disipaci6n de la energ[a original que puso en movimiento al cuerpo que vibra Cada medio elastico tiene su propia resistencia en fundan de su densidad

Movimiento Sinusoidal El movimiento yibratorio mas sencillo de todos es el producido por el movimienshyto sinusoidal que consiste en un desplazamiento oscilatorio peri6dico tambien conocido como Movimiento Armonico Simple EI valor de analizar el Movimienshyto Armonico Simple esta en que sus caracteristicas y propiedades pueden proyecrarshyse y aplicarse al resto de los sonidos del universo sonoro para comprender controshylar y prededr su componamiento Se rrata de un tipo particular de rnovimiento oscilarorio que recibe_ ese nombre deshybido a que su representaci6n gdfica es similar a la de la curva matemhica corresshypondiente a la funci6n trigonomctrica de seno (una sinusoide representa los valores del seno de un anguJo) Se 10 uriliza como modelo reorico a fines de esrudiar las cashyracteristicas de las ondas sonoras

La hamaca ellimpiaparabrisas y el pendulo son algunos sencillos casos de cuerpos capaces de llevar a cabo movimientos sinusoidales Si por citar un ejemplo claro la bocha de un pendulo pudiese imprimir su movimienro sobre un papel que se desshyplace por debajo de el pendulo en forma perpendicular se podria obtener una reshypresenraci6n granca en forma de sinusoide

KF1sect~ 39

AUDIODlGITAL

p A Punto _ A ~ y

dequmbriD LVV~ TimpDo reposo r ~ _ Valles

Figura 1 Trazado de una onda sobre ejes

cartesianos que representan espacj(l y tiempo

Una vihraci6n generada por un cuerpo que produce un unico movimiento cuyas osshycilaciones varian en el tiempo de forma progresiva y constapte -eS decir un movishymiento sinusoidaI- provoca un sonido que se denomina tono pure Un tonO puro esta constituido por un unico movimienrQ progresivo y constante El sonido generado par algunas flautas puede aproximarse bastante a las caractetistishyGIS del movimiento oscilarorio pelmiddoti6dico El movimiento sinusoidal puro no sc pro~ duee de forma natural sOlo exisce de forma reorica Para comenzar a vibrar cualquier cuerpo debe veneer su propia inercia heeho que produce desviaciones en su fu5e in1shycial (el ataque del sonido) Hamadas distorsiones transitorias 10 que defotma Ja onshyda pura Sin embargo es posible lograr aproximaciones muy preeisas mediante ins~ trumenros electr6nicos(2) Su sanicle es semejante ai-que produce un diapason

Figura 2 Vista de una sinU50ide generada por computadora

en la pantala de un editor de sonido

(2) De todas maneras d parlante que reproduce a lasinusoide pura a1 pasa del estado de repo$o ~ movimienshy

[0 tambien sufre distolSiones transiwrias

rrmr~J

El sonido

Propiedades de las ondas sonoras Tomar como modelo una onda ideal producida por un movimiento sinusoidal (roshynO pure) cuyas condiciones se manrengan eonstantes y no se alteren can eI paso del tiempo nos sera de gran utilidad a fines de estudiar diversos aspectos del sanido que resultan relevantes para comprender correctamenre ese fen6meno ypara poder lleshyvar a caho toda ripo de manipulacion sobre el

lo II EspaciD nglld d onda

~-Ir JI AI ~ VV TIempo

Cicio Frecuencia ~ CicioSegundo Unidad Hertz (Hz)

Figura 3 Amplitud y frecuenca dos aspectos de Ja onda sonora

Elongacion Esla distancia del cuerpo que vibra con respecto a su posicion de reposo en un punshyto cualquiera de su trayectoria

E Elongaciones positivas

8ongaCl6n

~III 1111 1111 1111111 1117 1117 1117 T

Elongaciones negativas

Figura 4 Cada linea vertical representa un punto de eongacion de fa onda

41~L~ 40

AUDIO OIGlfAL

Amlllitud Es la distancia mixima que alcanza un cuerpo al vibrar con respecro a su punta de reposa La amplitud es maYOI cuanto mayor es La fuerza que hace vibrar a1 cuerpo La ampIitud esti vinculada con la intensidad con que se percibe el saniclo

I

~--r--f-------l) J i I I

E

I

Amplilud T

L _ ----~ Figura 5 La amplitlJd de una onda definida par los puntos de maxima eongaci6n

Cicio Cada WlO de los movimientos completos de ida y vuelta que describe un cuerpo que vibra entre puntas equivalentes Cada cielo puede dividirse a partir del punta de crushyce de cero) en dos semiciclos El semicido positivo (dellado superior) corresponde a la zona de compresi6n de la onda y el semiciclo negativo a la zona de refTacci6n

lI E

Cicio 1 1 T~ ~JV V

________1

Figura 6 En esta imagen se ve resaltado el cicIo de una onda

Ferillldo III Es el tiempo comprenclido entre el comienZ0 y eJ fin de cada cicio (0 entre punros i equivalentes) Se mide en segundos

I i

i

1

i

I ~fJ IV IIM~ V I I1 ii i

Figural 7 Aqui se muestra con una linea el concepto de periodo de la onda

rI

EI sonidoi l FreCililllcia IfI

ts la cantidad de cieIos completos que se producen en la unidad de tiempo Esti reshylacionada con la velocidad de las oscilaciones

E

_~p 1 1 1 _(4Hz) JV~]I-T

I Figura 8 Aquf podemos aprecjar una onda

con una frecuencia de cuatro Hertz

Hertz (Hz)II Es La unidad que mide la frecuencia de una onda Expresa la cantidad de ciclos soshy( bre la unidad de tiempo que es un segundo 100 Hz equivalen a 100 ciclos en un

segundo y 1 KHz (1 Kilo Hertz) represent 1000 ciclos en un segundo

I Sonido

20 Hz 20

Fiuya 9 pound1 rango de audici6n promedio del ser humano va de 20 Hz a 20000 Hz

Wase Indica la posicion del cuerpo en un momento dado (la parte del cicIo transcurrido) con respecto al punto de origen Tambien se utiliza para comparar la posicion de dos ondas entre 51 Se mide en gcados

VElOCIDAD DEL SONIDO FRECUENCIAS PERCIBIDAS

La vel~cidad deIsoliida y~~ja de ltJcuerdo a las EI ser h~fna-no es capaz de percibir fr~cu~nshypropiedades~eL medici etastic) En eJ ~ire es cias eri un rango que va desde 20 Hz hasta 20

de aproximadamente 349 metros sabre seshy KH~ Par debaja de 20 Hz estan las frecuencias gundo lmsJ fa 20deg centigradosJ infrasonicas ysobre 20 KHz las uLt~as6ncas

42 ~~121 ~~ 43

AUDIO DIGITAL

(

~-- V~ V~

~tL6v4-V

FlgpIa 10 Dos ondas de 19ual amplitud y frecuenda desfasadas

Longitud de onda Es la distancia que separa dos picas maximos 0 valles sucesivos de una onda Se mishyde en metros Depende de Ja frecueneiade la onda y de la velocidad del sonido Longitud de onda = velcidad del sonido Ifrecuenda ~ x metros

E I I longilud de onda bx jA A iA i T

Figuva 11bull En esta figura vemos representada por un segmento la longitud de onda

$onidos simples y compiejos Puede hacerse una distincion entre sonidos simples y cOn1plejos Los sonidos simples son los consrhuidos par una sola anda vibratoria (una (mica frecuencia)

=+

EI sonida

tal como ocune con el sonido producido por un diapason Los sonidos compleshyjos estan compuestos par varias frecuencias que se producen simuItaneamente como sucede can la casi totalidad de sonidos de nuestro universo sonora Excepshyto los tonos puros LOdas los sonidos son complejos es decir estan formados por mas de un componente de frecuencia

I

FiguIa 12 Ejemplode dos ondas simultfmeas de igual frecuencia

y amplitud que estan en (ase La sumatoria de ambas da como resUltado

una onda con la misma frecuencla y el dobte de amplitud

Formas de ondas periOdicas y 00 periodicas Es posible diferenciar las ondas sonoras en periodicas y no periodicas (aperiodicalt) En las periodicas sus companenres denominados arm6nicos (0 tambien hipershytonos 0 sobretonos) son freeuencias multiplos enteros (aproximadamente) de 1a frecuencia fundamental d~ modo ral que 1a resultante tambien cs una onda peri6~ dica con altura ronal determinable Los insrrumehtos musicales ranto mel6dicos como armonicos rienen espectros que son armonicos (ver apartado Espectros) Se denomina Frecuenda Fundamental a Primer Arm6nico 11 componente de freshyeuenda mas grave y por 10 general de mayor amplitud de un sonido complejo peshyriOdico Esta freeuencia determina la altura tonal con que es percibido

~a ~~44 45

I I

AUDlO DIGlTAL EI sonido

I I -I-middotmiddot-Imiddotmiddotmiddot~Las ondas no periodicas tienen componentes inarmonicosJ tambien Ilamados par~

dales que no guardan relaeiones de proporci6n entre S1 Este tipo de onda es proshypia de muchos de los instrumentos de percusion y de 10 que genericamente se deshynomina ruidos Por 10 general no es posible detectar en elIas una altura tonal aunque hay algunos insnumentos musicales que producen sonidos inarmonicos en los que sin embargo es posible reconocer una altura tonal precisa De todos moshydos es mas difIcil determinar la altura de un soniclo cuando prevalecen los inarshymonicos sobre los armonicos

I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 r J I I I 1 I I I I I I I I I I

do do wi do ~ ~I ~b ~ re mi ~ ~I ~ ~b si ~

1308 Hz 654 Hz 2616 Hz 5232 Hl 10464 Hz

~ _ ~ _~ JfrqJfr -lt3gt

~~~ - dP

43gt

F6gUYaJ 13 Escala de arm6nicos con los primeros 16 arm6nicos En el ejemplo

se inicia a partir de la nota Do de la segunda octava

(6541 Hz de la escala temperada) Las posiciones 2 4 8 Y16 corresponden

a las notas Do de las sucesivas octavas A la nota Sol 3 6 Y 12 Y aMi 5 y 10

Tabla 1 Serie armonica a partir de una frecuencia fundamental de 200 Hz

I

i~=_Imiddotgt ~~-

ofT ~

F5gMfaJ amp4 Nota Do de la octava central tocada en un piano

y representada mediante un osciJograma en el editor de sonido W8veab

J0l~it~1TI

~ ILi~llj~l v~lr~ r~f~l~~~llr~ ~bull1~lr wy tl I _ _ _L-Imiddot~middot~=u

Figuya 15 Ampfiacion de un fragmento del griJ(ico anterior

en el que se pueden apreciar sucesivos cicos (separados par las barras

verticales) de una onda compleja y periodica como la de un piano

i

Figura 16 Nota Do de la octava central tocada en una guitarra

y representada mediante un oscilograma en ef editor de sonido Wavelab

Notese la diferencja respecto a la forma de la onda del piano

I 1 middot1 I r yen

I bullbullbullbull middotmiddot bull middot middotmiddotmiddotbull 1 flbullbullbullbull bullbullbullbullbullbull ~ V VVJ bull bull bull

f

IV middot~II i I - Ji NI l i Imiddotmiddot 1middotmiddot 1 bull

r Figura 37 Ampliaci6n de un fragmento del grafico anterior donde se observan sucesivos

I ciclos (separados por barras verticales) de una onda compleja y periodica Los componentes

arm6nicos distintos en ef piano y en la guitarra determinan sus formas de onda

I ~ [II ONDAS SUPERPUESTAS

- Cpando doso mas ondas sonoras se superponen se produce ta suma de todas ellas Segun La freshy

ilt cuenda amplitud y fase de cada una se logra una resuLtante donde se observan aumentDs de la

ampUtuderi los segmentos en que predomina la tendencia de las ondas a moverse en una misma ~~~- dlrec~i6n_y tenuaciones donde Las ondas t[enden a equiHbrarse yendo en direcciones contrarias

~ 46 47

usuario
Line
usuario
Pencil

AUDIO DIGITAL

Figura 18 RuidO blanco Sus componentes no se eneuentran organizados en relaej(m a ninguna frecuencia fundamental ni mantienen periodicidad No es poslble distinguir elcos

Espectro El diagrama que expresa en coordenadas carresianas sabre el eje de ordenadas (el eje vertical) las amplitudes y sabre el eje de abseisas (el eje horizontal) las frecuenshycias de los componentes de un sonido se denomina espectro de frecuencia En tl puede deseomponerse de izquierda a dereeha la fundamental de un sonido y toshydos sus componentes a la banda de frecuencias de un ruicio El espectro de un toshy

no puro tie-ne un solo componente

~ I 1

Odb UL _ 2G Hz 20 KHz Frecuencia

FigUra 19 Aqui podemos apreclar et espectro de una onda

sinusoidat Como se ve tiene un unieo eomponente

AmPlitud

LJ120 db

llli I I I I I Freoib

20 KHz Od

20 Hz

FigulJ 20 poundspeetro de un sonido complejo que contiene

una frecuencia fundamental y sus eomponentes armonicos

IJVv

f1 f lbull ~

I f t I I

Ii

1

I 1

i I I I

EI sonido

Si nos basamos en la riqueza de su espectro arm6nico un sonido puede ser percibishydo como mas interesante atractivo 9 variado queorro pobre en cornponentes arshymonicos que puede resultar hueco vado 0 esratico

~ 20 Hz 20KHz

Figua 21 La envolvente espectral une Jos puntos de maxima

amptitud de los componentes arm6nicos en un sondo complejo

Cuanto mayor sea la frecuencia menores intensidades tendran sus componentes

Vemos a continuacion algunos ejemptos que pernllten ilusrrar de que formavarian la freeueneia y la amplitud

AmpitudI

I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F(ecuencia

Figua 22a En esta figura podemos apreciar

un ejemplo de onda trianguJar y su espectro de frecuencias

In ILJL

I

UUlLL 12345678910 Frecuenca

Figura 22b En esta imagen nos encontramos ante un una onda cuadrada

~YeJ~~~~ middotmiddot~middotT

48 49

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I

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AUDIO mGITAL

~~

I I I

I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 3: sonido

AlOIO [lGTAl

En los ejemplos anteriores 10 que cambia es e1 cuerpo que vibra los otros elemenshytos fisicos fundamentales involucrados en el fen6meno sonoro son el aire como meshydio elastico y un recepcor Se consideran sonidos todas aquellas vibradones que el oido humano es capaz de percibir en otra definici6n posible desde el aspecto fisico

Las vibraciones son estudiadas por la-Pisica como movimiento oscHatorio Para exashyminar esre fen6meno es neccsario conocer las caracterisucas propias del movimiento

e MOVIDtiento cs eI desplazamienro de un cuerpo con respecto a un punto QI Movimiento oscilatorio sucede cuando un cuerpo que se desplaza lleva a cabo

un recorrido de ida y vuelta Ademas posee como condici6n detenerse en un punshyta para cambiar de direcci6n

Un ejemplo de movimiemo oscilatorio es el que realizan las hamacas de la plaza Otro ejemplo podria ser eI movimiento dellimpiaparabrisas de un auto EI movimiento de la hamaca y e1 dellimpiaparabrisas son ejemplos de movimientos oscilatorios peri6dishycos que describen trayecrorias de ida y vuelta con intervalos regulares de tiempo Es posible identificar el movimiento que realiza una cuerda de guit~ra al vibrar coshymo un movimiento de tipo oscilatorio La cuerda es tensada y al soltarse inicia su movimiento de ida y vuelta i

1

Es factible hacer una distindon entre movimienlos periodicos y movimientos no ~ I peri6dicos Los primeros se repiten con intetValos isocronos recorriendo los mis- t I mos puntos de su trayectoria ral como pucdcn hacer una hamaca 0 un limpbpara- r

brisas Los no periodicos son los que no manrienen reguladdad [II IlroBlagaciiin [

I Un cuerpo en vibraci6n como par ejemplo la cuerda de una guicarra mueve las I moleculas de aire que estltin en contacro con el 10 que produce cambios en la pre- f I si6n normal del aire Las moleculas del medio elastico vibran en forma de ondas ~ I longitudinales esfericas en el mismo sentido en que avanza e1 sonido Lo hacen f I 1 I mLAS CARACTER[STICAS PROPIAS DEL MOVIMIENTO

~

- _ -middotmiddotS - c __~

I ~lt __ - lt C __gt~J -comerm~~on a middotse-rmiddot_d~ffjd(35p9r~~(j~e~middott3atileif(uegomiddotporlsa~middotcN~0tory~qtije~-de~armiddotrqmiddotU6c-i~~rr~~ --~~~ 1 deLapro p~gad6 n del~()~~j~- ~e~unJa~ey~~-~- ~l m()~i ~ien~~ 9~ ~ eWt8~ ~reJ~cent~9-d~~aJ~~~~~ i~~

middot~i~~r~~~~n[i~~~~Oqh~~~Clfr1~~~t~ti~6~~~~~~i~~~imiddot~~jf~iJ~J~~~~~~~y~a~)i ~- ~ L~ ~ ~ olt__ j ~_ ~ C6-c~i ~b~~middoti~--(~i~) L~~~~L2 __ L~i~tmiddott l~sL~i--S2jpoundii

38 ~Eif411

EI Sonido

creando zonas de compresio~ en las que la presion aumenta -los picos de la onda y zonas de expansion 0 rarefaccion -los valles de La onda- en las que disminuye forman do la onda que se propaga en el medio elastico en rodas las direcciones Por efecto de la elasticidad las moIeculas al cabo regresan a su posici6n original 0

puma de reposo (la propagacion del sonido no las cambia de posicion 10 que se propaga es 13 energia de la onda) Una onda es la que se produce por ejemplo cuando con la mano se agira una cuershyda desde uno de sus extremos mienrras el otro extremo esca sujeto a un punta poundljo La cuerda no avanza es la energla del movimienco de la mana la que se propaga de un extremo al orro de la cuerda Otro ejemplo clisico es el de las ondas causadas por una piedra que cae sobre la superficie en reposo del agua Este ejemplo da una idea mas precisa de como se propagan las ondas en forma concentrica Se denomina onda a la propagaci6n progresiva de energia en un medio Aqul no se hace referenda al desplazamiento de la materia Una comprobaci6n de esto ultishy1110 hacienda uso del ejemplo de la piedra y cl cstanquc es que sl en el agua hubieshyse un objeto flotando este no avanzaria con fa onda sino que por el contrario sushybiria y bajaria de acuerdo al movlmiento del agua

Resistencia A medida que La onda se propaga por el medio elascico su intensidad va disminushyyen do a causa de la tesistencia que opone el propio medio elastico y a la disipaci6n de la energ[a original que puso en movimiento al cuerpo que vibra Cada medio elastico tiene su propia resistencia en fundan de su densidad

Movimiento Sinusoidal El movimiento yibratorio mas sencillo de todos es el producido por el movimienshyto sinusoidal que consiste en un desplazamiento oscilatorio peri6dico tambien conocido como Movimiento Armonico Simple EI valor de analizar el Movimienshyto Armonico Simple esta en que sus caracteristicas y propiedades pueden proyecrarshyse y aplicarse al resto de los sonidos del universo sonoro para comprender controshylar y prededr su componamiento Se rrata de un tipo particular de rnovimiento oscilarorio que recibe_ ese nombre deshybido a que su representaci6n gdfica es similar a la de la curva matemhica corresshypondiente a la funci6n trigonomctrica de seno (una sinusoide representa los valores del seno de un anguJo) Se 10 uriliza como modelo reorico a fines de esrudiar las cashyracteristicas de las ondas sonoras

La hamaca ellimpiaparabrisas y el pendulo son algunos sencillos casos de cuerpos capaces de llevar a cabo movimientos sinusoidales Si por citar un ejemplo claro la bocha de un pendulo pudiese imprimir su movimienro sobre un papel que se desshyplace por debajo de el pendulo en forma perpendicular se podria obtener una reshypresenraci6n granca en forma de sinusoide

KF1sect~ 39

AUDIODlGITAL

p A Punto _ A ~ y

dequmbriD LVV~ TimpDo reposo r ~ _ Valles

Figura 1 Trazado de una onda sobre ejes

cartesianos que representan espacj(l y tiempo

Una vihraci6n generada por un cuerpo que produce un unico movimiento cuyas osshycilaciones varian en el tiempo de forma progresiva y constapte -eS decir un movishymiento sinusoidaI- provoca un sonido que se denomina tono pure Un tonO puro esta constituido por un unico movimienrQ progresivo y constante El sonido generado par algunas flautas puede aproximarse bastante a las caractetistishyGIS del movimiento oscilarorio pelmiddoti6dico El movimiento sinusoidal puro no sc pro~ duee de forma natural sOlo exisce de forma reorica Para comenzar a vibrar cualquier cuerpo debe veneer su propia inercia heeho que produce desviaciones en su fu5e in1shycial (el ataque del sonido) Hamadas distorsiones transitorias 10 que defotma Ja onshyda pura Sin embargo es posible lograr aproximaciones muy preeisas mediante ins~ trumenros electr6nicos(2) Su sanicle es semejante ai-que produce un diapason

Figura 2 Vista de una sinU50ide generada por computadora

en la pantala de un editor de sonido

(2) De todas maneras d parlante que reproduce a lasinusoide pura a1 pasa del estado de repo$o ~ movimienshy

[0 tambien sufre distolSiones transiwrias

rrmr~J

El sonido

Propiedades de las ondas sonoras Tomar como modelo una onda ideal producida por un movimiento sinusoidal (roshynO pure) cuyas condiciones se manrengan eonstantes y no se alteren can eI paso del tiempo nos sera de gran utilidad a fines de estudiar diversos aspectos del sanido que resultan relevantes para comprender correctamenre ese fen6meno ypara poder lleshyvar a caho toda ripo de manipulacion sobre el

lo II EspaciD nglld d onda

~-Ir JI AI ~ VV TIempo

Cicio Frecuencia ~ CicioSegundo Unidad Hertz (Hz)

Figura 3 Amplitud y frecuenca dos aspectos de Ja onda sonora

Elongacion Esla distancia del cuerpo que vibra con respecto a su posicion de reposo en un punshyto cualquiera de su trayectoria

E Elongaciones positivas

8ongaCl6n

~III 1111 1111 1111111 1117 1117 1117 T

Elongaciones negativas

Figura 4 Cada linea vertical representa un punto de eongacion de fa onda

41~L~ 40

AUDIO OIGlfAL

Amlllitud Es la distancia mixima que alcanza un cuerpo al vibrar con respecro a su punta de reposa La amplitud es maYOI cuanto mayor es La fuerza que hace vibrar a1 cuerpo La ampIitud esti vinculada con la intensidad con que se percibe el saniclo

I

~--r--f-------l) J i I I

E

I

Amplilud T

L _ ----~ Figura 5 La amplitlJd de una onda definida par los puntos de maxima eongaci6n

Cicio Cada WlO de los movimientos completos de ida y vuelta que describe un cuerpo que vibra entre puntas equivalentes Cada cielo puede dividirse a partir del punta de crushyce de cero) en dos semiciclos El semicido positivo (dellado superior) corresponde a la zona de compresi6n de la onda y el semiciclo negativo a la zona de refTacci6n

lI E

Cicio 1 1 T~ ~JV V

________1

Figura 6 En esta imagen se ve resaltado el cicIo de una onda

Ferillldo III Es el tiempo comprenclido entre el comienZ0 y eJ fin de cada cicio (0 entre punros i equivalentes) Se mide en segundos

I i

i

1

i

I ~fJ IV IIM~ V I I1 ii i

Figural 7 Aqui se muestra con una linea el concepto de periodo de la onda

rI

EI sonidoi l FreCililllcia IfI

ts la cantidad de cieIos completos que se producen en la unidad de tiempo Esti reshylacionada con la velocidad de las oscilaciones

E

_~p 1 1 1 _(4Hz) JV~]I-T

I Figura 8 Aquf podemos aprecjar una onda

con una frecuencia de cuatro Hertz

Hertz (Hz)II Es La unidad que mide la frecuencia de una onda Expresa la cantidad de ciclos soshy( bre la unidad de tiempo que es un segundo 100 Hz equivalen a 100 ciclos en un

segundo y 1 KHz (1 Kilo Hertz) represent 1000 ciclos en un segundo

I Sonido

20 Hz 20

Fiuya 9 pound1 rango de audici6n promedio del ser humano va de 20 Hz a 20000 Hz

Wase Indica la posicion del cuerpo en un momento dado (la parte del cicIo transcurrido) con respecto al punto de origen Tambien se utiliza para comparar la posicion de dos ondas entre 51 Se mide en gcados

VElOCIDAD DEL SONIDO FRECUENCIAS PERCIBIDAS

La vel~cidad deIsoliida y~~ja de ltJcuerdo a las EI ser h~fna-no es capaz de percibir fr~cu~nshypropiedades~eL medici etastic) En eJ ~ire es cias eri un rango que va desde 20 Hz hasta 20

de aproximadamente 349 metros sabre seshy KH~ Par debaja de 20 Hz estan las frecuencias gundo lmsJ fa 20deg centigradosJ infrasonicas ysobre 20 KHz las uLt~as6ncas

42 ~~121 ~~ 43

AUDIO DIGITAL

(

~-- V~ V~

~tL6v4-V

FlgpIa 10 Dos ondas de 19ual amplitud y frecuenda desfasadas

Longitud de onda Es la distancia que separa dos picas maximos 0 valles sucesivos de una onda Se mishyde en metros Depende de Ja frecueneiade la onda y de la velocidad del sonido Longitud de onda = velcidad del sonido Ifrecuenda ~ x metros

E I I longilud de onda bx jA A iA i T

Figuva 11bull En esta figura vemos representada por un segmento la longitud de onda

$onidos simples y compiejos Puede hacerse una distincion entre sonidos simples y cOn1plejos Los sonidos simples son los consrhuidos par una sola anda vibratoria (una (mica frecuencia)

=+

EI sonida

tal como ocune con el sonido producido por un diapason Los sonidos compleshyjos estan compuestos par varias frecuencias que se producen simuItaneamente como sucede can la casi totalidad de sonidos de nuestro universo sonora Excepshyto los tonos puros LOdas los sonidos son complejos es decir estan formados por mas de un componente de frecuencia

I

FiguIa 12 Ejemplode dos ondas simultfmeas de igual frecuencia

y amplitud que estan en (ase La sumatoria de ambas da como resUltado

una onda con la misma frecuencla y el dobte de amplitud

Formas de ondas periOdicas y 00 periodicas Es posible diferenciar las ondas sonoras en periodicas y no periodicas (aperiodicalt) En las periodicas sus companenres denominados arm6nicos (0 tambien hipershytonos 0 sobretonos) son freeuencias multiplos enteros (aproximadamente) de 1a frecuencia fundamental d~ modo ral que 1a resultante tambien cs una onda peri6~ dica con altura ronal determinable Los insrrumehtos musicales ranto mel6dicos como armonicos rienen espectros que son armonicos (ver apartado Espectros) Se denomina Frecuenda Fundamental a Primer Arm6nico 11 componente de freshyeuenda mas grave y por 10 general de mayor amplitud de un sonido complejo peshyriOdico Esta freeuencia determina la altura tonal con que es percibido

~a ~~44 45

I I

AUDlO DIGlTAL EI sonido

I I -I-middotmiddot-Imiddotmiddotmiddot~Las ondas no periodicas tienen componentes inarmonicosJ tambien Ilamados par~

dales que no guardan relaeiones de proporci6n entre S1 Este tipo de onda es proshypia de muchos de los instrumentos de percusion y de 10 que genericamente se deshynomina ruidos Por 10 general no es posible detectar en elIas una altura tonal aunque hay algunos insnumentos musicales que producen sonidos inarmonicos en los que sin embargo es posible reconocer una altura tonal precisa De todos moshydos es mas difIcil determinar la altura de un soniclo cuando prevalecen los inarshymonicos sobre los armonicos

I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 r J I I I 1 I I I I I I I I I I

do do wi do ~ ~I ~b ~ re mi ~ ~I ~ ~b si ~

1308 Hz 654 Hz 2616 Hz 5232 Hl 10464 Hz

~ _ ~ _~ JfrqJfr -lt3gt

