Tarjeta de sonido
Introducción
Las tarjetas de sonido (excepto muy raras excepciones profesionales) toman las muestras de sonido a 16 bits (aunque se llame SoundBlaster 128 PCI o MaxiSound 64). Esto ha llevado a engaño a varias personas al creer que su tarjeta de sonido trabajaba con más bits que su propio procesador (pero se trata del número de voces, que es otro tema completamente distinto). Esos bits vienen a definir la posición del altavoz.
Para emitir sonidos, los altavoces se mueven dando golpes. Estos golpes hacen que el aire que nos rodea vibre, y nuestros oídos captan esas vibraciones y las transforman en impulsos nerviosos que van a nuestro cerebro (esto no depende del ordenador). Entonces, deberemos indicarle al altavoz dónde debe "golpear". Para ello simplemente le enviaremos una posición (en este caso un número). Pues bien, cuantas más posiciones podamos representar, mejor será el sonido. Y cuantos más bits tengamos, más posiciones podremos representar
| 8 bits | 256 posiciones |
| 16 bits | 65536 posiciones |
La diferencia es apreciable. ¿Son necesarios más bits? En principio no; sin embargo, como en todo, cuando el ADC no es excesivamente bueno, algunos bits captados tienen información que no es demasiado fidedigna. Esto significa que si podemos trabajar con un mayor abanico de bits (20 o más), aunque perdamos calidad el sonido final seguirá siendo igual de bueno.
Es habitual leer que una tarjeta marcada como "32", sin embargo, estas tarjetas son de 16 bits, pueden reproducir y grabar sonido digitalizado a 16 bits. El número 32 se refiere a la polifonía, es decir, el número de notas musicales que puede tocar simultáneamente el sintetizador interno. Lo que quiere decir es que puede tocar 32 notas simultáneas.
Ejemplos de algunas tarjetas de sonido:
| Tipo de tarjeta | Polifonía | Nº de bits |
| Típica FM (compatible SB 16) | 20 | 8 ó 16 |
| Estándar GM (General MIDI) | 24 | 16 |
| Tipo Wavetable (estilo SB 32) | 32 | 16 |
| Maxi Sound Home Studio, SB AWE 64 | 64 | 16 |
| Turtle Beach Pínchale | 64 | 20 |
Estructura de Tarjeta de Sonido
Historia de la Tarjeta de sonido.
Ese pitido que oímos cuando arrancamos el ordenador ha sido durante muchos años el único sonido que ha emitido el PC. En un principio, el altavoz servía para comunicar errores al usuario, ya que la mayoría de veces, el ordenador debía quedarse solo trabajando (debido a la lentitud de los primeros equipos).
Pero entró en escena el software que seguramente más ha hecho evolucionar a los ordenadores desde su aparición: los videojuegos. Probablemente los programadores pensaron: "¿No sería maravilloso que los muñequitos ésos emitieran sonidos? ¿No sería aún más increíble una banda sonora?" . Y así surgieron los primeros software con sonidos compatibles.
Sin embargo, un poco más tarde, en plena revolución de la música digital (empezaban a popularizarse los instrumentos musicales digitales) apareció en el mercado de los compatibles una tarjeta que lo revolucionó, la tarjeta de sonido SoundBlaster.
Por fin era posible convertir sonido analógico a digital para guardarlo en nuestro PC, y también convertir el sonido digital que hay en nuestro PC a analógico y poder escucharlo por nuestros altavoces.
Estructura y función de cada componente en particular:
· Buffer
La función del buffer es almacenar temporalmente los datos que viajan entre la máquina y la tarjeta, lo cual permite absorber pequeños desajustes en la velocidad de transmisión. Por ejemplo, si
Muchos ordenadores realizan la transmisión por DMA. El acceso directo a memoria (Direct Memory Access) permite a cierto tipo de componentes de ordenador acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de
· DSP
(Digital Signal Processor) Es un Procesador de señales digitales dedicado lo que permite delegar al procesador principal la tarea que el mismo realiza.
Es un CPU para propósito especial que se usa a fin de procesar señales digitales. Provee secuencias adicionales de instrucciones rápidas, como desplazar y agregar, multiplicar y sumar, comúnmente utilizadas en aplicaciones de procesamiento de señales intensivas en matemáticas.