~~~ - dP

43gt

F6gUYaJ 13 Escala de arm6nicos con los primeros 16 arm6nicos En el ejemplo

se inicia a partir de la nota Do de la segunda octava

(6541 Hz de la escala temperada) Las posiciones 2 4 8 Y16 corresponden

a las notas Do de las sucesivas octavas A la nota Sol 3 6 Y 12 Y aMi 5 y 10

Tabla 1 Serie armonica a partir de una frecuencia fundamental de 200 Hz

I

i~=_Imiddotgt ~~-

ofT ~

F5gMfaJ amp4 Nota Do de la octava central tocada en un piano

y representada mediante un osciJograma en el editor de sonido W8veab

J0l~it~1TI

~ ILi~llj~l v~lr~ r~f~l~~~llr~ ~bull1~lr wy tl I _ _ _L-Imiddot~middot~=u

Figuya 15 Ampfiacion de un fragmento del griJ(ico anterior

en el que se pueden apreciar sucesivos cicos (separados par las barras

verticales) de una onda compleja y periodica como la de un piano

i

Figura 16 Nota Do de la octava central tocada en una guitarra

y representada mediante un oscilograma en ef editor de sonido Wavelab

Notese la diferencja respecto a la forma de la onda del piano

I 1 middot1 I r yen

I bullbullbullbull middotmiddot bull middot middotmiddotmiddotbull 1 flbullbullbullbull bullbullbullbullbullbull ~ V VVJ bull bull bull

f

IV middot~II i I - Ji NI l i Imiddotmiddot 1middotmiddot 1 bull

r Figura 37 Ampliaci6n de un fragmento del grafico anterior donde se observan sucesivos

I ciclos (separados por barras verticales) de una onda compleja y periodica Los componentes

arm6nicos distintos en ef piano y en la guitarra determinan sus formas de onda

I ~ [II ONDAS SUPERPUESTAS

- Cpando doso mas ondas sonoras se superponen se produce ta suma de todas ellas Segun La freshy

ilt cuenda amplitud y fase de cada una se logra una resuLtante donde se observan aumentDs de la

ampUtuderi los segmentos en que predomina la tendencia de las ondas a moverse en una misma ~~~- dlrec~i6n_y tenuaciones donde Las ondas t[enden a equiHbrarse yendo en direcciones contrarias

~ 46 47

usuario
Line
usuario
Pencil

AUDIO DIGITAL

Figura 18 RuidO blanco Sus componentes no se eneuentran organizados en relaej(m a ninguna frecuencia fundamental ni mantienen periodicidad No es poslble distinguir elcos

Espectro El diagrama que expresa en coordenadas carresianas sabre el eje de ordenadas (el eje vertical) las amplitudes y sabre el eje de abseisas (el eje horizontal) las frecuenshycias de los componentes de un sonido se denomina espectro de frecuencia En tl puede deseomponerse de izquierda a dereeha la fundamental de un sonido y toshydos sus componentes a la banda de frecuencias de un ruicio El espectro de un toshy

no puro tie-ne un solo componente

~ I 1

Odb UL _ 2G Hz 20 KHz Frecuencia

FigUra 19 Aqui podemos apreclar et espectro de una onda

sinusoidat Como se ve tiene un unieo eomponente

AmPlitud

LJ120 db

llli I I I I I Freoib

20 KHz Od

20 Hz

FigulJ 20 poundspeetro de un sonido complejo que contiene

una frecuencia fundamental y sus eomponentes armonicos

IJVv

f1 f lbull ~

I f t I I

Ii

1

I 1

i I I I

EI sonido

Si nos basamos en la riqueza de su espectro arm6nico un sonido puede ser percibishydo como mas interesante atractivo 9 variado queorro pobre en cornponentes arshymonicos que puede resultar hueco vado 0 esratico

~ 20 Hz 20KHz

Figua 21 La envolvente espectral une Jos puntos de maxima

amptitud de los componentes arm6nicos en un sondo complejo

Cuanto mayor sea la frecuencia menores intensidades tendran sus componentes

Vemos a continuacion algunos ejemptos que pernllten ilusrrar de que formavarian la freeueneia y la amplitud

AmpitudI

I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F(ecuencia

Figua 22a En esta figura podemos apreciar

un ejemplo de onda trianguJar y su espectro de frecuencias

In ILJL

I

UUlLL 12345678910 Frecuenca

Figura 22b En esta imagen nos encontramos ante un una onda cuadrada

~YeJ~~~~ middotmiddot~middotT

48 49

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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AUDIO mGITAL

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 4: sonido

AUDIODlGITAL

p A Punto _ A ~ y

dequmbriD LVV~ TimpDo reposo r ~ _ Valles

Figura 1 Trazado de una onda sobre ejes

cartesianos que representan espacj(l y tiempo

Una vihraci6n generada por un cuerpo que produce un unico movimiento cuyas osshycilaciones varian en el tiempo de forma progresiva y constapte -eS decir un movishymiento sinusoidaI- provoca un sonido que se denomina tono pure Un tonO puro esta constituido por un unico movimienrQ progresivo y constante El sonido generado par algunas flautas puede aproximarse bastante a las caractetistishyGIS del movimiento oscilarorio pelmiddoti6dico El movimiento sinusoidal puro no sc pro~ duee de forma natural sOlo exisce de forma reorica Para comenzar a vibrar cualquier cuerpo debe veneer su propia inercia heeho que produce desviaciones en su fu5e in1shycial (el ataque del sonido) Hamadas distorsiones transitorias 10 que defotma Ja onshyda pura Sin embargo es posible lograr aproximaciones muy preeisas mediante ins~ trumenros electr6nicos(2) Su sanicle es semejante ai-que produce un diapason

Figura 2 Vista de una sinU50ide generada por computadora

en la pantala de un editor de sonido

(2) De todas maneras d parlante que reproduce a lasinusoide pura a1 pasa del estado de repo$o ~ movimienshy

[0 tambien sufre distolSiones transiwrias

rrmr~J

El sonido

Propiedades de las ondas sonoras Tomar como modelo una onda ideal producida por un movimiento sinusoidal (roshynO pure) cuyas condiciones se manrengan eonstantes y no se alteren can eI paso del tiempo nos sera de gran utilidad a fines de estudiar diversos aspectos del sanido que resultan relevantes para comprender correctamenre ese fen6meno ypara poder lleshyvar a caho toda ripo de manipulacion sobre el

lo II EspaciD nglld d onda

~-Ir JI AI ~ VV TIempo

Cicio Frecuencia ~ CicioSegundo Unidad Hertz (Hz)

Figura 3 Amplitud y frecuenca dos aspectos de Ja onda sonora

Elongacion Esla distancia del cuerpo que vibra con respecto a su posicion de reposo en un punshyto cualquiera de su trayectoria

E Elongaciones positivas

8ongaCl6n

~III 1111 1111 1111111 1117 1117 1117 T

Elongaciones negativas

Figura 4 Cada linea vertical representa un punto de eongacion de fa onda

41~L~ 40

AUDIO OIGlfAL

Amlllitud Es la distancia mixima que alcanza un cuerpo al vibrar con respecro a su punta de reposa La amplitud es maYOI cuanto mayor es La fuerza que hace vibrar a1 cuerpo La ampIitud esti vinculada con la intensidad con que se percibe el saniclo

I

~--r--f-------l) J i I I

E

I

Amplilud T

L _ ----~ Figura 5 La amplitlJd de una onda definida par los puntos de maxima eongaci6n

Cicio Cada WlO de los movimientos completos de ida y vuelta que describe un cuerpo que vibra entre puntas equivalentes Cada cielo puede dividirse a partir del punta de crushyce de cero) en dos semiciclos El semicido positivo (dellado superior) corresponde a la zona de compresi6n de la onda y el semiciclo negativo a la zona de refTacci6n

lI E

Cicio 1 1 T~ ~JV V

________1

Figura 6 En esta imagen se ve resaltado el cicIo de una onda

Ferillldo III Es el tiempo comprenclido entre el comienZ0 y eJ fin de cada cicio (0 entre punros i equivalentes) Se mide en segundos

I i

i

1

i

I ~fJ IV IIM~ V I I1 ii i

Figural 7 Aqui se muestra con una linea el concepto de periodo de la onda

rI

EI sonidoi l FreCililllcia IfI

ts la cantidad de cieIos completos que se producen en la unidad de tiempo Esti reshylacionada con la velocidad de las oscilaciones

E

_~p 1 1 1 _(4Hz) JV~]I-T

I Figura 8 Aquf podemos aprecjar una onda

con una frecuencia de cuatro Hertz

Hertz (Hz)II Es La unidad que mide la frecuencia de una onda Expresa la cantidad de ciclos soshy( bre la unidad de tiempo que es un segundo 100 Hz equivalen a 100 ciclos en un

segundo y 1 KHz (1 Kilo Hertz) represent 1000 ciclos en un segundo

I Sonido

20 Hz 20

Fiuya 9 pound1 rango de audici6n promedio del ser humano va de 20 Hz a 20000 Hz

Wase Indica la posicion del cuerpo en un momento dado (la parte del cicIo transcurrido) con respecto al punto de origen Tambien se utiliza para comparar la posicion de dos ondas entre 51 Se mide en gcados

VElOCIDAD DEL SONIDO FRECUENCIAS PERCIBIDAS

La vel~cidad deIsoliida y~~ja de ltJcuerdo a las EI ser h~fna-no es capaz de percibir fr~cu~nshypropiedades~eL medici etastic) En eJ ~ire es cias eri un rango que va desde 20 Hz hasta 20

de aproximadamente 349 metros sabre seshy KH~ Par debaja de 20 Hz estan las frecuencias gundo lmsJ fa 20deg centigradosJ infrasonicas ysobre 20 KHz las uLt~as6ncas

42 ~~121 ~~ 43

AUDIO DIGITAL

(

~-- V~ V~

~tL6v4-V

FlgpIa 10 Dos ondas de 19ual amplitud y frecuenda desfasadas

Longitud de onda Es la distancia que separa dos picas maximos 0 valles sucesivos de una onda Se mishyde en metros Depende de Ja frecueneiade la onda y de la velocidad del sonido Longitud de onda = velcidad del sonido Ifrecuenda ~ x metros

E I I longilud de onda bx jA A iA i T

Figuva 11bull En esta figura vemos representada por un segmento la longitud de onda

$onidos simples y compiejos Puede hacerse una distincion entre sonidos simples y cOn1plejos Los sonidos simples son los consrhuidos par una sola anda vibratoria (una (mica frecuencia)

=+

EI sonida

tal como ocune con el sonido producido por un diapason Los sonidos compleshyjos estan compuestos par varias frecuencias que se producen simuItaneamente como sucede can la casi totalidad de sonidos de nuestro universo sonora Excepshyto los tonos puros LOdas los sonidos son complejos es decir estan formados por mas de un componente de frecuencia

I

FiguIa 12 Ejemplode dos ondas simultfmeas de igual frecuencia

y amplitud que estan en (ase La sumatoria de ambas da como resUltado

una onda con la misma frecuencla y el dobte de amplitud

Formas de ondas periOdicas y 00 periodicas Es posible diferenciar las ondas sonoras en periodicas y no periodicas (aperiodicalt) En las periodicas sus companenres denominados arm6nicos (0 tambien hipershytonos 0 sobretonos) son freeuencias multiplos enteros (aproximadamente) de 1a frecuencia fundamental d~ modo ral que 1a resultante tambien cs una onda peri6~ dica con altura ronal determinable Los insrrumehtos musicales ranto mel6dicos como armonicos rienen espectros que son armonicos (ver apartado Espectros) Se denomina Frecuenda Fundamental a Primer Arm6nico 11 componente de freshyeuenda mas grave y por 10 general de mayor amplitud de un sonido complejo peshyriOdico Esta freeuencia determina la altura tonal con que es percibido

~a ~~44 45

I I

AUDlO DIGlTAL EI sonido

I I -I-middotmiddot-Imiddotmiddotmiddot~Las ondas no periodicas tienen componentes inarmonicosJ tambien Ilamados par~

dales que no guardan relaeiones de proporci6n entre S1 Este tipo de onda es proshypia de muchos de los instrumentos de percusion y de 10 que genericamente se deshynomina ruidos Por 10 general no es posible detectar en elIas una altura tonal aunque hay algunos insnumentos musicales que producen sonidos inarmonicos en los que sin embargo es posible reconocer una altura tonal precisa De todos moshydos es mas difIcil determinar la altura de un soniclo cuando prevalecen los inarshymonicos sobre los armonicos

I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 r J I I I 1 I I I I I I I I I I

do do wi do ~ ~I ~b ~ re mi ~ ~I ~ ~b si ~

1308 Hz 654 Hz 2616 Hz 5232 Hl 10464 Hz

~ _ ~ _~ JfrqJfr -lt3gt

~~~ - dP

43gt

F6gUYaJ 13 Escala de arm6nicos con los primeros 16 arm6nicos En el ejemplo

se inicia a partir de la nota Do de la segunda octava

(6541 Hz de la escala temperada) Las posiciones 2 4 8 Y16 corresponden

a las notas Do de las sucesivas octavas A la nota Sol 3 6 Y 12 Y aMi 5 y 10

Tabla 1 Serie armonica a partir de una frecuencia fundamental de 200 Hz

I

i~=_Imiddotgt ~~-

ofT ~

F5gMfaJ amp4 Nota Do de la octava central tocada en un piano

y representada mediante un osciJograma en el editor de sonido W8veab

J0l~it~1TI

~ ILi~llj~l v~lr~ r~f~l~~~llr~ ~bull1~lr wy tl I _ _ _L-Imiddot~middot~=u

Figuya 15 Ampfiacion de un fragmento del griJ(ico anterior

en el que se pueden apreciar sucesivos cicos (separados par las barras

verticales) de una onda compleja y periodica como la de un piano

i

Figura 16 Nota Do de la octava central tocada en una guitarra

y representada mediante un oscilograma en ef editor de sonido Wavelab

Notese la diferencja respecto a la forma de la onda del piano

I 1 middot1 I r yen

I bullbullbullbull middotmiddot bull middot middotmiddotmiddotbull 1 flbullbullbullbull bullbullbullbullbullbull ~ V VVJ bull bull bull

f

IV middot~II i I - Ji NI l i Imiddotmiddot 1middotmiddot 1 bull

r Figura 37 Ampliaci6n de un fragmento del grafico anterior donde se observan sucesivos

I ciclos (separados por barras verticales) de una onda compleja y periodica Los componentes

arm6nicos distintos en ef piano y en la guitarra determinan sus formas de onda

I ~ [II ONDAS SUPERPUESTAS

- Cpando doso mas ondas sonoras se superponen se produce ta suma de todas ellas Segun La freshy

ilt cuenda amplitud y fase de cada una se logra una resuLtante donde se observan aumentDs de la

ampUtuderi los segmentos en que predomina la tendencia de las ondas a moverse en una misma ~~~- dlrec~i6n_y tenuaciones donde Las ondas t[enden a equiHbrarse yendo en direcciones contrarias

~ 46 47

usuario
Line
usuario
Pencil

AUDIO DIGITAL

Figura 18 RuidO blanco Sus componentes no se eneuentran organizados en relaej(m a ninguna frecuencia fundamental ni mantienen periodicidad No es poslble distinguir elcos

Espectro El diagrama que expresa en coordenadas carresianas sabre el eje de ordenadas (el eje vertical) las amplitudes y sabre el eje de abseisas (el eje horizontal) las frecuenshycias de los componentes de un sonido se denomina espectro de frecuencia En tl puede deseomponerse de izquierda a dereeha la fundamental de un sonido y toshydos sus componentes a la banda de frecuencias de un ruicio El espectro de un toshy

no puro tie-ne un solo componente

~ I 1

Odb UL _ 2G Hz 20 KHz Frecuencia

FigUra 19 Aqui podemos apreclar et espectro de una onda

sinusoidat Como se ve tiene un unieo eomponente

AmPlitud

LJ120 db

llli I I I I I Freoib

20 KHz Od

20 Hz

FigulJ 20 poundspeetro de un sonido complejo que contiene

una frecuencia fundamental y sus eomponentes armonicos

IJVv

f1 f lbull ~

I f t I I

Ii

1

I 1

i I I I

EI sonido

Si nos basamos en la riqueza de su espectro arm6nico un sonido puede ser percibishydo como mas interesante atractivo 9 variado queorro pobre en cornponentes arshymonicos que puede resultar hueco vado 0 esratico

~ 20 Hz 20KHz

Figua 21 La envolvente espectral une Jos puntos de maxima

amptitud de los componentes arm6nicos en un sondo complejo

Cuanto mayor sea la frecuencia menores intensidades tendran sus componentes

Vemos a continuacion algunos ejemptos que pernllten ilusrrar de que formavarian la freeueneia y la amplitud

AmpitudI

I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F(ecuencia

Figua 22a En esta figura podemos apreciar

un ejemplo de onda trianguJar y su espectro de frecuencias

In ILJL

I

UUlLL 12345678910 Frecuenca

Figura 22b En esta imagen nos encontramos ante un una onda cuadrada

~YeJ~~~~ middotmiddot~middotT

48 49

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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I

~

AUDIO mGITAL

~~

I I I

I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 5: sonido

AUDIO OIGlfAL

Amlllitud Es la distancia mixima que alcanza un cuerpo al vibrar con respecro a su punta de reposa La amplitud es maYOI cuanto mayor es La fuerza que hace vibrar a1 cuerpo La ampIitud esti vinculada con la intensidad con que se percibe el saniclo

I

~--r--f-------l) J i I I

E

I

Amplilud T

L _ ----~ Figura 5 La amplitlJd de una onda definida par los puntos de maxima eongaci6n

Cicio Cada WlO de los movimientos completos de ida y vuelta que describe un cuerpo que vibra entre puntas equivalentes Cada cielo puede dividirse a partir del punta de crushyce de cero) en dos semiciclos El semicido positivo (dellado superior) corresponde a la zona de compresi6n de la onda y el semiciclo negativo a la zona de refTacci6n

lI E

Cicio 1 1 T~ ~JV V

________1

Figura 6 En esta imagen se ve resaltado el cicIo de una onda

Ferillldo III Es el tiempo comprenclido entre el comienZ0 y eJ fin de cada cicio (0 entre punros i equivalentes) Se mide en segundos

I i

i

1

i

I ~fJ IV IIM~ V I I1 ii i

Figural 7 Aqui se muestra con una linea el concepto de periodo de la onda

rI

EI sonidoi l FreCililllcia IfI

ts la cantidad de cieIos completos que se producen en la unidad de tiempo Esti reshylacionada con la velocidad de las oscilaciones

E

_~p 1 1 1 _(4Hz) JV~]I-T

I Figura 8 Aquf podemos aprecjar una onda

con una frecuencia de cuatro Hertz

Hertz (Hz)II Es La unidad que mide la frecuencia de una onda Expresa la cantidad de ciclos soshy( bre la unidad de tiempo que es un segundo 100 Hz equivalen a 100 ciclos en un

segundo y 1 KHz (1 Kilo Hertz) represent 1000 ciclos en un segundo

I Sonido

20 Hz 20

Fiuya 9 pound1 rango de audici6n promedio del ser humano va de 20 Hz a 20000 Hz

Wase Indica la posicion del cuerpo en un momento dado (la parte del cicIo transcurrido) con respecto al punto de origen Tambien se utiliza para comparar la posicion de dos ondas entre 51 Se mide en gcados

VElOCIDAD DEL SONIDO FRECUENCIAS PERCIBIDAS

La vel~cidad deIsoliida y~~ja de ltJcuerdo a las EI ser h~fna-no es capaz de percibir fr~cu~nshypropiedades~eL medici etastic) En eJ ~ire es cias eri un rango que va desde 20 Hz hasta 20

de aproximadamente 349 metros sabre seshy KH~ Par debaja de 20 Hz estan las frecuencias gundo lmsJ fa 20deg centigradosJ infrasonicas ysobre 20 KHz las uLt~as6ncas

42 ~~121 ~~ 43

AUDIO DIGITAL

(

~-- V~ V~

~tL6v4-V

FlgpIa 10 Dos ondas de 19ual amplitud y frecuenda desfasadas

Longitud de onda Es la distancia que separa dos picas maximos 0 valles sucesivos de una onda Se mishyde en metros Depende de Ja frecueneiade la onda y de la velocidad del sonido Longitud de onda = velcidad del sonido Ifrecuenda ~ x metros

E I I longilud de onda bx jA A iA i T

Figuva 11bull En esta figura vemos representada por un segmento la longitud de onda

$onidos simples y compiejos Puede hacerse una distincion entre sonidos simples y cOn1plejos Los sonidos simples son los consrhuidos par una sola anda vibratoria (una (mica frecuencia)

=+

EI sonida

tal como ocune con el sonido producido por un diapason Los sonidos compleshyjos estan compuestos par varias frecuencias que se producen simuItaneamente como sucede can la casi totalidad de sonidos de nuestro universo sonora Excepshyto los tonos puros LOdas los sonidos son complejos es decir estan formados por mas de un componente de frecuencia

I

FiguIa 12 Ejemplode dos ondas simultfmeas de igual frecuencia

y amplitud que estan en (ase La sumatoria de ambas da como resUltado

una onda con la misma frecuencla y el dobte de amplitud

Formas de ondas periOdicas y 00 periodicas Es posible diferenciar las ondas sonoras en periodicas y no periodicas (aperiodicalt) En las periodicas sus companenres denominados arm6nicos (0 tambien hipershytonos 0 sobretonos) son freeuencias multiplos enteros (aproximadamente) de 1a frecuencia fundamental d~ modo ral que 1a resultante tambien cs una onda peri6~ dica con altura ronal determinable Los insrrumehtos musicales ranto mel6dicos como armonicos rienen espectros que son armonicos (ver apartado Espectros) Se denomina Frecuenda Fundamental a Primer Arm6nico 11 componente de freshyeuenda mas grave y por 10 general de mayor amplitud de un sonido complejo peshyriOdico Esta freeuencia determina la altura tonal con que es percibido

~a ~~44 45

I I

AUDlO DIGlTAL EI sonido

I I -I-middotmiddot-Imiddotmiddotmiddot~Las ondas no periodicas tienen componentes inarmonicosJ tambien Ilamados par~

dales que no guardan relaeiones de proporci6n entre S1 Este tipo de onda es proshypia de muchos de los instrumentos de percusion y de 10 que genericamente se deshynomina ruidos Por 10 general no es posible detectar en elIas una altura tonal aunque hay algunos insnumentos musicales que producen sonidos inarmonicos en los que sin embargo es posible reconocer una altura tonal precisa De todos moshydos es mas difIcil determinar la altura de un soniclo cuando prevalecen los inarshymonicos sobre los armonicos

I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 r J I I I 1 I I I I I I I I I I

do do wi do ~ ~I ~b ~ re mi ~ ~I ~ ~b si ~

1308 Hz 654 Hz 2616 Hz 5232 Hl 10464 Hz

~ _ ~ _~ JfrqJfr -lt3gt

~~~ - dP

43gt

F6gUYaJ 13 Escala de arm6nicos con los primeros 16 arm6nicos En el ejemplo

se inicia a partir de la nota Do de la segunda octava

(6541 Hz de la escala temperada) Las posiciones 2 4 8 Y16 corresponden

a las notas Do de las sucesivas octavas A la nota Sol 3 6 Y 12 Y aMi 5 y 10

Tabla 1 Serie armonica a partir de una frecuencia fundamental de 200 Hz

I

i~=_Imiddotgt ~~-

ofT ~

F5gMfaJ amp4 Nota Do de la octava central tocada en un piano

y representada mediante un osciJograma en el editor de sonido W8veab

J0l~it~1TI

~ ILi~llj~l v~lr~ r~f~l~~~llr~ ~bull1~lr wy tl I _ _ _L-Imiddot~middot~=u

Figuya 15 Ampfiacion de un fragmento del griJ(ico anterior

en el que se pueden apreciar sucesivos cicos (separados par las barras

verticales) de una onda compleja y periodica como la de un piano

i

Figura 16 Nota Do de la octava central tocada en una guitarra

y representada mediante un oscilograma en ef editor de sonido Wavelab

Notese la diferencja respecto a la forma de la onda del piano

I 1 middot1 I r yen

I bullbullbullbull middotmiddot bull middot middotmiddotmiddotbull 1 flbullbullbullbull bullbullbullbullbullbull ~ V VVJ bull bull bull

f

IV middot~II i I - Ji NI l i Imiddotmiddot 1middotmiddot 1 bull

r Figura 37 Ampliaci6n de un fragmento del grafico anterior donde se observan sucesivos

I ciclos (separados por barras verticales) de una onda compleja y periodica Los componentes

arm6nicos distintos en ef piano y en la guitarra determinan sus formas de onda

I ~ [II ONDAS SUPERPUESTAS

- Cpando doso mas ondas sonoras se superponen se produce ta suma de todas ellas Segun La freshy

ilt cuenda amplitud y fase de cada una se logra una resuLtante donde se observan aumentDs de la

ampUtuderi los segmentos en que predomina la tendencia de las ondas a moverse en una misma ~~~- dlrec~i6n_y tenuaciones donde Las ondas t[enden a equiHbrarse yendo en direcciones contrarias

~ 46 47

usuario
Line
usuario
Pencil

AUDIO DIGITAL

Figura 18 RuidO blanco Sus componentes no se eneuentran organizados en relaej(m a ninguna frecuencia fundamental ni mantienen periodicidad No es poslble distinguir elcos

Espectro El diagrama que expresa en coordenadas carresianas sabre el eje de ordenadas (el eje vertical) las amplitudes y sabre el eje de abseisas (el eje horizontal) las frecuenshycias de los componentes de un sonido se denomina espectro de frecuencia En tl puede deseomponerse de izquierda a dereeha la fundamental de un sonido y toshydos sus componentes a la banda de frecuencias de un ruicio El espectro de un toshy

no puro tie-ne un solo componente

~ I 1

Odb UL _ 2G Hz 20 KHz Frecuencia

FigUra 19 Aqui podemos apreclar et espectro de una onda

sinusoidat Como se ve tiene un unieo eomponente

AmPlitud

LJ120 db

llli I I I I I Freoib

20 KHz Od

20 Hz

FigulJ 20 poundspeetro de un sonido complejo que contiene

una frecuencia fundamental y sus eomponentes armonicos

IJVv

f1 f lbull ~

I f t I I

Ii

1

I 1

i I I I

EI sonido

Si nos basamos en la riqueza de su espectro arm6nico un sonido puede ser percibishydo como mas interesante atractivo 9 variado queorro pobre en cornponentes arshymonicos que puede resultar hueco vado 0 esratico

~ 20 Hz 20KHz

Figua 21 La envolvente espectral une Jos puntos de maxima

amptitud de los componentes arm6nicos en un sondo complejo

Cuanto mayor sea la frecuencia menores intensidades tendran sus componentes

Vemos a continuacion algunos ejemptos que pernllten ilusrrar de que formavarian la freeueneia y la amplitud

AmpitudI

I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F(ecuencia

Figua 22a En esta figura podemos apreciar

un ejemplo de onda trianguJar y su espectro de frecuencias

In ILJL

I

UUlLL 12345678910 Frecuenca

Figura 22b En esta imagen nos encontramos ante un una onda cuadrada

~YeJ~~~~ middotmiddot~middotT

48 49

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

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llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

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middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 6: sonido

AUDIO DIGITAL

(

~-- V~ V~

~tL6v4-V

FlgpIa 10 Dos ondas de 19ual amplitud y frecuenda desfasadas

Longitud de onda Es la distancia que separa dos picas maximos 0 valles sucesivos de una onda Se mishyde en metros Depende de Ja frecueneiade la onda y de la velocidad del sonido Longitud de onda = velcidad del sonido Ifrecuenda ~ x metros

E I I longilud de onda bx jA A iA i T

Figuva 11bull En esta figura vemos representada por un segmento la longitud de onda

$onidos simples y compiejos Puede hacerse una distincion entre sonidos simples y cOn1plejos Los sonidos simples son los consrhuidos par una sola anda vibratoria (una (mica frecuencia)

=+

EI sonida

tal como ocune con el sonido producido por un diapason Los sonidos compleshyjos estan compuestos par varias frecuencias que se producen simuItaneamente como sucede can la casi totalidad de sonidos de nuestro universo sonora Excepshyto los tonos puros LOdas los sonidos son complejos es decir estan formados por mas de un componente de frecuencia

I

FiguIa 12 Ejemplode dos ondas simultfmeas de igual frecuencia

y amplitud que estan en (ase La sumatoria de ambas da como resUltado

una onda con la misma frecuencla y el dobte de amplitud

Formas de ondas periOdicas y 00 periodicas Es posible diferenciar las ondas sonoras en periodicas y no periodicas (aperiodicalt) En las periodicas sus companenres denominados arm6nicos (0 tambien hipershytonos 0 sobretonos) son freeuencias multiplos enteros (aproximadamente) de 1a frecuencia fundamental d~ modo ral que 1a resultante tambien cs una onda peri6~ dica con altura ronal determinable Los insrrumehtos musicales ranto mel6dicos como armonicos rienen espectros que son armonicos (ver apartado Espectros) Se denomina Frecuenda Fundamental a Primer Arm6nico 11 componente de freshyeuenda mas grave y por 10 general de mayor amplitud de un sonido complejo peshyriOdico Esta freeuencia determina la altura tonal con que es percibido

~a ~~44 45

I I

AUDlO DIGlTAL EI sonido

I I -I-middotmiddot-Imiddotmiddotmiddot~Las ondas no periodicas tienen componentes inarmonicosJ tambien Ilamados par~

dales que no guardan relaeiones de proporci6n entre S1 Este tipo de onda es proshypia de muchos de los instrumentos de percusion y de 10 que genericamente se deshynomina ruidos Por 10 general no es posible detectar en elIas una altura tonal aunque hay algunos insnumentos musicales que producen sonidos inarmonicos en los que sin embargo es posible reconocer una altura tonal precisa De todos moshydos es mas difIcil determinar la altura de un soniclo cuando prevalecen los inarshymonicos sobre los armonicos

I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 r J I I I 1 I I I I I I I I I I

do do wi do ~ ~I ~b ~ re mi ~ ~I ~ ~b si ~

1308 Hz 654 Hz 2616 Hz 5232 Hl 10464 Hz

~ _ ~ _~ JfrqJfr -lt3gt

~~~ - dP

43gt

F6gUYaJ 13 Escala de arm6nicos con los primeros 16 arm6nicos En el ejemplo

se inicia a partir de la nota Do de la segunda octava

(6541 Hz de la escala temperada) Las posiciones 2 4 8 Y16 corresponden

a las notas Do de las sucesivas octavas A la nota Sol 3 6 Y 12 Y aMi 5 y 10

Tabla 1 Serie armonica a partir de una frecuencia fundamental de 200 Hz

I

i~=_Imiddotgt ~~-

ofT ~

F5gMfaJ amp4 Nota Do de la octava central tocada en un piano

y representada mediante un osciJograma en el editor de sonido W8veab

J0l~it~1TI

~ ILi~llj~l v~lr~ r~f~l~~~llr~ ~bull1~lr wy tl I _ _ _L-Imiddot~middot~=u

Figuya 15 Ampfiacion de un fragmento del griJ(ico anterior

en el que se pueden apreciar sucesivos cicos (separados par las barras

verticales) de una onda compleja y periodica como la de un piano

i

Figura 16 Nota Do de la octava central tocada en una guitarra

y representada mediante un oscilograma en ef editor de sonido Wavelab

Notese la diferencja respecto a la forma de la onda del piano

I 1 middot1 I r yen

I bullbullbullbull middotmiddot bull middot middotmiddotmiddotbull 1 flbullbullbullbull bullbullbullbullbullbull ~ V VVJ bull bull bull

f

IV middot~II i I - Ji NI l i Imiddotmiddot 1middotmiddot 1 bull

r Figura 37 Ampliaci6n de un fragmento del grafico anterior donde se observan sucesivos

I ciclos (separados por barras verticales) de una onda compleja y periodica Los componentes

arm6nicos distintos en ef piano y en la guitarra determinan sus formas de onda

I ~ [II ONDAS SUPERPUESTAS

- Cpando doso mas ondas sonoras se superponen se produce ta suma de todas ellas Segun La freshy

ilt cuenda amplitud y fase de cada una se logra una resuLtante donde se observan aumentDs de la

ampUtuderi los segmentos en que predomina la tendencia de las ondas a moverse en una misma ~~~- dlrec~i6n_y tenuaciones donde Las ondas t[enden a equiHbrarse yendo en direcciones contrarias

~ 46 47

usuario
Line
usuario
Pencil

AUDIO DIGITAL

Figura 18 RuidO blanco Sus componentes no se eneuentran organizados en relaej(m a ninguna frecuencia fundamental ni mantienen periodicidad No es poslble distinguir elcos

Espectro El diagrama que expresa en coordenadas carresianas sabre el eje de ordenadas (el eje vertical) las amplitudes y sabre el eje de abseisas (el eje horizontal) las frecuenshycias de los componentes de un sonido se denomina espectro de frecuencia En tl puede deseomponerse de izquierda a dereeha la fundamental de un sonido y toshydos sus componentes a la banda de frecuencias de un ruicio El espectro de un toshy

no puro tie-ne un solo componente

~ I 1

Odb UL _ 2G Hz 20 KHz Frecuencia

FigUra 19 Aqui podemos apreclar et espectro de una onda

sinusoidat Como se ve tiene un unieo eomponente

AmPlitud

LJ120 db

llli I I I I I Freoib

20 KHz Od

20 Hz

FigulJ 20 poundspeetro de un sonido complejo que contiene

una frecuencia fundamental y sus eomponentes armonicos

IJVv

f1 f lbull ~

I f t I I

Ii

1

I 1

i I I I

EI sonido

Si nos basamos en la riqueza de su espectro arm6nico un sonido puede ser percibishydo como mas interesante atractivo 9 variado queorro pobre en cornponentes arshymonicos que puede resultar hueco vado 0 esratico

~ 20 Hz 20KHz

Figua 21 La envolvente espectral une Jos puntos de maxima

amptitud de los componentes arm6nicos en un sondo complejo

Cuanto mayor sea la frecuencia menores intensidades tendran sus componentes

Vemos a continuacion algunos ejemptos que pernllten ilusrrar de que formavarian la freeueneia y la amplitud

AmpitudI

I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F(ecuencia

Figua 22a En esta figura podemos apreciar

un ejemplo de onda trianguJar y su espectro de frecuencias

In ILJL

I

UUlLL 12345678910 Frecuenca

Figura 22b En esta imagen nos encontramos ante un una onda cuadrada

~YeJ~~~~ middotmiddot~middotT

48 49

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

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aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

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llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 7: sonido

I I

AUDlO DIGlTAL EI sonido

I I -I-middotmiddot-Imiddotmiddotmiddot~Las ondas no periodicas tienen componentes inarmonicosJ tambien Ilamados par~

dales que no guardan relaeiones de proporci6n entre S1 Este tipo de onda es proshypia de muchos de los instrumentos de percusion y de 10 que genericamente se deshynomina ruidos Por 10 general no es posible detectar en elIas una altura tonal aunque hay algunos insnumentos musicales que producen sonidos inarmonicos en los que sin embargo es posible reconocer una altura tonal precisa De todos moshydos es mas difIcil determinar la altura de un soniclo cuando prevalecen los inarshymonicos sobre los armonicos

I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 r J I I I 1 I I I I I I I I I I

do do wi do ~ ~I ~b ~ re mi ~ ~I ~ ~b si ~

1308 Hz 654 Hz 2616 Hz 5232 Hl 10464 Hz

~ _ ~ _~ JfrqJfr -lt3gt