Los chips DSP se utilizan para comprimir y descomprimir formatos de audio, así como para asistir con la grabación y la síntesis de reproducción y del habla.
· Mezclador
El mezclador tiene como finalidad recibir múltiples entradas, combinarlas adecuadamente, y encaminarlas hacia las salidas. Para ello puede mezclar varias señales o seleccionar alguna de ellas. Este comportamiento se puede configurar por software. Tanto las entradas como las salidas pueden proceder de la tarjeta o del exterior. El mezclador suele trabajar con señales analógicas, aunque también puede manejar digitales.
Conectores:
Son los elementos físicos en los que deben conectarse los dispositivos externos, los cuales pueden ser de entrada o de salida.
Casi todas las tarjetas de sonido se han adaptado al estándar PC 99 de Microsoft que consiste en asignarle un color a cada conector externo, de este modo:
| Color | Función |
| Rosa | Entrada analógica para micrófono. |
| Azul | Entrada analógica "Line-In" |
| Verde | Salida analógica para la señal estéreo principal (altavoces frontales). |
| Negro | Salida analógica para altavoces traseros. |
| Plateado | Salida analógica para altavoces laterales. |
| Naranja | Salida Digital SPDIF (que algunas veces es utilizado como salida analógica para altavoces centrales |
· Sintetizador Tabla de Ondas
La síntesis mediante tabla de ondas es un método de síntesis que en vez de generar sonido de la nada, utiliza muestras grabadas de los sonidos de instrumentos reales. Estas muestras están almacenadas en formato digital en una memoria ROM incorporada, aunque también pueden estar en memoria principal y ser modificables. El sintetizador busca en la tabla el sonido que más se ajusta al requerido en cada momento. Antes de enviarlo realiza algunos ajustes sobre la muestra elegida, como modificar el volumen, prolongar su duración mediante un bucle(repetitiva), o alterar su tono a base de aumentar o reducir la velocidad de reproducción.
Este componente puede tener una salida analógica o digital, aunque es preferible la segunda. En general el sonido resultante es de mayor calidad que el de la síntesis FM.
Alternativamente, este proceso puede ser llevado a cabo enteramente por software, ejecutado por
· ADC/DAC
Al conectar unos altavoces a nuestra tarjeta de sonido, hay alguien que transforma los datos digitales en analógicos para que nuestro altavoz los entienda. De eso se encarga el DAC (Conversor Digital-Analógico ).
En cambio el ADC (Conversor Analógico-Digital) sirve para que cuando se graba desde una fuente externa , se transforme los datos analógicos que llegan por el cable en muestras digitales (Muestreo Digital) para que podamos almacenarlas en nuestro disco duro.
Alguien puede necesitar reproducir sonido, tratarlo al mismo tiempo con una fuente externa y volver a grabarlo. O sencillamente reproducir y grabar al mismo tiempo. Esta característica se conoce como "fullduplex" y se encuentra presente en la mayoría de placas actuales. Para ello, los dos conversores ADC-DAC deben trabajar de forma separada.
Estructura del ADC/DAC
1. Muestreo digital
Las tarjetas de sonido simplemente transforman una señal continua en una discreta (aunque no lo parezca). La palabra "discreta" significa que sucede a ciertos intervalos de tiempo.
La señal de la voz es continua en el tiempo y en amplitud. Para que pueda ser procesada por hardware(y software) digital es necesario convertirla a una señal que sea discreta tanto en el tiempo como en amplitud. La captura de la información acústica se realiza mediante transductores analógicos y requiere la realización de un muestreo digital o conversión analógica/digital (A/D), antes de poder procesar la información por medios informáticos.
El muestreo digital es un proceso de muestreo, a intervalos de tiempo regulares, consistente en la obtención del valor que toma la señal original en un momento dado. El número de muestras por segundo se conoce en inglés como el bit-rate.
Si el bit-rate es lo suficientemente alto, la señal muestreada se parecerá mas a la señal original.
Señal continúa :
Tras muestrearla, obtenemos la siguiente señal discreta :
Otro ejemplo de ejemplo.