~~~ - dP

43gt

F6gUYaJ 13 Escala de arm6nicos con los primeros 16 arm6nicos En el ejemplo

se inicia a partir de la nota Do de la segunda octava

(6541 Hz de la escala temperada) Las posiciones 2 4 8 Y16 corresponden

a las notas Do de las sucesivas octavas A la nota Sol 3 6 Y 12 Y aMi 5 y 10

Tabla 1 Serie armonica a partir de una frecuencia fundamental de 200 Hz

I

i~=_Imiddotgt ~~-

ofT ~

F5gMfaJ amp4 Nota Do de la octava central tocada en un piano

y representada mediante un osciJograma en el editor de sonido W8veab

J0l~it~1TI

~ ILi~llj~l v~lr~ r~f~l~~~llr~ ~bull1~lr wy tl I _ _ _L-Imiddot~middot~=u

Figuya 15 Ampfiacion de un fragmento del griJ(ico anterior

en el que se pueden apreciar sucesivos cicos (separados par las barras

verticales) de una onda compleja y periodica como la de un piano

i

Figura 16 Nota Do de la octava central tocada en una guitarra

y representada mediante un oscilograma en ef editor de sonido Wavelab

Notese la diferencja respecto a la forma de la onda del piano

I 1 middot1 I r yen

I bullbullbullbull middotmiddot bull middot middotmiddotmiddotbull 1 flbullbullbullbull bullbullbullbullbullbull ~ V VVJ bull bull bull

f

IV middot~II i I - Ji NI l i Imiddotmiddot 1middotmiddot 1 bull

r Figura 37 Ampliaci6n de un fragmento del grafico anterior donde se observan sucesivos

I ciclos (separados por barras verticales) de una onda compleja y periodica Los componentes

arm6nicos distintos en ef piano y en la guitarra determinan sus formas de onda

I ~ [II ONDAS SUPERPUESTAS

- Cpando doso mas ondas sonoras se superponen se produce ta suma de todas ellas Segun La freshy

ilt cuenda amplitud y fase de cada una se logra una resuLtante donde se observan aumentDs de la

ampUtuderi los segmentos en que predomina la tendencia de las ondas a moverse en una misma ~~~- dlrec~i6n_y tenuaciones donde Las ondas t[enden a equiHbrarse yendo en direcciones contrarias

~ 46 47

usuario
Line
usuario
Pencil

AUDIO DIGITAL

Figura 18 RuidO blanco Sus componentes no se eneuentran organizados en relaej(m a ninguna frecuencia fundamental ni mantienen periodicidad No es poslble distinguir elcos

Espectro El diagrama que expresa en coordenadas carresianas sabre el eje de ordenadas (el eje vertical) las amplitudes y sabre el eje de abseisas (el eje horizontal) las frecuenshycias de los componentes de un sonido se denomina espectro de frecuencia En tl puede deseomponerse de izquierda a dereeha la fundamental de un sonido y toshydos sus componentes a la banda de frecuencias de un ruicio El espectro de un toshy

no puro tie-ne un solo componente

~ I 1

Odb UL _ 2G Hz 20 KHz Frecuencia

FigUra 19 Aqui podemos apreclar et espectro de una onda

sinusoidat Como se ve tiene un unieo eomponente

AmPlitud

LJ120 db

llli I I I I I Freoib

20 KHz Od

20 Hz

FigulJ 20 poundspeetro de un sonido complejo que contiene

una frecuencia fundamental y sus eomponentes armonicos

IJVv

f1 f lbull ~

I f t I I

Ii

1

I 1

i I I I

EI sonido

Si nos basamos en la riqueza de su espectro arm6nico un sonido puede ser percibishydo como mas interesante atractivo 9 variado queorro pobre en cornponentes arshymonicos que puede resultar hueco vado 0 esratico

~ 20 Hz 20KHz

Figua 21 La envolvente espectral une Jos puntos de maxima

amptitud de los componentes arm6nicos en un sondo complejo

Cuanto mayor sea la frecuencia menores intensidades tendran sus componentes

Vemos a continuacion algunos ejemptos que pernllten ilusrrar de que formavarian la freeueneia y la amplitud

AmpitudI

I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F(ecuencia

Figua 22a En esta figura podemos apreciar

un ejemplo de onda trianguJar y su espectro de frecuencias

In ILJL

I

UUlLL 12345678910 Frecuenca

Figura 22b En esta imagen nos encontramos ante un una onda cuadrada

~YeJ~~~~ middotmiddot~middotT

48 49

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

i

95 ~m

~

m~s ~elQz

r

AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 8: sonido

AUDIO DIGITAL

Figura 18 RuidO blanco Sus componentes no se eneuentran organizados en relaej(m a ninguna frecuencia fundamental ni mantienen periodicidad No es poslble distinguir elcos

Espectro El diagrama que expresa en coordenadas carresianas sabre el eje de ordenadas (el eje vertical) las amplitudes y sabre el eje de abseisas (el eje horizontal) las frecuenshycias de los componentes de un sonido se denomina espectro de frecuencia En tl puede deseomponerse de izquierda a dereeha la fundamental de un sonido y toshydos sus componentes a la banda de frecuencias de un ruicio El espectro de un toshy

no puro tie-ne un solo componente

~ I 1

Odb UL _ 2G Hz 20 KHz Frecuencia

FigUra 19 Aqui podemos apreclar et espectro de una onda

sinusoidat Como se ve tiene un unieo eomponente

AmPlitud

LJ120 db

llli I I I I I Freoib

20 KHz Od

20 Hz

FigulJ 20 poundspeetro de un sonido complejo que contiene

una frecuencia fundamental y sus eomponentes armonicos

IJVv

f1 f lbull ~

I f t I I

Ii

1

I 1

i I I I

EI sonido

Si nos basamos en la riqueza de su espectro arm6nico un sonido puede ser percibishydo como mas interesante atractivo 9 variado queorro pobre en cornponentes arshymonicos que puede resultar hueco vado 0 esratico

~ 20 Hz 20KHz

Figua 21 La envolvente espectral une Jos puntos de maxima

amptitud de los componentes arm6nicos en un sondo complejo

Cuanto mayor sea la frecuencia menores intensidades tendran sus componentes

Vemos a continuacion algunos ejemptos que pernllten ilusrrar de que formavarian la freeueneia y la amplitud

AmpitudI

I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F(ecuencia

Figua 22a En esta figura podemos apreciar

un ejemplo de onda trianguJar y su espectro de frecuencias

In ILJL

I

UUlLL 12345678910 Frecuenca

Figura 22b En esta imagen nos encontramos ante un una onda cuadrada

~YeJ~~~~ middotmiddot~middotT

48 49

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I

~

AUDIO mGITAL

~~

I I I

I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 9: sonido

AUDIO DIGITAL

Amplitud I

12345678910 Frecuencia

Figura 22c Onda diente de sierra y su respectivo espectra de frecuencia

Amplitud

I

IIIIIJIUlL 12345678910 FreeucClcia

Figura 22d Onda pusa Esta y todas las anteriores son tfpcas formas

de anda simples can sus espectros Los componentes

armonicos espectrales determinan djferentes fannas de anda

rnvoUveflte Se denomina envoIvente temporal a fa curva con Ia que se representa el comportashymiento de un padmerro a 10 largo del tiernpo A traves de una envolvente de este tipo se pueden describir los cambios de arnplitud de un soniclo en el tiempo Es posible dividir la envolvente en segmentos que expresan distintas fases 0 etapas de un sonido La envolvente ADSR es la mas caracterfstica sus siglas en ingles (Attack Decay Sustain Release) significan Ataque CaIM Sostenimiento y Liberacion Cada Fuente sonora posee una envolvente de amplitud que Ie es caracteristica (pueshyde estar sujeta a variaciones segun el modo de emisi6n)

DURACION DEL SONIDO LA ALTURA DEL SONIDO

En m9sica la duracion de ios sonidos esta rellt3- - La melodfa yLa armonia el la musica estan

cionariCl can et aspecto rftmico Es posible dlrac- vincuLadas conlas alturasE5 posible caracteshy

terizar uQ soniqo CO I11 O c0rto 0 L~rgo 9entro de rizar 105 ~onidq5 cOrnirqe altura definjda oinshy

li termins opuest9s referidos a lariuffd6n ~efinLda y tam~ien como grav~s o agudp~

1

I AmplilU(l

EI sonido

I

r LibelltiOnSostpnimientoCaldaAlaque

---------------------- shy ~ liempo

Figura 23 Envolvente de ampfitud tfpca con sus distintas etapas discrimnadas

Parametros del soofido Hay cuatro propiedades bisicas del sonido

Timbre

I Es un concepto multidimensional que no posee una unidad can que se 10 pueda medir Usualmente el timbre se define como el conjunto de propiedades de un so~

I1

nido que permiten identificar la fuente sonora y disringuirla de otras diferentes aun

I Luando los reSlantes padmetros de los ortas sonidos sean idenricos E1 timbre estltl determinado en gran medida poc el espectro del sonido y su comporshytamiento en e1 tiempo Asimismo esta relacionado COn el tipo de envolvente de amshyplitud el modo en que se genera Ia emisi6n del sonido y copIa ce50nancia de sus componentes de frecuencias (ver formantes) de acuerdo al espacio acustico en elI que se propaga fa ooda El timbre esti asociado al color del sonido

OuradOfl r La duraci6n de un sanido esri en relaci6n can eI tiempo que se mantiene el estfmuLo

sabre el emisor y el tiempo yue tarda eIl extiIlguirse e1 soniclo Este varia de acuerdo a factores Como las caracreristicas del espacio acustico y la resisteocia del medio elastica La duraci6n minima aproximada para que se pueda percibir un sonido dependiendo de su frecuencia es de unO 5 mseg (1 mseg ~ 0001 seg) Una serie sucesiva de pulsos a una velocidad mayor de 20 por segundo es percibida Como un unico sonido mienshytras que pulsaciones de menor veIocidad se pueden sentir como golpes independientes

MttHJWOl

La sensaci6n de altura (sensaci6n de (ono) esta directamente vinculada can La frecuenshycia de la ollda Cuanto mayor sea la [recueIlcja del soniclo mas aguda 0 mas alra es la sensaci6n de tono Frecuencias menores dan la sensaci6n de tono mas bajo 0 grave Meetan en menor medida a Ia sensaci6n de tono su intensidad espectro y duraci6n

50 [m~ ~4~ 51

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

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Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

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~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

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LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

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IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

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MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

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Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

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tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 10: sonido

I

~ ~-J~

AUDIO DIGITAL -~ EJ sonido f

f

Por convenci6n internacional (Segunda Conferencia Intcrnacional para el Diapashyson Londres 1939) se estableciola frecuencia de 440 Hz como rona de referencia para la nota La 4 (La de la euarta octava) El Do 4 (octava central del piano) es 26163 Hz en la escala remperada

I~~)~ [gt Grvlt ~~1i1l~~sectJiW1ampMffi6tg[ltib1i141 AgoiEll~ IJJ -- - c - - l-6- _lt1~ _U~gt__~-~~

~ 20Hz 125Hz 1kHz 8kHz 20kHz

~ I

Do central

~__--------c-+-- I

I

1 I

Bajo Tenor Contraalto

i~ I ----t-l I ~

Soprano

FigllJJFSl 24 Segun su altura los sonjdos- pueden dvidirse en graves medios

y agudos En este gratico la division establecida de acuerdo con rangos

de frecuencia distingue los sonidos medios en medios graves y medios agudos

Octava oj Octava se denomina al intervalo (diferencia de altura entre dos sonidos) que coshyHi

rresponde al primer armonico a partir de una frecuencia fundamental Su freshyeuencia duplica la de la fundamental Su nombre se deriva de la escala diatonishy

i ca que posee siere grados (do re mi fa sol la y si) y es el do que sigue al si la i octava con respectO al primer doi

52 RGb1flfe1i1

~f De la division de Ia octava en 12 semitOnos resuItan las 12 notas musicales (los 12 -J sonidos de la escala cromatiea) propias del sistema tonal occidental cuyo origen se t remonta a la antigua Grecia

-i

I El Sistema de 105 Cents divide la octava en 1200 centesimos y cada semitono en 100 centesimos

-

Ir

II ~ y

I I~ I i Figura 25~ Escala natural de Do mayor

i I

IIf l ~ r [

f f

I cbullN

r NN r Tr

M

N

-I~ I ~~ N r ~ M M

0gt 0gt ~ N~ ~ N

~

MN Ii Ii IiM I iJ

0

$ IJj fi

sect Jj ~

sect sect ~ ~

Semitonos 1 2 3- 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I I I I I I I I I I I I Ir

I I Octavo j I

Figura 26~ Escala cromatica La octava en eJ sistema tonal

utilizado en Occidente se encuentra dividida en 12 semitonos

l~=tr~ 53

c~

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

RE

RED Mlb

MI

FA

FA SOLb

Sal

SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

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middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 11: sonido

I ii

f AUDIO DIGITAL

1m Do central Ie 440

Fogl8ra 27~ Do central y Ja 440 en et tectado de un piano

~

v ~

~

~ IJ ~

~

Figu 29 La 440Figura 28 Do central

00

00 REb

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RED Mlb

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FA SOLb

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SOli lAb

LA

LA Sib

I EI sonido

IUltelisidad La sensaci6n de intensidad sonora esta directamente rdacionada can la amplitud

I ~

de la onda y la dinamica del sonido A mayor amplitud mayor intensidad La percepci6n de intensidad sonora disminuye conforme aumenta la distancia Can la fuente La sensibilidad del aida no es iguaI frente a frecuencias distintas can el mismo nivel de presion Par 10 tanto la pcrcepcion de intensidad varia can la freshy

I

I cuencia Discintas frecuencias a una intensidad constante se perciben como sonishydos de ltliferente intensidad pound1 modo en que el aida percibe las variaciones de presion sonora no es lineal de manera que la duplicacion de la energia que estimula la Fuente no se siente como una duplicaci6n en la intensidad del sonido Es necesario aumentar unas diez V-eces la amplitud del sonido para que se perciba una duplicacion de su intensidad

Potencia sonora Mide la cantidad de energia emitida pat una Fuente sonora en la unidad de tiemshypo Se mide en watts (W)

Intensidad Indica la cantidad de energia sonora en una unidad de area Se mide en wm2 Se usa para medir la energfa Sonora que emite una Fuente dentto de un ambiente

Presion sonora El nivel de presion sonora esta dado POf la cantidad de fuerza que Se apliea en una unidad de superficie Depende de la potencia sonora de la fuente de la distancia con respecro a la Fuente y de 13s condiciones ambientales

El decibel (dB) pound1 decibel es una unidaJ de medida que determina el nivel de atenuaci6n de una sefia Esta medici6n se hace a paerir de su comparacion can una medida de refeshyrencia preestablecida Fue creado par los ingenieros de la compania Bell en EE UU para medir las pordidas de tension que se producian en 1a sefia1 a 10 larshygo del tendido de las redes relefonicas

_ D PRESION E INTENSIDAD DD FUERTE SUAVEINTENSIDAD DEL SONIDO 8

La u~idaddehiedidade La p(e~ion stJnora es et Es posible ~aracteriiar un sonido como fuerte 0

en relacion a las respuestas que tiene el sistema audtivo p~ra las distintas frecuencias

La sensacion de intensidad estavinculadaton la suma de todos los c6mponentes desu espectro

decibelldBEnmiddottanto qu~ la~ hEs magn~tudes suave deritro Jie -los termino~ opuestos

con t~que~e mfde ia int~nslda(f59roraso~ referldos if la jntensl~ad

~Ot~rda~lmiddotnteISidadY P~esj6~~~~~ra

iQty1sectt~W15~~ 54 55

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

i

95 ~m

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m~s ~elQz

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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AUDIO mGITAL

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 12: sonido

-------------------------------------------------------

I

AUOIO DIGITAL

La escala que mide los nive1es de presion sonora (dB NPS -Nive1 de Presion Soshynora-a SPL -Sound Pressure Level-) tiene como punro de partida una aproximashycion af umbral minima de audici6n promedia (000002 Pascales) para una freshycuencia de 1000 Hz (y llega hasra e1 umbral de dolor en esa misma frecuencia) Se llama nivel porque la magnitud que expresa dicha escala resulra de la compashyradon entre una medida de presion sonora y un valor de referenda que es preshycisamente el umbral de audicion La distancia en nive1es de presi6n (Pascales -Pa-) que separa ambos puntas a1canshyza e1 bill6n (10 12) de unidades Para simplificar eI manejo de semejante cantidad de dIgitos que representen las intensidades sonoras a partir de potencias de -10 se obshytiene una escala de s610 12 grados (10 1 102 163bullbull 1012) en la que cada grado reshypresema un Bel La deCima parte de un Bel es un decibel que resulta una unidad mas apropiada para medir los diferentes niveles de intensidad Por 10 tanto La escashyla de decibeles tiene 120 grados a partir de OdB hasta e1 umbral de dolor

I shy 150 --~- Avion a reaccion -- 140 ~--

130 -- Umbra del dolorI r~ 120 Trueno

110 _ Recital de rock pesadofffil100 -

~ MartiUo r1eurnatico ~ 90 _ Traflco de carniones

Decibeles --1~ 80 -- Fabrica en aetiidad jii 70 - Tmnsito urbano ~ 60 COl1Ve~cion normal

50middot Conversacion en oz baja40 30 Casa de campo20 Estudio de grabacion en silencio 10 Omiddot Umbral de audicion

Figura 30 Djferentes niveles de presion sonora

propios de ambientes y acontecimientos corrientes

r

f

1

Ibull ~

~ t I I

I

I I I

EJ sonido

Otras mediciones con decibeles El declbel-es empleado tambien para orro tipo de rriedidones en las que cada Una dene su propio nivel de referenda La escala de dedbeles se utiliza ademas para medir Tension (dRV) nivel de referencia 1 volt dBu y dRv nivel de referencia 0775 volts) y Potencia eJectrica (dBm nive de referencia I miliwatt) Un miliwatt de potencia produce 0775 volts que equivalen a 0 dBm Hay un tipo de medicion en decibees aplicado a1 audio digital que se denomina dBf (Fonda de escala a Full scale)

En audio digital e valor de amplimd mas alto que se puede representar (Capitulo 3) estlti determinado par el ntimero de bits utilizados y se representa como 0 dRfs (Fonda de Escala) Los demas nive1es se representan con valores negativos

Nivel de Picas

~~I~~~~v~yen ~)m1i ir VI

Figllfa 31 Nivef de picos y nivef RMS

La unidad de volumen y el Vu-metro Como metoda para la medicion de la amplitud de la onda sonora se cre6 la Unidad de Volumen (VU) Esta unidad se aplica entre otros proposiros al monitoreo de equipos de grabacion y reproducdon de sonido El Vumetro es el instrumenro que mide La unidad 1 VU es igual a 1 dBu y 1a escala de lecshyrura del Vu-metro va por 10 general de -20 dB a +3 dB EI valor 0 Vu esea ajustado al equivalente a +4 dBu Con la finalidad de compensar la atenuaci6n que sufre la sefial en los circuitos

Para la calibracion del nivel entre los equipos de un sistema se toma comC referenshycia un tono de 1kHz a OdB a 0 Vu

1J1amp~~Af~J

~ l-~

56 57

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

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c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

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o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

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IDE HDD AUTO DETECTION

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EXIT WITHOUT SAVING

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STANDARD CMOS SETUP

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POWER MANAGEMENT SETUP

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LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

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Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

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tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

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AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

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AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 13: sonido

II

AUDIO DIGITAL

FENOMENOS PIERCEPTIVOS (PSICOACUSTlCA)

La pereepci6n de fen6menos vibratorios en forma de sonido esta delimitada por las posibilidades flsicas del receptor Estas se encuentran siruadas dentro de margenes dererminados con valores minimos y ffiaximos con respecto a la duraei6n frecuenshycia e intensidad del sonido de modo que esre pueda ser pereibido como tal

Umbrales de alildibilidad Canvas de igual iniensidad El oido no se comporra igua1 frente a distintas frecuencias que tengan el mismo nishyvel de presion E1 oido tiene mayor sensibilidad en las freeuencias comprendidas enshyree 1 kHz y 4 kHz la sensibilidad es menor en las frecueneias mas agudas que 4kHz y disminuye aun mas en las inferiores a 1 kHz

E1 diagrama de Fletcher - Munson expresa medianre eurvas isofonicas los niveshyles de intensidad neeesarios para que todas las frecuencias a 10 largo de todo el rango de frecuencias se perciban con un mismo nive de intensidad La medici6n se realiza can un tono de referencia de 1 kHz can distinros niveles de intensishydad A cada nive1 de referencia eorresponde eada una de las curvas que se pueshyden ver en el grafico de la Figura 32 Enree 1000 Hz y 4000 Hz el aida riene su mayor sensibilidad par 10 ranta para llegar a percibir el mismo nivel de inrensidad en frecuencias que esten fuera de esshyte limite es necesario aumenrar su nivel de presi6n

En el caso de los sonidos cOmplejos~ debemos tener en cuenra ademas de 10 anterior su espeetro debido a que podra variar la sensaci6n de intensidad de acuerdo a los parshydales que estos eonrengan

rB~lTrldltll crritica El aida percibe tada eI rango de frecuencias como un conjunto de 24 bandas de 13 de oetava cada una de las euales se denomina banda critica Cuando se

~

~ t

r f

t 1

I [

[

Fen6menos perceptivos (Psicoacustica)

suman freeuencias en el inrerior de los umbrales de una misma banda critica no se distinguen incremenros en 1a intensidad (sonoridad)

El ancho de esr3 banda varia can el regisrro de su freeuencia central

Nivel de presion sonora

(decibeles)

130

120 I t ) 110 ~~I 1- L- 100 ~ 00 I p_90

BO 0 L-- p~tgt)l L- A 70 th~) k L [2 A

I ~J L-60 1

1 p50 ) l~ L (~ 40 10 ~ ~) ~ 30 - IV

20 gt-- ~c t L

~ L ~ 1shy10 0 ~ o middot12 - bull

20 50 100 200 5001kHz 2 kHz 5 kHz 10 kHz 20 kHz

FreclJencia (HZ)Umbral de audibilidad

L--shyI Figura 32 En esta imagen podemos observar

el Diagrama de Fletcher y Munson donde se distinguen

las curvas isofonicas de iguaf sensacion de intensidad

Las ltury~_s_-ltf~PP~_er~-~~-QFtv~h _~~r~_calc~ll~r~~rn-kq~_itib3r otompensar la s~~sacjon teris[dd_-(jeLO~d~~paa_6~d~-~anda--deurofrecue~~i~sif~~ ~j~defre~u~~~ias_~ontigLl~sf~ - - - _ - shy - - -

~ ~

de inshy

diterentes

58 59

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

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IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

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Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

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tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

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AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 14: sonido

~

AUDIO DIGITAL J ~

ii

Margenes de intensidad y frecuencia

Batido$ rshy~ Dos ondas superpuestas de frecuencias pr6ximas dan- como resultante una onda coshy

Dos sonidos simulraneos cuyas frecuencias sean pr6ximas dentro de un cierto marshy mo la que se puede apreciar en la Figura 34 con una frecuencia aproximada a la dishygen son percibidos como un solo sonido de una frecuencia promedio entre arnbas

~ ferenda entre la mayor y la menor (en este caso 85 Hz)

Este sonido es percibido comO una serie qe pulsaciones producto de las fluctuacioshynes en su arnplitud de acuerdo a los reforzamientos y ~ancelaciones resultantes de las sumas y restas de sus respectivas amplitudes y posiciones de fases Es comlin percibir pulsaciones 0 batimientos cuando dos insrrumentos levemente desafinados mean 1a misma nota Se llama sonido difereneial aI que resuita de Ia resra entre la frecuencia mayor y la menor Se Barna sonido aditivo al que resulta de Ia suma de dos frecuencias

v V V V V V V V V

A A A A A f A A A A A A rAfAAfA

V V V V V V V Lshy V d

Figura 33a Onda pura de 80 Hz

__~ - - _- --- - __- __ _-- _ _ ____-~---_ __ -- shy

A A 0 A A AII

IJ V V V VV V

-- _

fFigwliiJ 33b Onda pura de 90 Hz

j1 j ~

] jl lt

i Figura 34 Resultante de la superposicion de las dos ondas anteriores

rJ I A (

II

VV V VV A V ~ r

V

I ~ 1 _ _ shy - - - - shy - - _--- - --shy - _-shy

~ltEJ

I Enmascaramiento f Se produce enrnascararniento cuando un sonido reduce 0 anula la audibilidad de

otro simukineo como resultado de sus relaciones de intensidades y de ampecuencias f Se conjugan para que este fen6meno se produzca una sefial enmascarante y otrafmiddot

~ enmascarada Es mas factible que se produzca enmascaramiento entre sonidos de

it frecuencias pr6ximas

I

MARGENES DE INTENSIDAD YFRECUENCIA

Amilisis de fourier

I Es la herramienta de calculo que se utiliza para determinar el espectro de frecuenshycias de un sonido Sirve para analizar los componentes de frecuencias de un sonido

I y sus amplirudes

1 IIr

w-r~

Figura 3S Am3lss del espectro de frecuencias de un sonido

60 61

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

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Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

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middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

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IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

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MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

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Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

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Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

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tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

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AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 15: sonido

-~

AUDIO DIGITAL Margenes de intensidad y frecuencia

Allclio de lBanda Distancia entre las frecuencias exuemas de la respuesta de frecuencia Se mide en Hz

ilIistorsioil Se produce disrorsi6n cuando se altera la forma original de una sefial de forma imshyprevista Exisren distintos tipos de distorsiones de ampJitud de fase 0 cuando se crean frecuencias espurias

ilaHigo diniimicG Es el imervalo emee la parte mas dbil de la sefial y la mas fuertc es decie la separaei6n que hay entre los niveles de amplitud mas suaves y mas intensos en reshylaci6n a 1a emisi6n 0 a Ia captaci6n de sonido Esra expresado en decibeles

IMacioil senal ruido Es la relaci6n expresada en decibeles entre el nive de amplicud optima en la reshyproduccion (antes de la distorsi6n) y el ruido de fondo inherente a cada circuito 0

medio de reproducci6n de sonido La calidad del sonido mejora cuanto mas granshyde sea la difereneia

dB Nivel serial

Nivel ruido

Figura 36 Relacion seflaVruido

Respllesfa de frecueilcias r Es eI rango de frecneneias que puede emitir 0 captar un dispositivo de sonido Se mide en Hertz Tambien se refiere a las variaciones de amplitud en las diferentes freshycuencias a 10 largo de todo el intervalo

f

OdB

-3 dB

-6 dB

-12 dB

-1B dB

-24 dB

20 H 100 Hz 500 Hz 2BOO Hz 9BOO Hz 20000 Hz

Figura 37 Respuesta de frecuencia

La respuesta de frecueneia es plana cuando dentro del intervalo definido no se deshytCetan variaciones de arnpHtud dada una sefia de entrada constante

Saturacioil Se produce sacuraci6n en aquellos casos donde eI nivel de una sefialsupera 1a capashycidad de un siscema para grabar a reproducir En los sistemas digitales por encima de 0 dBPS no se encuentra nada

Cuando 1a sefial supera d niveI maximo de satllraci6n los picas se aplanan 10 que provoca en forma irremediable discorsi6n (Figura 38)

62 [ifAfflWl ~

e~ist~ndJeuror~as_Il]~tq~a~p~ra ~~dk-~asca ra~teristicas des~can-Jasniedi5~aresdenivel-de picas vumetros

63

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

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IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

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MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

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Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

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tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 16: sonido

Categorfas espiciaJes AUDIO DIGITAL

1shy

j

------ I

Figuya 38 AI incrementar excesiYamente el Yollimen de la senal del primer

grafico los picas mas altos se recortan como se aprecia en el segundo gratico

Sellaraci6n Superior (Headroom) Es la disltancia medida en dB que hay entre eI nivel de la sefia ynivel de saturaci6n del sistema 0 sopone

NlveJ de Saturaci6n

Nivel de la Sefial

1 i ~

ljiilIi

Rango dinamico

-----__~J Figura 39 Rango dinamco y headroom

64 ~

CAfEGORIAS ESPECIALES

A continuaeion describiremos una serie de nociones sobre las que trabajaremos freshycuentemente al natar 1a edici6n de audio

Huida Desde un punto de vista perceptivo se considera ruido a cualquier sonido no deshyseado Es usual conceptuar como ruido cualquier factor que internera en el proceshyso de comunicaci6n por 10 ranto cualquier sonido eventualmente en determinado contexto podria set considerado ruido

Otra defInicion de ruido se basa en el analisis de la composici6n de frecuencias del sonido Segun es(e criterio se habla de ruido cuando los componentes en freshycuencias son no peri6diltos no estan organizados de acuerdo a nirigun tipo de re1aci6n verincable es decir son inarmonicos y presentan una gran densidad de frecuendas continuas Existen algunos ruidos tipiflcados como el ruido blanco que contienen todas las frecuencias con el mismo niveJ de intensidad El rlido rosa se diferencia del blanshyco porque presenta una curva de atenuaci6n constante hacia las frecuencias agudas El elido macron es aun mas grave que el ruido rosa

+Irt-Y-I-~-f~-f--l~-lt-4--1P--i

FigUYiII 40 Representaci6n gratica de una onda aperi6dica

Sillilcu La definicion tipica de que el silencio es la ausencia de sonido no es verificable tecshynicamen(e puesto que las observaciones y los mecanismos de medici6n acusticos no permiten corroborar dicho enunciado Probablemente el silencio absoluto no exista Sin embargo el termino silencio es significativo como categoria perceptiva en raneo sensad6n de silencio

[(j~

ilii

65

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

i

95 ~m

~

m~s ~elQz

r

AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 17: sonido

I II

AUDIO DIGITAL

El SONIDO EN El MEDlOIELASTICO

La onda sonora se propaga en lfnea recta En el medio elastico parte de la energia de la onda Se consume y se convierre en calor AI oponersele un obsdculo (una pashyred un ohjeto) la onda sonora adopta distintos comportamientos una parte de su energia 5e absorbe (se disipa se transforma en calor) -absorcion- y otra parte se refleja -reflexion~ como 5i rebotara en la superficie de dicho obstaculo Cuanto mayor sea la reflexi60 que se produce en la superficie del obstaculo menor sed su ahsorci6n Las superficies mas duras (de mayor densidad) son menos absorhentes as pues en elias se produce mayor reflexi6n que en las superficies mas blandas (de menor den5idad) que son mas absorhentes La amplitud de la onda reflejada es menor que la de la onda a causa de la ahsorci6n de la superficie del obsdculo Cuanto mayor sea la 10ngitud de la onda (frecuencias mas bajas) menor sera el grashydo de absorci6n de la superflcie del ohstaculo consiguientemente 1a ahsorci6n es mayor para frecuencias altas que para frecuencias bajas Hay que considerar tambien que a mayor distancia recorrida por la onda sonora al propagarse en el aishyre mayor sera la ahsorci6n sohre las frecuencias mas altas

Cuando la anda Sonara tiene una longirud de onda de mayor tamIDo que la del ohsdculo se produce difracci6n Difracci6n es la desviaci6n de 1a propagaci6n en linea recta y ocurre cuando la onda cambia de direcci6n rodeando al objeto Cuando la onda pasa de un media a otro se altera su velocidad y su trayectoria se denomina refraccion Cuando dos oodas se juntan en el medio elastica se produce interferencia

SUl1erficie solida

transmitido Sonido refJejado

Absorcion

Sonido directo

Figura 41 Esquema que representa la reffexion de una onda sonora

en una superficie solida como una pared Parte de su energia es absorbida

Tshyl

EI sonido en el medioeJastico

[ ReS(llIlltDmliCiltll If VibhltIICiOIll lJIer simpatoltll Los ohjetos tienen su propia frecuencia natural resonante con La que vihran esponcishyf neamente cuando son alcanzados por una onda vihratoria con esa misma fIecuencia La resonancia es e1 aumento de la amplitud de una onda sonora cuya frecuencia r coincide con la frecuencia natural del recinto en el que se propaga 0 Con 1a de la cashyvidad de un objeto

La vibracion por simpatia se da cuando un ohjeto comienza a vibrar por acci6nf de una onda vihratoria de igual frecuencia que su frecuencia natural

t I Hilaquolas estacBiIllJlariOiS

Se producen cuando se encuentran dos ondas de igual frecuencia y amplitud que se[ propagan en direcci6n contraria Esto pravoca que en algunos puntos del recinto hashyya incrementos en la amplitud y en otras se produzcan atenuaciones Puede ocurrir par ejemplo cuando una onda se refleje en 90deg con respecto a la 5uperficie de un

f cuerpo de modo tal que la onda reflejada viaje en direcci6n a la fuente sonora

filmllOlUBtes Son los componentes de frecuencias de un sonido que incrementan su amplitud a causa del volumen y la forma del espacio acustico en el cual se produce Los forshymantes de cualquier sonido afeetan a su timhre

Rregwregllberaciillill1 La reverheraci6n es la suma de codas Jas reflexiones que se producen en un espacio acustieo a partir de una onda sonora cuando esrin separadas por menos de 50 mishylisegundos Dentro de esta ventana de tiempo la sensaci6n es que la cada del sonishydo original se funde con sus reverheraciones prolongando su duraci6n total y ad~ quiriendo un matiz y una coloraci6n particular propia de cada espacio acUstico Las caracteristicas de la reverberaci6n dependen de varios [actores el tamano del re~ cinco su forma el tipo de superficies que posee la disposici6n de las mismas la cantidad de ohjeros presentes en ese espacio y sus caracteristicas e1 coeficiente de ahsorci6n de todas y cada una de las superficies etc

REfARDO INICIAL Y PRIM ERAS REFLEXIONEs

Se denomina retardo jniciahpredeZaYI_-~l tj~~po quetranscurre enl~e la sefiat directa y la Ue~ gada d~ t~~--primerasrefiexioj1~s El retardo iniciafy las -prime-~as refLexiones influyen Ilptableshy

- - - - - - - _ c- - - _ lt _ mente en ia nercpnrinnrlp lifimi

66 ~-sect ~~

67

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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AUDIO mGITAL

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

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~ 101 100

ii- I

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 18: sonido

Aumo DIGITAL

pound1 souido direeto es el que llega directaplente a1receltor en linea recta desde la fuente pound1 sonido reflejado es el que arriba unos instantes despues de forma indishyrecta luego de haber sido reflejado en una 0 variils de las superficies del espacio acustico Las ondas reflejadas van perdiendo intensidad conforme a la distancia reshycorrida y a 10 absorbente que sean sus superficies pound1 Tiempo de ceverberaci6n mide el tiempo que las reverberaciones tardan en desshycender 60 dB desde el momento en que se extingui6 el sonido original Las Reflexiones tempranas son las primeras que llegan despu6 del sonido directo Su distancia temporal con respecro a el esta directamente relacionada con el tamashyno del recinto Su intensidad viene definida por la distancia_ de-Ia fuente y del reshyceptor respecto a las superficies que reflejan la onda

Fu5wva 42 Esquema de algunas de las reflexiones prOllocadas en una de las superficies

de una nabitacion Arriba aparece representado el recorrido de las

reflexicnes tempranas Abajo las reflexiones que rebotan en dos 0 mas superficies

M~

T I f

I Ii

EI sonido- en eJ medioehistico

lEe Segun la experiencia cotidiana eco es la repetici6n de un sonido reflejado Se produce cuando las reflexiones legan aI receptor con mas de 50 milisegundos de diferencia resshypecto al sanido directo Esto puede ocurrir cuando el sonido recorre desde IiI fueme hasta Ja superficie reflejante una trayeetoria de unos 17 m de modo que haga un recoshyrcido total de al menos 34 m Esra distancia provoca que las reflexiones no se fundan con el sonido direcro y se escuchen como una serie de repeticiones que van perdiendo intensidad con ehiempo pound1 periodo que demora en producirse cada repetilti6n depenshyde de la distancia con respecto ala superfleie en la que el sonido se refleja

Superficie sonda

~~ t~ 34 metros

)I ometros 17 metros

FiguV2J 43 pound1 tiempo que tarda en Hegar el eco se establece midiendo la cantidad

de metros recorridos por la velocidad d~1 sonido En este ejempJo 34340=01

Ef~d 1illJlllilllell Se produce cuando la fuente sonora y el receptor se mueven ambos 0 alguno de los dos mas dpido que el periodo de la onda provocando una variaci6n aparente en la frecuencia del sonido Si la fuence y el oyeme se acercan la sensaci6n es que aumenshyta la altura del tono y si se alejan que la altura del tono disminuye

RESUMEN

Conocer las caracteristicas y propledades basicas del sanido saber como se comporta en et

media el~5tico y entender que factores entran en]uego en La peepcion de los sonidos repershycut-gt poderosamente en todas las areas que de liM u otra manera se ocupan de el y ~o ernshy

plean como mat~ria prim~ en U1 arco ~u_e va dGsde la composid_~n mjJsical hasta e rflailejo de eqlJipos ) todo tipo de h~rramie~tas para el sOilido

_ - --- - -

iIL~ 68 69

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

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llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 19: sonido

II

TEST DE AUTOEVALUACION

1 Leoma explic8d3 t05 fenomenos sontlros

desde otros fmgulos que no apelen a las

definiciones de La flsica7

2 LPueden los fenomenos oscilatorios cooshy

cernir unicamente aL sentido auditivo del

ser humano 0 puede haber casos en los

que afecten otros sentidos como La vista 0

el tado

3 LCuclles son Los cuatro parametros basicos

del sonido

Laue unidad se utiliza para medir espedfishy

camente el nivel de presion sonora

5 LPara que se utiLiza el concepto de umbral

6 Si como se ha dicho el oido no tiene par-

pedos leomo se imagina ud qLJc cloido puedeseIeccionary Iera-~~ uiia do ~ dife r~n~- tes estimuLos auditivos

70

7 Conociendo LilS propiedades y caracteristi shy

cas principales det sonido ide que maneshy

ra cree que podria inHuir en sus composishy

ciones y arreglos

8 iHabia considerado con anterioridad 0

consiclera a partir de ahora alguna otra

definicion de ruido

9 LEsta de acuerdo con aquello de que eL si shy

Lencio no existe

10 El tipo de percepcion q~e se tiene de un

sonido idepende exclusivamente de las

caracteristicas de la fuente sonora f es inshy

dependieote_de su contexto del ambito en

el quese produce

11 ampQue diferencia existe entre reHexicin soshy

nora y eco

~~

AUDIO DIGITAL

Conceptos de audio digital En Este capitulo se presentan

los conceptos basicos de audio digital

para describir que es una selial

digital cuales son las tecnicas

de dgitalizacion y su fundamentacion

l6gica como se digitalizan los sonidos

y como se vuelven a convertir

las seiiales digitales en analogicas

SERVICID DE ATENCIN AllECTDR lecloresmpedicionescom

las senales 12 -La ana16gico yIii digital -12 Audio digfal----------Y3shy

-STStema binario bit b~eword--73 Digitalizad6n (cOIwersion lVD-DA) 75

Archivos de aUdio -----

cadecs y (armatas 33 Cadecs yformatas ----------s3

-Sin comprimir ycomprfmidos ------a4 La compresi6n------S5

~sa de Bit~i~jt Rate) 86 Codifi(acion MP3 86

Streaming 87 ~~ Resumen - ---87 ~-~fAGtividades ------middot---8-8

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

i

95 ~m

~

m~s ~elQz

r

AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

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EXIT WITHOUT SAVING

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STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

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LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 20: sonido

AUDID DIGITAl

LAS SENAlES EI concepto de sefial es aplicado en numerosaS areas En semi6tica una sefial es conshysiderada como un paso de informaci6n enrre una fuenreemisor y un receptorldesshydnacario En el libro Signals and Sy~tems (1) una sefial esta definida como el producto de la funeion de una 0 mas variables independientes que contienen inforshymacion acerca del comporramiento de ciertos fenomenos Pueden describir una gashyrna muy amplia de fenomenos fisicos diversos y rambien pue-den- ser- rep-resentadas de distintas maneraS En todos los casos la informacion en un_a sefial esra contenishycia de alguna forma dentro de un patron de variacion~s

1Ltl)) QlB1IOllIiJgilaquo J rdligitlill Una sefial analogica es una sefial continua-capaz de experimentar variaeiones proshygresivas en el dempo Las ondas sonoras son sefiales anal6gicas La luz y la corrienshyte eIectrica tambien 10 son Los microfonos producen seiiales anal6gicas mediante variaciones cominuas de voltaje a partir de los cambios en la presion de aire que

son capaces de detectar

Una seoal digital por su parte esca consticuida_por una serie de valores que desshycriben sucesivos estados en pasos (elementos) discretos (disconrinuo) Con ella es posible descomponer y representar mediante valores discretos los consecutivos estashy

dos de una sefial analogica Las seiiales anal6gicas admiten una graduacion infinita para sus diversos estados mientras que las seiiales digitales solo tienen dos estados que se representan meshy

diante un sistema de numeracion binario

r-da anal6gica

lFigUHa 1 Arriba onda analOgica

progresiva y constante

Onda digitalizada Abajo su representacion digital

-I segmentada en pasos discretos Cuanto mas alto sean los valores

de digitalizacion mayor sera

el parecido entre ambas

ij (1) Alan OppenheimAlan WiHsky y Ian Young (1983) Signals and Syscems Englewood Cliffs New Jersey

11 EEUU Prencice-Hall Inc

W2r4-i]

L

AudiO digital

Aumo DIGITAL

Para registrar y manipular sonidos con un sistema digital es necesario que las ondas sonotas transformadas en seiiales anal6gicas se convierran en sefiales digitales Basishycamente las computadoras procesan informacionj asf pues cuando se requiere proshycesar sonido por ese medio hay que converrirlo en el cipo de informacion digital que elIas manejan Por consiguiente se tienen que codiflcar las seiiales de audio anal6gicas de acuerdo a los metodos y patrones de los sistemas digitales

La onda analogica por 10 tanto es convertida en datos que la representan medianshyte digitos binarios 0 bits que es el c6digo que emplean las computadoras Estudiar algunos de los aspectos fundamentales de este c6digo permite comprender mejor los procesos de codificaci6n y decodificacion que se lIevan a cabo durante la conversion de una seiial analogica en seiial digital y viceversa (cuando se requiere hacer audible el audio digital) y tambien para comprender determinados comshyportamientos de los programas maquinas y perifericos

Sistema binario bit byte word En el sistema binario la unidad minima es e1 bit El bit admite dos valores 0 0 1 que representan dos estados apagado (no) y encendido (sf) respeetivamente Toshydas las cifras de este sistema representan valores que dependen del valor que expreshysa en sf cada cifra y dellugar que ocupan den teO del numero