En el dibujo se observa una línea continua, que representa un sonido. Sin embargo, en realidad cuando la captamos con nuestra tarjeta de sonido no podemos capturar TODA la onda, capturaremos simplemente una serie de puntos , un punto cada cierto tiempo, es decir, un muestreo de los datos con una determinada frecuencia; la onda que nos quedará será del siguiente estilo:
Si en lugar de 44KHz utilizamos 22KHz, en realidad capturaremos la mitad de posiciones:
El sonido se degrada rápidamente.
Algunas tarjetas incorporan interpolación, mediante la que se suavizan los picos y se puede volver a obtener una onda más parecida a la original, mejorando, según los fabricantes, la calidad de sonido.
La frecuencia de muestreo mínima y más comúnmente utilizada de la tarjeta de sonido es de 44’1KHz ¿Y porqué exactamente se utilizan 44’1KHz? Debido a que sería un derroche de medios (y dinero) utilizar una frecuencia mayor, debido a que el oído humano es capaz de reconocer unos 44.000 sonidos cada segundo .
Todas las tarjetas de sonido domésticas pueden trabajar con una resolución de 44’1KHz, y muchas incluso lo hacen a 48KHz. Las semi-profesionales trabajan en su mayoría con esos 48KHz y algunas incluso con 50KHz. Las profesionales llegan cerca de los 100KHz. La utilización de este muestreo ampliado se debe al mismo motivo por el que algunas tarjetas utilizan más de 16 bits para cada muestra: si los datos de partida no son suficientemente fieles o después nos dedicamos a modificar el sonido, perderemos calidad, así que cuanta más calidad tengamos en un principio, mejores resultados obtendremos al final, es mejor trabajar con un margen de confianza.
2. Cuantificación
La cuantificación es la conversión de una señal discreta en el tiempo evaluada de forma continua a una señal discreta en el tiempo
discretamente evaluada. El valor de cada muestra de la señal se representa como un valor elegido de entre un conjunto finito de posibles valores.
Se conoce como error de cuantificación (o ruido), a la diferencia entre la señal de entrada (sin cuantificar) y la señal de salida (ya cuantificada), interesa que el ruido sea lo más bajo posible.
3. Codificación
La codificación consiste en la traducción de los valores de tensión eléctrica analógicos que ya han sido cuantificados al sistema binario, mediante códigos preestablecidos. La señal analógica va a quedar transformada en un tren de impulsos digital (sucesión de ceros y unos).
· Pci
Un Peripheral Component Interconnect (PCI, "Interconexión de Componentes Periféricos") consiste en un bus de ordenador estándar para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base.
· Sintetizador FM
La modulación en frecuencia (FM) es el proceso de combinar una señal de AF (Audio Frecuencia) con otra de RF (Radio Frecuencia) en el rango de frecuencias entre 88MHz y 108MHz, tal que la amplitud de
Características
Es muy barata, pero no reproduce adecuadamente los sonidos de instrumentos musicales reales. En particular, las guitarras, los metales y sonidos de percusión suenan lamentablemente.
Los sintetizadores que usan este sistema incorporan un gran número de operadores y de algoritmos, pero las tarjetas de sonido tipo Sound Blaster lleva muy pocos como para obtener buenos resultados.
Información adicional
- Método de síntesis de modulación Waveguide (Modelado Físico, Síntesis Virtual)
Se basa en simular el sonido de un instrumento musical mediante el cálculo numérico de las ondas de sonido. Es decir, se tienen en cuenta parámetros como la vibración del sonido en un tubo (viento), una cuerda, una membrana (percusión), etc.
Pero este proceso se realiza a tiempo real, lo que supone una gran capacidad de cálculo.
Características:
Es excesivamente cara. De hecho, el primer producto con esta tecnología que salió al mercado (un sintetizador de Yamaha) tenía dentro dos Macintosh Quadra para producir tan sólo 2 notas de polifonía por lo cual no es tan comun encontrarlo.
Bibliografía:
http://www.mastermagazine.info/termino/4768.php
http://www.conozcasuhardware.com/quees/tsonido3.htm
http://www.conozcasuhardware.com/quees/tsonido1.htm
http://ceres.ugr.es/~alumnos/luis/mycuan.htm
http://www.conozcasuhardware.com/quees/tsonido1.htm
http://www.pchardware.org/sonido/conceptos_erroneos.php
http://es.wikipedia.org/wiki/Tarjeta_de_sonido
http://elsitiodetelecomunicaciones.iespana.es/modulacion.htm