- - - -

-

I

0 - o

2 10

4 100

10 1010

iJJt8a 1 Equfvaiencias entre ef sistema decimal y el bnaro

Un b1e es UTI gnPO de OCl~O bits Con un byte se puede represenrar cualquier vajor

dentro de un rango de 256 unidades (de 0 a 255 0 de -128 a 127 del sistema dedmal)

~poundfSJ~J2 72

73

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

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llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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AUDIO mGITAL

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

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~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 21: sonido

T AUDIO DIGITAL

Cada uno de los ocho bits de un byte de acuerdo a su ubicacion denteo del grupo representa un valor De derecha a izquierda los va10res representados son 1248 163264 Y 128 Por 10 tanro si el valor 0 estado de los ocho bits es 1 (11111111 en binario) esta cifra binaria representa eJ va10r 255 del sistema decima1 como reshysulrado de la suma de cada uno de los ocho valores representados Por e1 contrario el numere binatio 00000000 tepresenta al 0 del sistema decimal

En otrO ejemplo el numero binario 10010101 corresponde al numere decimal 149 (1+4+16+128)

~CI 32 I 16 cs=J 4 I2 [1=J Un byte I Tabla 2 Cada posicion dentro del byte representa un valor especifico

(10010101) Sistema oinario

(149) Sistema decimal

Tabla 3 En Ja linea superior el numero binario EI 1 representa encendido

por 10 tanto se suman los valores correspondientes a esas posiciones

Con 16 bits se puede representar los valores desde 0 hasta 65536 (0 de -37767 a 37768) yean 32 bits se va desde 0 a 4294967296

Se denomina palabra (word) a un grupo de bits que representan una unica muestra

Byte Word shy

8 bits

Dword 4 bytes

2 bytes

32 bits

16 bits

Megabyte (MB)

Kilobyte (KB)

1048576 bytes 91024 bytes

1015 bytes

Terabyte (TB)

Gigabyte (GB)

Petabyte IPBj J1099511627776 bytes 1073741824 bytes

Tabla 4 Bits y bytes

SENALES DIGITALES

Debido a q~e las senales digitales repre-sentan~ p6r medio designos senales anat69lcas la info-

maci6n que se guarda en los soportes de almacenamiento e-s mucho menos ~ulnerable a- degrashy

daciones y alteraciones que las senales analogicasen los soportes anal6gics

[C0~~El~

AUdio digital

Existen sistemas mas complejos de representacion binaria para expresar par ejemshypIo numeros decimales (027 1358) que utilizan algunos bits para establecer Ia posicion de la coma denominados de coma flotante

DigitaliZltllaquoUIl ctil1fregrsiil NDDJJmiddot La digita1izacion es el proceso de conversion de una sefial ana16gica en informashycion digiral En la digitalizacion de sonido Ia sefial analogica llega en forma de corriente e1ectriea a traves de un cable par ejemplo de mierofono hasta el disshyposirivo donde se aloja el COnversor analogicodigital (CAD)

Los cambios de voltaje en el flujo de corriente electrica propios de la seiial anashylogica son medidos por el conversor NO mediante una toma de muestras a 1nshytervalos regulares -a las que les correspond~ un valor de tension- que se obtieshynen Con el fin de converrirlas en valores digitales en bits

Seiial anal6gica

Cable de audio

_ riaca de $o~i4~

Conversor AID -- SeJj~1 digital

lFigMrJa 2 Esquema que representa la senaf analiJgica que f1ega a la paca de sonido

EI proceso inverso y complementario con el anterior es el de converrir una sefial digital en una sefial analogica y 10 realiza el Conversor digitalanalogico (CDA) Esshyre conversor recibe la sefia1 digita1 y convierte los valores binatios en niveles de volshyrajes continuos generando una nueva selia analogica

flWiIICIiSiIl laquoI1i CiIlBlIli1$i61 IPCMI Una de las tecnicas de digita1izacion mas adecuadas y mas utilizadas para musica es la modulacion de codigo de pulsos conocida como PCM lineal (Pulse Code Moshydulation) Debido a su eficacia frente a sonjdos que con cua1quier nive de amplishyrud pueden estar en cualquier punto de todo el rango de frecuencias audibles

El proceso de modulacion de codigo de pulsos consta de varias etapas comenzanshydo can Ja llegada de la selia anal6gica al dispositivo digita1izador A continuaci6n observamos un diagrama que grafica la conversion de audio analogico a digita1

~sect2Ysect~ 74 75

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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AUDIO mGITAL

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I I I

I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 22: sonido

I

rri AUDIO DIGITAL Audio -digital j i

fi8trll Fasa i0iill5Conversion AI D Conversion DIA En primer lugar la sefial es procesada por un Filrro Pasa Bajas (FPB a LPF -Low

Selial digitalizada Seiial anal6gica

0576 -0325 0013 middot0723

--[

COdificacion

Conversion DjA

-

f

1 ~

~~

Pass Filter en ingles-) es decir un filtro de corte de frecuencias que se encarga de filtrar todas aquellas que esten por encima d_e un umbral determinado 10100110vv 00110100 EI obj~tjvo consiste en elimlnar todos los componentes del espectro del sonido que

11100101 se encuenrren situados por encima de los 20000 Hz (colas espectrales) Esto se debe 011(11100 a que aunque son inaudibles su presencia hace posible la aparicion par batimienshyPlaca de sonido

to de frecuencias inferiores a la frecuencia de- corte que se ubican dentro del rango Plncil de sonido de frecuencias audibles Este fenomeno es conocido como aliasing Se evita precishy

samente par medio de la utilizaci6n de un filuo FPB

---I I _]

I 20kHz I

I lFiguQ23 4 Fittro Pasa Bajos Elimina las frecuencias

que estan por encima del umbraJ indicado en Hz

MRiestreo Durante el proceso de middotdigitalizacion se taman muestras a intervalos regulates de -shytiempo y can cada una se obtiene el valor del nlvel de voltaje de la sefial analoshygica en eI momento de hacer la muestra

Ese valor se mantiene constante hasta la proxima muestra (con la consigulente perdida de informacion que se produce entre muestra y muestra en comparacion can la seiial continua) Esta perdida se atenua los procesos subsiguientes

r Serial anal6gicasefial digitahzadfl PROCESO DE DIGITALIZACION 10100110

A 100110100 I

EL prQceso de digitatizacion cQl1siste en representar la evolucion en el tiempo de los nivees de 01101100

J middotv ~11100101

amplitud de una senal mediante un sistema codificadoIc---- ______________J

F8iiJIS $ Diagr5ma de bloques de los procesos

Conversion AID Cuantificacion

COdificacion

de conversion Anaogico-Digital y Digital-AnaogieD

tjji5JJ~poundJ ~75 ~

II

77

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

i

95 ~m

~

m~s ~elQz

r

AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

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EXIT WITHOUT SAVING

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STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

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LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 23: sonido

II

--

i

lAUDIO QIGITAL

11ft I I I

I I I I I I I I I

i~lffiI I a 11I

Tiempo Q Muesuas

FOgUYiil 5 Durante el muestreo se taman muestras de la senal

a intervalos regulares de tiempo

IFreailellcia laquoIe lllile~rOO

La Freenenda (0 Tasa) de Mnestreo (Sample Rate en ingles) es la velocidad con que se toman las muestras Indica la cantidad de elias romadas en la unidad de tiempo que es el segundo Se mide en Hz y debe ser alga mas del doble que la frecuencu de Ja sefial muestreada -debido a la pendiente del fiJrro de corre FPB- para poder capshylar todo d espectro del sonido La denominada freeuencia de Nyquist corresponde a aqueUa cuyo valor es la mitad de la frecuencia de muesrreo consriruyendose en 1a frecuencia mas a1ta que se puede muestrear con dicha velocidadsin que se genere aliashysing Par ejemplo si se muestrea a 441 kHz Ja frecueneia de Nyquisr es 2205 kHz

Cuando la frecuencia de muestreo es menor al dohle de 1a frecuencia muestreada aparece una frecuencia nueva (aliasing) cuyo valor es igual a la diferencia entre la frecuencia de muesueo y la frecuencia muestreada (frecuemcia diferencial) Por cashyda cielo de la sefia muestreada deben tomarse como minimo dos muestras para que en el proceso de conversi6n de digital a anal6gico no aparezcan frecuencias alias Es absolutameme necesario prevenir la aparici6n de frecuencias alias debido a

que una vez que aparecen no existe posibiiidad de e1iminarlas sin anular otras frecuencias que forman pane de la sefiallitil

QUE SON LAS SENALES

En el sentido q~e ~e le -da en ~_ste libro ur1et se-rial e-s La informacion que rep-resenta~adeJorma

analogica 0 digital se genera se tr3nsmite se- proce-sa yo se emia entre un emis-~r y un recepshy

tor 0 a traves de un sistema determinado

[~~22

Cilailltificacic~ y claquoIificltlliCH1II pound1 conversor ND cumpie la tarea de cuantificar primero y codificar despues las muestras EI proceso de cuantificacion consiste en nivelar los valores de tension wmados durante el muestreo a1 valor mas pr6ximo en una escala de niveles disshycrews de amplhud Cuantos mayores niveles de cuanrificaci6n 0 10 que es 10 misshymo cuantos mas niveles tenga la escala discreta de valores menOr sera el error 0

W-~Edj

AUdio digital

Frecuencias de muestreo

15 muestras por cicIo

reg 2 muestras par cicio

)middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot0 -B~~IV~ V

~ 1 1

Figuya 6 La frecuencia de muestreo debe ser como minimo de dos

muestras par cicio para que no se generen frecuencias alias

Tomar menos de dos muestras por cicio produce una frecuencia extrana

~

192000 Hz

Tabla 5 Los vaores de frecuencias de muestreo

estan estandarizados de acuerdo a diversos usos Y medios

79

78

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

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MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

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tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 24: sonido

AUDIO DIGITAL

ruida de cuantificaci6n J es decir el grade de ajuste 0 correcci6n sabre el valor orishyginal de las muestras Depende de la cantidad de bits Ulilizados en la digitaliza ci6n que dicha escala discreta posea mayor 0 menor cantidad de gradas El parashymetro para ajusur este valor se denomina comunmente Resoludon Pcofundishydad 0 Ancho de la Muestra (en ingles aparece como Resolution Sample Size 0

Bit Depth) En la codificaci6n el valor cuantificado de cada muestra es represenshyrado por una secuencia de bits

i1lt5 1

1 1 1 f

I 1 1 I i

F 1 I

~ eshyo 0 0

]i ~

i

Frecuencia de muestreo (Hz)

D Nivel de cuantificacion

FigUFiJ 7 Los vaores de la sejjaJ obtenidos durante el muestreo son ajustados

en el proceso de Guantificaci6n a los vaores m~s cercanos de la escala

8 bits 48 dB - -256 niveles de -128 a 127shy

~11~~~ir0~~~1Jjfi~f~m~ll~~~i~1ffi~I~~-if[~~~ijK_rI9Jllf~1~~~ 16 bits 96 dB 6553611iveles de -32768 a 32767middot

[~~~~ift2Qlfrgi~if~~lli~~~~~ifr~~~ampf~~~~fB~~t~~~1i Tabla 6 Cuanta mayor cantidad de bits se asignen a la Resoluci6n mas precision se logra

para representar la dinamica de la onda sonora es decir sus matices de amplitud

RUIDO DE FONDO

El rango di11amico real es un poco men or que los vatores que SE expresan en el cuadro anterior

ya que la parte analogica de la cadena de audio inoucradu en La reproduccion anade su cuota

de fudo disminuyendo entonclts la retacion senalrLido efectiva En la practica el ruido de fonshy

da de cualquier- ambiente dilfciLrrente sea T1enor a 20 dB

Audio digital

T I

1 I I T

1

1 I

I I

I T

Figuva B Tras el proceso de cuantificacion se obtiene una onda escaJonada

Existen en la actualdidad dispositivos que internamente llevan a cabo operaciones con 32 y 64 bits en coma poundlotante Esras resoluciones se utilizan en audio digital con el fin de efectuar-procesos complejos que requieren enormes cantidades de operaciones de Gilculo con el objetivo de a1canzar resultados mas precisos

De- este modo los procesos que se efecman son mas exactos gracias a que tienen meshynor error de cllantiflcaci6n al disminuir desviaciones acumulativas que con resolucioshynes mas bijas se hacen mas pronunciadas

A la salida del conversor AiD se obtiene la sefial PCM a partir de la cual ya no se produce ningun tipo de degradaci6n

Conversion l)iI Una vez que se ha llevado a cabo el proceso de conversi6n AlD la seiial digital es pausible de ser manjpulada de diversas maneras por medio de la implemenraci6n de procesadores digitales Para escuchar cualquiera de los procesos llevados acabo en la computadora es neshycesario que se realice con la seiial el camino inverso estosignifica que hay que convenirla de digital a analoga Para lograr esto el conversor DA reeibe sucesiva

RESOLUCION DEL CD -mfBiT ADICIONAL

La resotucion normatizada para el scporte CD Cada bit a-dicionaL en la resotlJcion proporeloshy

de audio en que las plstas son estereo es de na un incremento aprox i rrlado del rango djshy

44100 kHz de FreclJencia de iviuestreo 16 bits namco equivatente a b d3

de Resoluci6n

~1i7~ 8180 ~E~~b~~ -j

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

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MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

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tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 25: sonido

frfi~nlij AUDIO DIGITAL

y regularmente las muestras cuanrificadas y codificadas y luego las transforma en un flujo de corrienre por media de un factor de escala Como resultado sc obrieshyne una onda escalonada gracias a que cada muestra represenra un valor de tension estable que se manriene hasta la siguienre ffiuesrra Por cstc motivo la onda obteshynida no es idcntica a la onda anal6gica original (que es de fluctuaciones constanshyres) Se introduce de esra manera un [uida de digiralizaci6n cuyas consecuencias se atemlan a medida que aumenra la resoluci6n en bits en la conversion AlD

IfiitwiilldiDl de liiII seiiiill Para atenuar los efecros del escalonamiento de la onda y evirar la aparici6n de freshycuencias que produzcan batidos se vuelve a filtrar la sefial con un filtro FPB

La sefial analogica obtenida no es igual a la original aunque sus diferencias pueden llegar a no ser percibidas audirivamenre si se utilizan valores altos en los parimetros de digiralizaci6n

Dithew Recibe esra denominaci6n un ripo de fuido aleatorio que se utiliza en determinashydos casas para ser agregado can un muy bajo niveI a una seiial con el prop6sito de enmascarar y reducir el ruido de digiralizaci6n 0 error de cuantificad6n Esro se aplica par ejemplo con sefiales de muy poca amplitud Se emplea tambien en los procesos de cambios de Resoluciones mas altas a mas bajas Por ejemplo cuando truncan bits aI pasaf de 24 bits a 16

Dithering es el recurso urilizado can la finalidad de reducir el ruido producido por la cuantificaei6n Algunos procesadores aumentan automaticamente la resolueion de forma inrerna para realizar sus procesos y luego la restituyen En esos casos ramshybien es necesario el dither Can esre procedimiento se introduce un ripo de ruido enla seiial para reducir otro preexistenre que resulta menos tolerable Existen varias dases de dither El resuLtado que se obriene con cada uno de ellos deshypendeca del tipo de marerial que se esre procesando

RUIDO DIGITAL

- - -

En lassenales de posa arri~(ituCle~ (uido ~e ~di~italiZa5=i6n se hace~ltas-notorio debido a que puede

ocurrir que los saLtos entre grados contiguos dela escala de tuantificaci6n (que v~-rian segun la Re--

soluci6nl superen ta amplitud de la onda digitaliada introduciendo distorsi6n-Tambien aparece rui-shy

do de cuantifimiddotcac16ri c~ando se trunc~n bits por ~jemplo al reducir La ResoLuci6n de 24 a 16 bits

82 ~22~I~

T Archivos de audio c6decs y formatas

Duracl6n del archivo x ICantldad de canales (en segundos) x (mono a est~rea)

I 1 10584 Mb III 60middot IXG X I ----_- I I 111 =

I

Figura 9 Formula para calcular el espacio que ocupa un archivo de audio sin comprimir

IARCHiVOS DJ[E AUDIO CO[)JECS Y FORMATOSI El audio digiralizado se almacena en forma de archivos Resulta necesario que los datos que hay en eUos esten organizadas de alguna manera en particular Las difeshyrentes farmas de guardar los datos que conforman un archivo de sanida se conacen como formatos Exisren diversos formatas que se ajustan a distinras normas a que son espedficos para ciertas plataformas entarnos aplicacianes a soportes Los forshymatas son recanocidos por la exrensi6n que sigue al nambre del archivo par ejemshypia wav (formato Wave) all (formato Aiff) mp3 (formato MP3 Laye-3) etc Cada formato puede admitit diversos CODECs

Claquolregcopysect 1 iregIIi1lilltil1l1lsect Codec apocope ingles derivado de CoderDecoder es decit codificadordecodifi shycador Cada Codec define la manera en que esra codificada una seiial y como se deshycadifica Tambien se denominan de esre modo las tecnicas para la compresion y desshycompresi6n de datos Esre proceso de codificaci6n puede lograrse mediante programas (por software) par medio de dispositivas fisicos (por hardware) a par una combinaci6n de ambos El Formato en ranIO sirve para organizar los datos y para que su estructura pueda set idenrificada POt los ptogramas y pOt el hardware

ARQUITECTURAS DE DIGITALIZACICN

PCM ~ineal [Pulse Code Modulation 0 Modulaci6n de c6digo de pulsol esla calificacion estimdar

de audio no comprimido [LosslessJ Mantiene constantes los parametros para todo el proceso

PCM no lineal aumenta la resoLucion en Las partes en las que se incrementa La ampLitud

Z0E$J7~ 83

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

i

95 ~m

~

m~s ~elQz

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 26: sonido

ltUOrD DIGITAL _

ale(l1~C_Oigtl)ftlJwa~1__ Jff Sound Forge Project File CIrg) ~ Audio Interchange File Format (piFFJrait) DiaiogicVOXADPGA (~ioxl - shyDclby Digital ACmiddot3 (~ac3)

Intervalee Civc) MainConcep~ MPEGmiddotl (mpg) MainConcept MPEGmiddot2 Cmiddotrnpg) MP3 Alldio (mp3) NegtltT ISun (Java] rmiddot~auj OggVorbio (~oggl

QuickTime-f (mo) RaIAudio Cra-l) RealMedia 9 C rm) Scot( Studios YaoJe (_VoIal) Sony Perreol Clarity Audio (~_pcoll

Sony ave64 (~w64)

Sound Designer 1 (~digJ

V~~o or Wjndow~avi ~7lOOffi(JlGMIljffilJ~mtl

lvJindows Media 6UdIO V9(Nma) Windms Media Video 19 r~~m)

T I l I ~

peM (~~Jmpr~~e~)

CCITT AmiddotLaN [[ITT u-Lw DSP Gro~p TlueSpeech(TM) GSM 610 IEEE ~Ioat funcompressedj IHIgt DPCM Microsoft ADPCM HPEG Laer-3

~-

Feg4llUs i() Listado de formatos y codecs del menu Save del programa Sound Forge 8

En los chivos de sonido se pueden diferenciar la cabecera 0 (header) que es la prishymera parte del documenw) en Ia que se establece su resoluci6n rasa de muestreo duraci6n y cantidad de canales (mono a estereo) entre otros aspectos a continuashycion se encuentran las muestras (samples) Asi pues las distinras -fafmas en que se organizan los daros determinan los diversos formatas POt ejemplo en algunos forshymatos en los archivos esrereo los canales van por separado mientras en auos se alshyternan muestras de un canal y de QUO

~ili1J Ill1ImprimSI I1moraquorimiil$middot Se pueden diferenciar los formatas de audio que comprimen los datos para generar archivos mas livianos de los que almacenan audio sin comprimit En este ultimo cashyso no hay perdidas en la informacion 10 que permite trabajar en alta calida~ Se utishylizan en audio profesional y es recomendable emplear este tipo de formaros cuanshydo no hay limitaciones para almacenar 0 pata transmitir y distribuir

mJ COOECS EN LA PC

Para conocer cuales son los CODECs instalados en una computadora se pueden observar en 10-5

programas de grabaci6n-o edicJon de saniclo las-opciones-aentro delinenu Format que 5e en~

CU6ntraat guardar un archivo cUolquiera komando Savel All aparece una list completa con tos

C61ecs disponibles como PCM MP~G Layer 3 Microsoft AOPCM IMA ADPCfrI entre otr05

Archivos de audio c6decs y formatos

En los formatos comprimidos el acenro esta puesro en lograr archivos mas livianos que ocupen- menos espacio de almacenamienro y que sean mas faciles de mover y de companir Los formatos comprimidos mejor logrados son aquellos que equilishybran la menor perdida de calidad con la maxima compresi6n posible Un parameshytco imporrante para estes formaros es el bit rate que esta referido al ancho de banshyda con que se puede transmitir la informacion

b iImijlJlrl1ism Existen distintos metodos de compresion los mas utilizados se basan en modeshylos psicoactisticos cuyo principia es el de eliminar datOS que el oido no es capaz de disringuir Caracteristicas perceptuales y fenomenos como el enmascaramienshyto y la division del tango de frecuencias audibles en bandas criricas son especialshymente estudiados para definir algoritmos que permitan eliminar informacion que en forma un tanto imprecisa se podria denominat redundanre Uno de los pases como se da en uno de los metodos mas difundidos de compresion el MPEG -Motion Picture Experts Group- consiste en analizar los componentes del espeeltro del sonido y dividir la sefial en sub-bandas (codificaci6n sub banda Sub Band CodiniJ E1 prop6siro es lograr codificaciones con menores cantidades debits a partir de una sefial PCM teniendo en cuenta que ellargo de la palashybra en la codificacion PCM esta determinado por el rango dinamico de la comshyponente espectral mas alta El resultado es que se disminuye el ancho de banda debido la eliminacion de frecuencias enmascaradas

Actualmente el Formato de audio comprimido mas popular es el MP3 0 MPEG1layer 3

Se puede optar enrre relaciones de compresion que van de 4 1 a 701 En una reIacion de compresi6n 101 se logran nive1es aceptables de calidad (cerca de 128 kbps) El formaro Me (Advanced Audio Coding) eWl basado en tecnicas de codificaei6n sishymilares a las del mp3 aunque presenta mejoras en Ia relaci6n calidadltamafio Por su parte el Ogg Vorbis es un Formato abierro para codificar sin pagar patente De mejor calidad que e1 mp3 para bit rates bajos Se puede escuchar mientras se descarga (streaminiJ y dene bit rate variable

DISTINTOS FORMATOS IGUAL CAUDAD

Diferentas formatos sin comprifTlir con una misma tasa de muestreo y resoluci6n no difieren

en cuanto a calidad La diferenciB esta dada en la cabecera del archivQ Cambia el formato

de un archiyo man(poundniendo la misma Frecuencia de Ivluestreo y Resolucion no modifica 5USshy

tancialmente su middotpeso

Ji3EJ~jjmiddot VJifJ30 84 85

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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AUDIO mGITAL

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

ii- I

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 27: sonido

I I I

Archivas de audio c6decs y farmatasAUDIO DIGITAL

iltll$a de ~it$ [Bit ~ldIte) Un parirnerro importante para el intercambio de archivos por cedes 0 sistemas de comunicaci6n es la Tasa de Bits 0 Bit Rate Se refiere a la ve10cidad de bits es deshydr la canridad de bits que se transmiten en la unidad de tiempo que es d segundo Esa es una medida cuya unidad el kbps (kilo bits por segundo) expresa eI flujo de daros con que se puede transmitir un archivQ Para anchos de bandas mayores se uriliza Mbps 0 Gbps (M = Mega G = Giga) o Tasa de Bits Constantlt (CBR Comtant Bit Rate) Es un control utilizado en la comshy

presion de archivos de audio -aparece entre las opeiones de algunos formares Cllanshy

do se comprime- para esrablecer un mismo valor de bit rate para todD d archivo inshydependientemenre del nive de compresi6n que cada una de las partes requiere Pershymite predecir con exactitud el peso final del archivo despues de la compresion

o Tasa de Bits Variable (VBR Variable Bit Rate) Esre control -alternativa conaashypuesra a la opdon anterior- establece un ripo de bit rate que se ajusra a las caracreshyristicas del audio del archivo a comprimir Su peso final depende de cada archivo

o Flujo de Bits (Bitstream) flujo de datos codificados y organizados que se obriene a la salida del proceso de compresion de archivos de audio de acuerdo al algor1rshymo de compresi6n En la codificaci6n de audio comprimido para el flujo de birs adopta un formata para su almacenamiento yo transmisi6n que posteriormente el decodificador recibe y debe interprerar pound1 decodificador tiene que recibir este flujo de birs para pracesarlo y reconstruir la sefial PCM

~dIifilaquo~laquoi1lI MIJl31 La codificaci6n MP3 sopona uno odos canales denno de alguna de las siguientes opciones o Mono un solo canal de sonido o Dual channel (Canal doble) dos canales mono independientes o Stereo los canales Izquierdo y derecho se codifican independientemente o Joint stereo aprovecha la redundancia de daros enrre los canales izquierdo y deshy

recho que muchas veces contienen la misma informacion para reducir la tasa de bits Acepra dos codificaciones posibles Midside stereo y Intensity stereo - La H~cnica MIS stereo en vez de codificar los canales Izquierdo y derecho coshy

difica La informacion de un canal central (la que es igual en los canales izquiershydo y derecho) y de uno lareral que es el contiene la infor~acion diferencial enshyrre ambos canales Es decir 10 que queda en cada canal despues de restarle a cashyda uno la informacion que va al canal central Los canales izquierdo y derecho se reconstruyen durante la decodificaci6n

- La tecnica Intensity stereo se vale de la limitaci6n del oido humano para recoshynocer la ubicacion espacial de determinadas frecuencias por 10 que estas son reshyducidas a una sefial mono

poundliT~~7J~)

r Stregltlmilllg

I Se denomina de esre modo al metodo utilizado para transferir archivos de audio y video con el fin de que se reprodu2can mientras se descargan (la traducci6n literal del termino streaminges corrienre flujo) Los formatas para streaming tal como nn o wma posibilitan reproducir audio sin rener que esperar a descargar la toralidad del atchivo en el disco dgido La informaci6n baja segmentada en paquetes a neshynes ordenados que se alojan en el buffer y comienzan a reproducirse miennas sishyguen descargandose sucesivamenre los paqueres resranres hasta completarse la tetashylidad del aIchivo Cuando cada paquere termina de reproducirse desde el buffer es

reemplazado par los siguienres La calidad de los archivos transmitidos depende del COdec y del ancho de banda

disponible para la conexi6n Los formaros que no son para streaming son bajabIes (downloables) es decir deshyben descargarse par complete para poder comenzar su reproducci6n

RESUMEN

Elcoriceptodeseiialcomoagente PCrt-~~ordel sonido l~ nodon de iilformacion digital y las

iecrlica5d~conversi611~~trelas_~tap91s anal6gia~ y digit~tes son topicos vitales en audio di~ gital y en tos prClce~os que se llevan a cabo en sistemas digitales Su incidencia es total en as~

pedos basicos como el empleo de Codec y de formatos de audio y para el tratamiento gene~

ral delsonido en computadoras

WW7~ 86 87

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

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aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

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Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

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MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 28: sonido

- ACTIVIA J AUDIO DIGITAL

TEST DE AUTOEVALUACION

1 iQue significa anaiog1co 5 iSepuede relacionar el concepto de rUido

tratadoen elcapltllo anterior_~n elderuishy

2 lQue signifiea bits do dio itltratado-enesteJ

3 iPor que algunos numeros

163264128256512

aparecen en los sistemas rli(1iirll~s

- 8S iZTg$f2

La computadora sect

para muslca Este capitulo se refiere de forma

middotcondensada a la computadora y sus

componentes El prop6sito es ofrecer

un panorama general descriptivo

y de caracter introductorio acerca

de los elementos consttutivos de una

computadora que permita comprender

las caracterfsticas y funcionalJdades

de cada uno deellos en sucaracter de

componente determinante en una cadena

de produccion de musica y sOl1fdo digital

SERVICIO DE ATENCION AllECTOR lecloresmpedicionescom

Intrmiuccion 90 Componenles ffsicos 90 -Ei mjcroproces~idor----~------gy

-La memoriaRAM-- --9) -pound1-molherboarf ---~---92

ETdiscoduro--~-----99

mroscomDone~tes-------99

llS pragramas-----middot--1OU laplltica de 50nl~----- 104 J~~~E~_s----middot---l05

Resumen 109 ActMrlades 110

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

~~ts~ ~~ 9392 eiL

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

-

Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

94

III I

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AUDIO mGITAL

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

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~ 101 100

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 29: sonido

I I

AUDIO DIGITAL

BNiRODUCCION

Una computadora es basicamente un apararo electronico capaz de recibir datos hacer dlculos sobre la base de los daros que posee puede almacenar datos y tamshybien dades una salida Siempre por medio de programas disefiados para ejecutar esshytas funciones Todas las tareas que lleva a cabo una computadora son el producto de una serie de operaciones matematicas

En la actualidad existen muchos tipos de computadotas desde las de bolsillo (0 palm) hasta enormes supercomputadoras pasando por grandes estaciones de trashybajo constituidas por redes de decenas de ordenadores las computadoras de escrishytorio y muchas ouas variantes En todos los casos se mantienen siempre las funcioshynalidades basicas mencionadas al comienzo

i Todos los elementos que integran la computadora se pueden clasificar de la siguiente manera ffsicos elecuonicos (denominados hardware) y los componenshytes 16gicos llamados programas 0 software i

i

Figura 1 Una notebook y una computadora de escritorio fabricadas

especialmente por MusicXPC (wwwmusicxpccom) para el trabajo con sondo

COMPONENiES lFISCOS

Todos los componentes fisicos de una computadora conforman 10 que habitualshymente se denomina hardware El coraz6n del sistema es elllamado UCP (Unidad Central de Procesamiento) -0 CPU en ingles- que corresponde al conjunto que fotman el mictoptocesador y la memoria RAM alojado dentro del gabinete

~9W190

middotTe

Componentes ffsicos

El gabinete contiene la mayor parte de los componentes de la computadora Exisshyten distinros esnindares por 10 que puede haber incompatibilidades entre algunos elementos como por ejemplo el tipo de Fuentes de alimentacion que pueden tener

Las computadoras funcionan con energia electrica razon por la cual todas Bevan su correspondiente fuente de alimentaci6n que toma la coniente de la red de energia y adecua los niveles de tension para las necesidades de la maquina La Fuente convierte la coniente aIterna del tomacorriente de la pared en corriente continua y baja el nive de tension -por ejemplo de 220 v a 12 v- para proveer la energfa que demandan todos los componentes de la computadora EJ consumo se mide en a-nperes (A) Las Fuentes indican mediante un fndice en su parte sushyperior la cantidad de corriente suministrada para cada nive de tension Los disshypositivos de la computadora son alimentados por lfneas de tension de 33 v 5 v y 12 v Por su parte cada componente de la computadora tiene especificaciones que indican sus requerimientos de energfa y tension

IE micwiliJSJlwlJJltreg$QJJIliJlaquoW El micrGprocesador es el centro mismo de la computadora cerebra de todo el sisshytema encargado principal de realizar las operaciones de cilculo y de ejecutar las insshytrucciones Va conectado a la motheboard Su rendimiento depende de

o su velocidad (actualmente se mide en GHz -1 Giga Hertz 1000000000 de cishydos en la unidad de tiempo que es el segundo-)

o Ia velocidad y ancho de banda del FSB (Front Side Bus la via de comunicaci6n entre el microprocesador y la placa base -motherboard- por donde fluyen los dashytos) Su velocidad se mide en MHz y el ancho de banda en bitS

G el tammo de su memoria interna (cache)

Figura 2 Los dos fabricantes de procesadores

mas importantes del mercado son AMD e Intel

~3E~ 91

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

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IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

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MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

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INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

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IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

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Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

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tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

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Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 30: sonido

AUDIO DIGITAL

l~ mregrmililil RAM La memoria RAM (Random Access Memory) es a memoria principal del sisrema Alaja temporalmente los programas y los archivos mientras estan-en_ usa y los resulshytados de las operaciones que llevan a cabo No almacena datos de forma duradera los datos que conriene se renuevan y cada vez que se apaga el equipo la memoria se vada pound1 microprocesador accede rapidamente a ella y de manera aleatoda tanshyto para la escritura como para la lectura pound1 aumento en la cantidad de memoria RAM disponible mejora considerablemente el rendimiento general del sistema Cuando la memoria RAM es insllficiente el sisrema recurre a memorias secundashyrias que tornan menos eficiente el rendimiento general

Exisren distinros upos de memorias RAM En la acrualidad las mas uulizadas son SDRAM (hay modelos que operan a 100 MHz y ottOS a 133 MHz) DDR SDRAM -Double Data

1 Rate -1 (opera hasta 400 MHz) y DDR2 SDRAM (opera a mas de 667 MHz)

i i

IFigura 3 Las memorias DDR

como esta que vemos de

Kingston operan a 400 MHz

lEi rm~Il1iIbOJJ~rd La Phea Base (Motherboard) es el dispositivo que actua como plataforma a la que se conectan directa 0 indirectamente los derhas componenres de la PC En la motshyherboard se encuentran el chipset zocalos y ranuras (slots) de expansion y los puershytos entre los elementos mas destacados o El Chipset es el componente que de regula la circulacion de daros entre los diversos

j dispositivos Esd compuesro par un conjunto de chips (Puente Norte -Northbridshyge- y Puente Su -Southbridge--) Dirige ell1ujo de informacion desde el microptOshycesador a traves de los buses

El COOLER ~ MAs MEMORIA RAM

Para mantener refrigerado -el micropfocesador La caAtid~d __~~middot~~~~~l~jRAJ~_determina la veshy

y que no recaliente el cooler un elemento que locidad ae pro~esamientd__SIJcapacidad se mishy

CO1sta de una pieza metalica con varias pun1as de eh bytes y su velocioad en MHz La cantidad

y un ventilador se encerga de disipar et cclor y tipoque middotse pueae tener dependen det mother

Componentes flsicos

I r~1yen~J~~I_QT~h~~logy bull (icJ5R ~~Iy)

Fig8llra 4 Esquema de conexi6n del chipset de 1a computadora Musicxpc 52

(wwwmusicxpccom) especialmente disenada para trabajar con sonido

o En el zacalo se conecta el microprocesador y en las ranuras para memoria RAJvf se insertan los modulos de memoria

--

middot~~~~~~t~~r-~- -co - _ _--shy

MEMORIA CACHE (SRAM)

Es un tipo de memoria intermedia alojada en el microprocesador que adua como punto intermeshy

dicde-almacenamient6 entre el mkroprocesador y la memoria- RAM Es fnuy veloz ~ influye en e

rendi~i~~to ae~ sistema ~egun- ~u tarnaiio yvelocidad Ac~lera ~r~_isfeniaguar~ando los dafos mas

usadospara accEderaeHos ~~pi~amenief-lay tres tipos L1 L2L~(ubica~_~~h elmotherl

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

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AUDIO mGITAL

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

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AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

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CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

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Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

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II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

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Page 31: sonido

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AUDIO DIGITAL

Las ranuras (slots) de expansion se uttiizan para conecur placas de sonido de vishydeo de red modem ere Exisren en la acmahdad tres tipos PCI AGP 8X y PCI Express Las ranuras pel compatten eI mismo ancho de banda al estar conectadas en paralelo Las PCI Express en cambio poseen su peopio ancho de banda por 10 cual su rendimiento es mayor

o PCl (tienen 33 MHz de velocidad y aneho de handa dc 32 bits -133 Mbs de ttansferencia maxima-)

~ PCI Express Xl es ideal para pIa cas de saniclo de red y orcas perifericos Tiene 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 2 bits uno en cada direccion 500 MBs de transferencia maxima

o PCI Express Xl6 es utilizado para a10jar placas de video (en lugar de AGP) Cuenta con 25 GHz de velocidad y ancho de banda de 32 bits 16 en cada direcshycion (8000 MBs de transferencia maxima)

- EI ROM Bios cs d chip alojado en la motherboard que contlene el programa Bios - Los Buses coneCCan el microprocesador con los demas componemes Fisicamenshy

te On cables 0 eircuitos impresos - Los controladores y adaptadores son utilizados para que los datos que circulan por los buses Ueguen a los perifericos con la velocidad y el tipo de sefial apeopiashydo para cada uno de ellos

- La interfaz es e1 componente de la motherboard que se emplea para conectar los discos de almacenamiento Por de ella circubn los datos desde y hacia los discos de almacenamiento Existen las interfaces IDE EIDE SCSI Parallel ATA y Serial AU

e Los puertos de entradasalida son usados con el prop6sito de transmitir datos

desde y hacia la compuradora Podemos encontrardos tipos de conexiones de enshyttada y salida en serie y en paralelo La diferencia principal que existe entre elIos esrriba en que las conexionec en serie transmiten los datos uno a uno por medio de un solo cable mientras que las coshynexiones paralelas transmiten datos simulcaneamente a traves de varios cables

ULTRA DMA

Direct Memmy Acceso Aceeso Directoala Memoria esunote~~Ologi~denadapar 10

c~~ D-~ ~on-et proPsito d~ [iu~losd~tos CircULendire~tafnente-despe~ldis~~middot h~ciata01efI)8~shyrid RAM ziri tener qUi pasar por e ~middotfcrQProcesadQr Y9~~~-~asf Lnrendi~i~ri~~

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Componentes rfsicos

La transmisi6n de datos puede adoptar tres form as simplex (envia datos en una tinica direcci6n) half duplex (envia datos en ambas direcciones alternativamente) y full duplex (envla datos en ambas dirccciones simultaneamente)

Los puertos Serie COn conectores DB9 (de 9 pines) 0 PS2 (de 6 pines) se utilizan por 10 general para conectar mouse y tec1ado

El puerto ParaleJo de 25 pines se emplea tradicionalmeme para dispositivos como impresoras esdneres etc Tienen una tasa de transferencia de 150 KEs Alcanzan mayor velocidad en la transmisi6n de datos que los puerws Serie Su desventaja frente a estos es que los cables no pueden tener demasiada extensi6n

Orras puertos importantes de la PC son

(I USB (Universal Serial Bus) sus Conectores constan de Cuatro cables Una de sus caractedstieas destacadas es la posibilidad de conectar dispositivos que Son detecshytados automaticamenre con el equipo encendido Su tasa de transferencia es de 60 MBs (o 480 Mbps) en USB 20 Se utishyli7-ltl para rodo ripo de dispositivos

Figuya 5 pound1 conector USB es hoy uno de los mas

utiJizados para establecer una comunicacion entre

la PC y otros dispositivos externos

o IEEE 1394 (conocido tambien como Firewire a iLink) es un tipo de conector cuyo usa se aplica principalmente en dispositivos que transfieren datos en tiempo real como algunas placas externas de sonido de usa profesional Permite Conectar hasta 63 djspositivos Su tasa de transfetencia es de 50 MBs (0 400 Mbps) Sj bien es un poco menor que el USB resulta ser mas estable

o Joystick I MIDI puerto para juegos adaptado para la recepci6n y transmisi6n de datos para dispositivos MIDI

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

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AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

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Page 32: sonido

III I

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I

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AUDIO mGITAL

~~

I I I

I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

fFi=7rH - ~

99

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

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~ 101 100

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 33: sonido

I

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AUDIO mGITAL

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I Conectores PS2 para mouse y teclado incorporan un icono para distinguir I

su usa espedfico e Puerto selie _puerto utllizado para conectar mouse y conexiones de baja veloshy

cidad entre diferentes computadoras e Puerto paralelo puerto utilizado por la impresora Actualmerlte esta siendo

I

i reemplazado par USB

o Conectores de sonido algunos motherboards que podemos erlcontrar actualshymente en el mercado traen incuidos on board una placa de sonido con todas sus conexiones

e Puerto FireWire otro puerto de alta velocidad que es usado por un gran numero de d1spositivos externos No todos los motherboards cuentan can una conexi6n de este tipo

) Puerto USB puerto de alta velacidad Generalmente es empleado por una grarl

variedad de dispositivos externos como por ejemplo las placas de sonido

I externas las impresoras los escaneres 0 las camaras digitales

I ~ Red los motherboards de ultima generacon suelen incorporar una placa de red

on board y la conexi6n correspondente

~98

T COfnponentes fisicos

I E disco duro Las caracreristicas destacadas de un disco duro son su capacidad su ve10cidad y su interfaz Trabajar con archivos de sanido requiere de una gran capacidad de aJmashycenamiemo Con respecto ala velocidad del disco inciden dos aspectos fundamen_ tales las revoluciones por minuto (RPM) que determinan la velocidad de rotacion del disco y la memoria buffer Hay distintos tipos de interfaces de coneshyxi6n de los discos como los ATA 100 a 133 Mbs y discos SeriaJ ATA que son alga mas ve10ces (150 Mbsl Un sector del disco de almacenamiento principal clonde se aloja el sistema operativo Se resershyva COmo memoria cache del disco

Figura 6 En el interior del disco rigido

vemos los platos donde se aJmacena la

informacion y la cabeza de lecturaescritura

que permite acceder a la msma

mlrOS cmpofllenles Para realizar copias de resguardo crear masters copias para la reproduccion de audio y de audio y video se utilizan las unidades de CD y DVD Can respecto a las copias de respaldo es interesante la opci6n de poder regrabar tanto en CD como en DVD por 10 tanto rente a esta necesidad san ideales las unidades RW (re-writable) Existen distintos formatos de DVD DVD-R DVD-RW DVDR DVD RW y DVD RAM Las terminaciones RW se refieren a los reshygrabables La capacidad de almacenamiento en un DVD es de 47 GB los DVD RAM aceptan grabar en sus dos caras por 10 que pueden almacenar hasta 9)4 GB La tecnologia de grabaci6n en doble capa (Dual Layer) permite guardar basshyta 85 GB en un lado de los discos DVD-R 0 R

Las grabadoras de DVD pueden grabar y regrabat CDs y algunas permiten aushymentar la capacidad de los CDs coula tecnologia HD-Burn que posibilita guatshydar hasta 14 GB de datos en un disco de 80 minutos Implementar esta aptitud sin embargo puede danar la grabadora

Otro dispositivo que Se Utjliza con e1 proposho de almacenar informaci6n Son las tarjetas de memorias USB 20 dispositivos portatiles de almacenamiento de dashytos para coneCtar a cualquier computadora que posea un conector USB La venshytaja de estos dispositivos es que no emplean cables nj baterias

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AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

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Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

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glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 34: sonido

AUDIO DIGITAL

Respecto a las placas encontramos o Placas de sonido dispositivos que P9sibilitan registrar y- reproducir sonidos o Placas de video sirven para visualizar imagenes de las tareas realizadas par el mishy

croprocesador y los programas en el monitor

Por Ultimo se denomina pemerioo a cualquiet componente-f1sico que se coneae al sisteshyma para llevar a cabo tareas espedficas como el mouse el tedado 0 la impresora

Wsect ~~RAMAsect

Son el componenre l6gico de la computadora Los hay de diversas clases desde d Bios pasando por los sistemas operativos hasta la inflnidad de aplicaciones de toshy

da indole que pueden correr en una computadora Los programas a excepci6n del Bios se alojan en un disco rigido y se cargan en la memoria RAM mientras estan abiertos_ La presencia de algunos programas es esencial para que la computadora y sus componentes puedan funcionar

o Bios sistema basico de entradas y saJidas (Basic InOut System) Se aloja dentro de un chip en la memoria ROM de la motherboard Es un programa que sirve para el arranque de la PC y para que -se puedail comunicar-los dispositivos fisicos (IIardware) y el sistema operativo con los programas discos de almacenamiento placas y perifericos y que todo el sistema funcione correctamente

-i

INTEGRATED PERIPHERALS

SUPERVISOR PASSWORD

US~R PASSWORD -

IDE HDD AUTO DETECTION

SAVE amp EXIT SETUP_

EXIT WITHOUT SAVING

SOYa COMBO SETUP

STANDARD CMOS SETUP

BIOS FEATURES SETUP

CHIPSET FEATURES SETUP

POWER MANAGEMENT SETUP

PNPPCl CONFIGURATiON

LOAD SETUP DEFAULTS

Esc Quit i t ----l +___ bull Select Item

fFigwft~ 7 En fa-pantalJa del BIOS de la PC se configuran la mayoria

de las opeiones relacionadas can el funcionamiento

del motherboard Y la conexion de este con el resto de los componentes

~

Los programas

(l Sistema-operativo el-sistema operativo de una computadora_e5 el programa prinshycipal que se encargar de coordinar y organizar la totalidad de las tareas y requerishymientos de los demas progtamas de acuerdo a las posibilidades del hardware instalado Los sistemas operativos mas conocidos y utilizados en la actualidad son Unux OS2 Wmdows XP y Unix

gUftpound e -Aunque menos conocido que Windows

el sistema operativo Linux es uno de los mas seguros y _estables

euroI Conttolaampores- son una c1ase de programas que se utilizan con el prop6sito de opshytimizar el aCCe50 al hardware y mejorar su rendimiento En audio existen placas de sonido que trabajan can los sisguiente controladores MME DX (Dir~ct X) y DXi (DX pata sintetizadores vittuales) ASIO ASIO 2 MAS EASI lHIDTM Sound Manager WDM E-WDM 0 GSIF shy

ASIO VST ~~

~

~ 101 100

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AUOIO DIGITAL

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nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

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En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

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La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

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fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

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La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 35: sonido

ii- I

i

J

AUOIO DIGITAL

glIiimilltllciolllJ ilregi $i$iregmltll IlIltIlWai IlIWlaquoreg$ltII1l ibliBdio digital pound1 audio digital como se ha visto consume gran canridad de recursos de la compushytadora ya sea para grabar procesar en tiempo real 0 almacenarlo La combinaci6n de todos los componentes de una computadora y su configuraci6n determinan el rendimiemo final del sistema Fundamentalmente son la velocidad del procesador la cantidad de memoria Ia velocidad y capacidad de los discos de almacenamiento las caracteristicas y rendimiento de la placa madre y de la de 50shy

nido as1 como la presencia de chips DSP y lao cantidad y tipo de conectores de enshytrada y salida de audio anlogo digital y puertos USB y IEEEI394

Una de las acciones de rutina para mejorar el rendimiento del sistema consiste en optimizar la velocidad de lecrura del disco rigido Esto se logra defragmentando los discos peri6dicamente 0 cuando menDs antes de cada sesi6n de grabaci6n

Qua de las consideraciones bisicas es insralar un minima de programas y tener abierros en forma simultinea la menor cantidad de eUos La desinstalaci6n de proshygramas no siempreelimina todos los datos que se guardan en el disco y en el sisteshyma operativo por 10 cual paulatinamente se va acumulando basura en e1 sistema que colabora en ralentar su rendimiento

Mientras se trabaja con audio digital se recomienda cerrar los programas que no esten relacionados con la grabaci6n 0 edici6n de audio induyendo todos aquellos que reashylizan tareas en segundo plano que no afectan el funcionamiento del sistema antivishyrus salvapantallas etc Todos los programas en ejecuci6n ocupan memoria RAM Tambien es ideal contar con un disco espedfico para grabarJ otro para almaceshynar archivos de audio y otro donde tener instalados los programas y el sistema operativo De 10 contrario 10 mas convienente es particionar el disco duro si se trata de un disco con suficiente espado para que cada partiei6n tenga la misma funcionalidad que tendrIan discos separados

i

En aquellas maquinas no tan potentes es aconsejable tambien cedudr los recurshysos asignados al rendimiento para graficos Otra consideraci6n especial es la de no

T Los programas

tener conexi6n a Internet en Ia maquina destinada al trabajo con sonido Esta meshydida es para evitar el paso y la descarga de todo tipo de programas indeseados y de actualizaeiones automaticas y tiene la ventaja de que se puede Uegar a prescindir del uso permanente de antivirus y de otras protecciones que se encuentren COCr1enshydo en segundo plano y que distraen recursos

En las maquinas con poca memoria RAM es posible aumentar la memotia virtual utilizando espacio de un segundo disco rigido En Windows XP se hace desde las Opciones Avanzadas de las Propiedades del Sistema elie derecho en Mi PC hasta Heshygar a Memoria Virtual a traves de RendimientoConfiguraci6n solapa Opciones avanshyzadosMemoria virtualCambiar

Una posibilidad adicional es optimizar el rendimiento de los discos IDE configushydndolos como DMA En Windows Xl hay que ir a Mi PC hacer clic derecho y eleshygir la opei6n Administrar En el directorio que se abre se debe se1eccionar Adminisshytrador de dispositivos y abrir Controladores (IDE ATAATAPI controllers) Hacer clic derecho en los discos IDE y en la solapa Opciones Avanzadas y en el menu Modo de Transferencia seleceionar la opd6n DMA si esta disponible

Otro punto imporrante son los buffers memorias intermedias de la PC en las cuashyles la data se mueve entre dos dispositivos 0 elementos (como e1 disco rfgido y la memoria) es temporalmente retenida con el objetivo de garantizar que no se inteshyrrumpa el flujo de datos Se ucilizan can frecueneia para reproducir y para grabar

Por software es posible determinar Ia cantidad yel tamano de los buffers con los que nabajar cada programa L configuraci6n apropiada depende de la placa de audio sus controladores y 1a vdocidad del sistema Generalmente se suden utilizar pocos buffers (nes 0 cuatro) pero de gran tamafio (16384 0 32768 bytes -si es necesashyrio reducir esos valores se pueden emplear 8192 bytes-) Cuando ocurren problemas en la reproducci6n 0 grabaci6n comO saltos 0 ruidos pueden deberse a que el sistema trabaja demasiado lento 10 que tal vez se relacione con los buffers Posiblemente haya que aumentar la cantidad y el tamano

~ ~~ 103 102

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

bull _ - bull bull -z bullbullbull _gt- c__--_ lt_-~

La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

- pr6grama ProToos M-Powered

1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

104 W731pound2 2if-g0yi i05 J

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

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Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

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los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

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Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

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Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 36: sonido

AUDIO DIGITAL

Cuando la respuesta del sistema no es 10 suficientemente rapida al trabajar en tiempo real la so1uci6n podria encontrarse en reducir la cantidad y el tamano de los buffers Incrementar su tamano exige al sistema manej~r mayores volumenes de datos para cargarlos con mas data disminuyendo asi la frecuencia con que ha de llevarse a cashybo la operaci6n de carga Por el contrario reducir el tamano de los buffers disminushyye los volumenes de datos que el sistema debe manejar pero incrementa la frecuenshycia de su carga y por to tanto el sistema debe trabajar con mayor velocidad Usar valores altos para e1 tamano de los buffers mejora el rendimiento en archivos con Frecuencias de muestreo elevadas pero aumenta la latencia

LA PLACA DE SONII)O

La placa de sonido es el demento vital par-a grabar 0 escuchar_ audio con la comshyputadora EI ripo de placa y la calidad de sus componentes son factores decisishyvas para lograr sefiales de audio can definici6n y fidelidad En ella se alojan los conversores AID y DIA Depende de la capacidad de ltstos que el sistema pueda trabajar con determinadas Tasas de muestreo y Resoluciones Tambien dependen de ella los tipos y la cantidad de emradas y salidas Actualmeme las placas mas sofisticadas pueden trabajar a 24 birsl92 kHz preshyseman entradas y salidas anal6gicas y digitales y en muchos casas conectores MIDI

Figura 9 La Maya 44 MKII

MID es una placa para

musicos que permite grabar

en forma simuttimea a traves

de sus cuatro entradas

anaogicas Ademas incluye

un modulo MIDI

PROGRAMAR LA LATENCIA

En middotoiamiddotsione~ -result conv~J1ienteprogramar un tiempci_de latencia que lEi de margen at sisterTIa

para que reaticdas open3ciones decalculo antes_de com-en~a~fasfevilamiddotrqultmiddotcoliipse 0 que se

~ ~rab~ Cotlocer a fon90 el sistema perITlied~~~[am_a_E~tlerDP_crdeJ~t~nfia6ptirnoqu~-l6gicashy-rnente se-trat_ara de- tievar al_mfnimomiddotSemici~middotin ~iUs~gun-dos_

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La placa de sonldo

Un atributo importante deolas piacas es eI tipo y la camidad de emradas y salishydas de audio que poseen Estan desde las mas bisicas las genericas can una enshytrada de micr6fono otra -de linea y una salida con fichas de tipo minipug hasshyta las quetienen multiples entradas y salidas digitales y ana16gicas con entradas y salidas balanceadas Se -puede grabar s-lmultaneamente en n cantidad de canashyles segun el numero de entradas de la placa y~ por supuesto de acuerdo a la cashypacidad del restomiddot del sistema El tipo middotde conectores de una pIaca incide en la fishydelidad de las senales que entran y salen de la contputadora La presencia de coshynectores MIDI es relevante ya que permitira conectar instrumentos 0 disposirj~

vos que respondan a esa norma como pOl ejempla sintetizadores samplers tcshyclados- controla40res maquinas-de ritmo secuenciadores etc

TiiiJ)$ 1~ 1]1pound1([$ Las placas de sanido pueden ser internasmiddot 0 externas De acuerdo al modo de coneshyxi6n con eI moth dichas placas se conectan a un slot PCI par USB a IEEE 1394 Ademas pueden tener sus canectores en el panel trasero 0 en el frente de la campu en una caja externa a en medio rack a rack entero A niveI damesticaJ estin las plashycas nativas (on board) que son las que vienen junto con Ia mother

fFDgfJ08 1() La M-Audio Firewre

Audiophile es una placa-egtrierna can

entradas y safidas analogicas digitales

--y MIDI Trabaja a un maximo de 24 ~~~~~j[J bits96 KHz-Se puede usaI can el

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1[00wderisii(COlS Y CiIlHilpiIliieodes laquoiIe 100S BliaCOlS Todas las placas de sonido cuentan can conversares ND y DA y tienen conectores de- entrada y salida Las caracterfsticas de estos componentes mas la presencia de -otros) varian de acuerdo al tipo de prestacianes que ofrece cada placa En terminos

REQUERIMIENTOS MINMOS

Li~s -placas de son-id~ induyen -en sus especifiCacion-es los r~querimientos minimos del sistemamiddot pashy

ra poder funcionar que genaralmente son apenas los necesar10s para que la PC no desflllezca

par lo que suelen estaroor dabajo ~e los requerimientos reates par2 un funcon2m1e~to 2ceptab1e

Ji- veces fjgura entre pa-entesis (2 opd6n recomendada que eS la qe debemos tltl1er en cuenta

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La placa de sonido

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I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

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los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

i I

Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 37: sonido

I Ii

AUDIO DIGITAL Tmiddott

La placa de sonido

generales pueden meneionarse los componentes y las caracterIsticas que habitualshymente presentan en la sigujente Guia VisuaL

I I ~ fiI___ __ _ _ ~J _ ~

CanvertidoresAD DA Convertidores de 16 0 24 bits

Frecuencjas de sampleo 44 kHz48 kHz96 kHz192 kHz

Rango djnamico 8 bit (48 dB)16 bit 96 (8)24 bit (144 dB)

Respuesta de frecuencia 20 Hz - 22 kHz

Enlr3das ysalidas de audio analogicas De acuerd~ ttipo oecpnecto~~s DesbOlanceadas mjl1~lugl 4 RCA

Bala~ceadasXlF 14 balan~2do

De acuerdo al tipo de senal entrante

Mic Line Aux

Puede habBr entradas ysandas IT)ono 0 eslereo

U - ftiffJ ~ U r ------- Entradas ysahdas de audio digitalts

Salida de auriculares ysalidas ~E fonit9res

SPOIF AESEBU TOSLINK (cable de fibra optical

kc~~~~s~~riltt~i~~jiiia~1r~5-~ Puerto de entrada y saiida MID Puert9s MIDI CQ~ lP canales cad uno ~on~~tor~ MIII~ _MIDI~HRU ~M1D1 OU~ _

los do~ ulurnos puedenser ~eempia~ad9~ ~qr)1JCi ~olo qti~__aclLla como ~IDI QUTJlHRU

Chips asp Para proceSiif en tiempo real

Chip sintetizador Sintelizador por har~lYare 0 software

Tabla de Ondas Tabla de Ondas de 32 bit

Full Duplex Capacidad de reproducir y graba( en simultaneo

ff~roOa ~ Componentes de una pfaca de sonido

IEUDQ~alliltJ$ ~iirrjiBl$

Las puerras de entrada y de salida de las placas son sus conectores En funcion del tipo de placa estos pueden estar ubicados tanto en el panel frontal del gabinete coshy

mo en el trasero en un m6dulo de rack 0 medio rack externo Existen discintos tishyreg Salida 14 de auriculares e Alimentaci6n pos de entradas y salidas que se detallan en el proximo capitulo 6 Control de volumen de auriculares Firewire Selector de salida reg Entrada y salida digitales SPDIF if~e$idll[w iiraquoilgii[iii1il idlreg sectffii~ laquo~lilllD iiraquo~~ [i)ngiila~ ~ngnJ~ ~ro~lti$$rl

i Indicador de SPDIF MIDI INOUT Se trata de un tipo de chip dedicado que se encuentra en la placa de sonido deshy Control de nivel asignable ED Salidas de linea RCA sarrollado para llevat a cabo tareas especiftcas propias del procesamiento de aushyreg Encender Apagar 4yenl Entradas de linea RCA dio el cual exige grandes cantidades de recursos del sistema porque los archivos

iL__ _ son pesados y dada su magnitucl las operaciones de dlculo que se realizan se mishyden en millones de instrucciones por segundo (mip5) Muchas veces estas tareas

1 no se podrfan hacer sin La presencia de un DSF debido al ramano de los archishy

51TI05 DE FABRIrANTE5 DE PLACA5 vos y a fa gran camiclad de operaciones

1101 I~ ~n L F=e a ~ nA 80 -0gt A~

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Es muy recomendable [sitar aLguno de estos sitios anfes de reatizar una compra Los chips DSP fueron creados espedficamente con el objecivo de mejorar el renshy

0 wwvm-audiocom 0 wwwmotucom dimiento del sistema Por ser un chip dedicado opera mas rapida y eficienteshy WJJwguiLLemotcom o wwwdgide~igncom mente que el microptocesador Realiza dlculos en los procesos de lIevar y traeshy

los archivos del disco dgido 2 los conver-sotes en la aplicacion de plug-in de efecshytos y procesadoies en tiempo real Libera al microprocesadar y la memoria RAM

o wwwcreativecom - o wwwcreamware~~e

IJEI0f1f8J~~ 106 107

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

j ~ 109[fugi~ 108

Page 38: sonido

II AUDIO DIGITAL

II I

I de tales operaciones La fundon del DSP es conseguir que el sistema pueda rrashy

bajar con mas efectos procesadofes y pisras simuldneas en un editor ffiultipisra i sin que decaiga su rendimiento i

Gernerar sGrnillios a i1all1ir de ia i1HQiCltI Es un reCUfSO de algunas placas de saniclo que se suma-a su funclan primaria de realizar conversiones NO y DJA y que puede servir para ampliar el horizonre de

recursos tecnicos y creativos

Sirntetizadillr Ilillr liarlllware pound1 sintetizador por hardware es U11 chip alojado en 1a placa que se usa para produshycir sonidos tal como to hace un sintetizador tradicional Los sonidos pueden sec geshynecados por sintesis FM (modulaci6n de frecuencias) como ocurrla con las primeshycas placas que induian siritetizadof por hardware 0 pueden estar basados sabre muestras (samples) La sintesis FM es una de las tecnicas uri1izadas para la generashycion de sonido en instrumenros musica1es electronicos (sintetizadores) que funcioshyna bisieamente a partir de la combinadon medianre algorirmos de dos 0 mas opeshyradores que producen cada uno ondas puras Un operador genera una onda porshytadora que es modulada por otra onda (modukuWra) producida por otro operador La onda resultanre a su VeL puede converrirse en una onda portadora al ser modushylada por ouo operador que actue sobre ella

Una de las caracterfsticas mas importantes en un sintetizador se refiere a la polifoshynla (Ia cantidad de sonidos que puede emitir en forma simultanea) Es normal acshytualmente que renga 64 voces de polifon(a Con un programa que permita hacer secuencias MIDI es posible crear composicioshynes musicales que suenen con los sonidos del sintetizador de la placa Del mismo modo S1 se utiliza un editor de partlruras y se quiere escuchar 10 que esra escriro en el pentagrama se pueden aprovechar los sonid6s del sinterizador ya que 1a inforshymacion del pentagrama puede ser convertida en instruCc10nes MIDI Hay que teshyner en cuenta que la calidad de los sonidos del sinterizador por hardware dependeshyd de cada placa de sonido y de los sonidos- que esta tenga almacenados En general a faha de otra opcion el- sinterizador por hardware se consrituye en el instrumento emp1eado en la reproduccion de cualquier archivo MIDI como por ejemplo los que llevan la extension mid

~~~lt1 rle llnlllisect Willle~a~j Otm recurso que ofrecen algunas p]acas de sonido es el conocido como Tabla de Onaw 0 Vavetable -Esre metodo consiste primordialmente en generar sonidos a traves de la combinacion de distintas formas de ondas almacenadas en una memoria especial que fueron muestreadas (sampleadas en una acepcion distinra a la utilizada

La placa de sonido

pata ~ample Rate) a partir de sonidos producidos por fuentes Hskas como los insshyuumentos musicales acusticos Es decir 10 mismo que hace un sampler Para ello se incluye en la placa una memoria ROM que almacena las muestras (samples) con 1a posibilidad en algunos casos de que esa memoria sea RAM y se pueda ampliar pashyra agregar mas capacidad En este caso las muestras se pueden modificac 0 agregar como nuevas tambien pueden esrar a1macenadas en un disco dgido La calidad de las muestras y el tamano de la tabla de ondas influyen decisivamente en la calidad y la cantidad de sonidos disponibles para el sintetizadoc Algunas placas utilizan parte de la memoria RAl1 principal del sistema para almacenac las muestras 10 que redushyce la cantidad de memoria disponible para las otras tareas Para mejorar los sonidos que se crean COn esta tecnica se suden tomar varias muesrras del sonido del instrwnento sampleando en distintas oetavas con el objetivo de acortac la distancia que hay entre la nota que se toea y el sonido tornado_como muestra

Sound Fonts (Fuente de sonido) Se denominan Soundfonts a un formato de muestras 0 samples de audio a1macenashydos para utilizar en la Tabla de Ondas Constan de las muestras sampleadas y de un conjunto de instfucciones acerca de como se articula el sonido -de las muestra5 ampte formato fue creado por Creative Labs y para pod_er usarlo es necesacio contar con una placa compatible Sound Blaster AWE y con el programa Sound Fonts Manageshyment System prqvisto por SB Live En su defeeto con un sintetizador por software que pueda- ejecu_tarlos Via MIDI se pueden conrrolar mediante un teclado externo La extension- de los archivos Soundfonts es SF2 Los soundfonts con la extenshysion SBK (una version anterior a SF2) deben ser convertidos a SF2 para poder sec usados Se-agrupan en bancos consrituidos por patches Con una 0 varias muesshy([as agrupadas se compone un instfumento Con uno a varios instfumentos comshybinados se conforman los patches AJ usarlos con un secuenciador los soundfimts se almacenan en la memoria RAl1

RESUMEN

Un siSiema digital como es una computadora esta constituido por variados comjJonentes que

si bkm tief~n diversos grados de inddencia en eLfuntionamifinto general de todo el equipo

nlnguno puede fallar Cada U110 tle eUos posee flJnciones espedficas que es necesario COl1ocer

para prevenir probables intonJei1iln~e~ y lograr optimizar el rendimiento general La placa de

sorli~o ~s el elemento destacado para traba~Cr _con mliska y sonido_

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