Tarjetas de sonido

7 Tarjetas de sonido.
Aunque el sentido del oído es complejo, podríamos resumir su funcionamiento
diciendo que el oído capta las ondas de energía producidas por los cambios de
presión que generan la voz, los instrumentos musicales y todo tipo de
elementos capaces de generar sonidos en la naturaleza. Posteriormente,
nuestro cerebro interpreta, como sonidos, dichas variaciones en las ondas de
presión.
El micrófono, al igual que el oído, tiene como misión captar estos
sonidos y convertirlos en estas señales eléctricas analógicas con la misma
forma e intensidad que las ondas de presión que forman los sonidos. Estas
señales eléctricas con forma de onda son analógicas, es decir, varían
constantemente con el tiempo y no toman valores determinados como ocurre
con las señales digitales.

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Para poder almacenar en un fichero la señal sonora proveniente de
cualquiera de sus entradas, necesitamos de un dispositivo capaz de convertir
dicha señal analógica en una señal digital codificándola y, si es conveniente,
comprimiéndola posteriormente.
La misión de la tarjeta de sonido de nuestro ordenador es la de
reproducir y grabar sonidos desde fuentes variadas como: CD, micrófono,
entrada auxiliar, módem, TV, Sintetizador (MIDI), entradas digitales ópticas
(SPDIF), o también reproducir el sonido almacenado en ficheros en diferentes
formatos como pueden ser: Wave (sonidos digitalizados), MP3 y WMA (ficheros
digitalizados con compresión), MIDI (ficheros de música digital), etc.
En general, estas fuentes se pueden reducir a 3 tipos:
Entradas de señales eléctricas analógicas.
Entradas de señales eléctricas digitales.
Archivos en distintos formatos como Wave, MIDI, MP3, etc.
Las salidas de la tarjeta de sonido también pueden ser de dos tipos
distintas:
Salidas analógicas.
Salidas digitales.
Aunque también se podría considerar como salida la generación del
fichero de sonido digitalizado, codificado y comprimido, pero esta opción no la
consideraremos por el hecho de que es el sistema operativo, con ayuda de la
tarjeta de sonido, quien realiza esta misión.

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Ilustración 7.2. Tarjeta de sonido
7.1 Digitalización del sonido.
Como se comentó en el apartado anterior, la naturaleza del sonido es
analógica y la de nuestro oído también, sin embargo, los ordenadores no
pueden trabajar con señales de este tipo por lo que debemos transformarla
previamente para poder ser tratada en un ordenador. Los pasos necesarios son
dos, según sea el caso, el primero sería la digitalización del sonido adquirido
por las entradas analógicas, para lo cual se utiliza un circuito denominado
convertidor analógico digital o ADC que se encarga, como su nombre indica,
de convertir la señal analógica de entrada en una señal digital comprensible
para el ordenador. El otro paso sería el inverso, para que el oído humano
pueda interpretar los sonidos procesador por el ordenador, previamente deben
ser convertidos de nuevo a señales analógicas, para lo cual se utiliza el circuito
inverso denominado conversor digital analógico o DAC.
7.1.1 Convertidor Analógico/Digital, ADC.
El elemento que se encarga, en la tarjeta de sonido, de transformar los niveles
analógicos de la señal de entrada en niveles digitales discretos comprensibles
por el ordenador se denomina ADC (Analog to Digital Conversor) o convertidor
A/D (Analógico/Digital).

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de le denomina cuantificación y al sistema de digitalización completo se le
denomina PCM (Pulse Code Modulation) o Modulación de Pulsos Codificados.
Para la realización de esta operación de conversión intervienen dos
parámetros que determinarán la calidad del sonido digital convertido:
• Frecuencia de muestreo medida en Hz, que indica el número de
muestreos que se realizan en un segundo, por tanto un muestreo de
8KHz indica que se toman 8000 muestras en un segundo. Para poder
digitalizar con una calidad de alta fidelidad la frecuencia de muestreo
debe ser superior a 44,1 KHz
• Resolución de las muestras, también llamado profundidad de
muestreo, en realidad queda determinado por el número de bits que
tendrá el número que indica la medida de cada muestra. Por ejemplo,
con 8 bits, sólo podemos escribir números entre –127 y +128, que en
total, nos dan 256 posibles valores (incluyendo el valor “cero”).
Teniendo en cuenta que tomamos todas estas muestras con la
esperanza de poder volver a reproducir fielmente la señal original a partir de las
mismas muestras, cuanto mayor sea el número de muestras, más datos
tendremos de la señal original. En realidad, con una frecuencia de muestreo de
44,1 KHz obtenemos la calidad de sonido de audio digital utilizada en los
equipos reproductores de CD. Aunque si aumentamos esta frecuencia se
mejoraría la calidad de dicha señal, el oído humano no es capaz de apreciar
dicho aumento en la calidad. Sólo los auténticos melómanos y con un oído muy
fino y entrenado son capaces de apreciar dicha mejora en la calidad. Además,
el aumento de la frecuencia de muestreo implica la necesidad de más recursos
del sistema para el tratamiento digital de la señal, por tanto, se ha buscado un
compromiso entre los recursos implicados en el proceso y la calidad deseada,
considerando que el aumento de la frecuencia de muestreo por encima de 44,1
KHz prácticamente no mejora la calidad del sonido de forma apreciable,
aunque hoy día se pueden encontrar tarjetas de la gama alta que tienen
frecuencias de muestreo de hasta 90KHz.
El número de bits determina la resolución con la cual se va a cuantificar
el valor obtenido de cada muestra. En realidad, esta limitación del número de
bits obliga a un redondeo en el número, ya que tenemos que dar a cada
medida un valor entero discreto entre los 256 posibles para el caso de 8 bits.
Supongamos que el convertidor A/D es capaz de obtener medidas entre -1,27v
y +1,28v, (en este caso, la resolución será de 0,01v), y supongamos que el
valor real de la señal durante una muestra es de 857mV (0,857v). Con este
valor el DAC deberá elegir entre asignarle el número +85 o el número +86, en
ambos casos cometerá un error en la medida debido a la falta de resolución,
teniendo que redondear al valor más próximo. Con resoluciones de 16 bits,
obtenemos 65536 valores posibles para asignar a cada medida, de forma que
el error producido será menor. La mayor exactitud en la medida redunda en
que la imagen digital sea mucho más fiel a la señal original. En los
reproductores de audio CD se utilizan precisamente 16 bits de resolución. En
audio profesional se llegan hasta los 20 bits (1048576 valores/muestra), lo que
indica que en realidad no son necesarios más bits para obtener una
inmejorable calidad. De todas formas hay fabricantes que en la actualidad
utilizan hasta 24 bits de resolución en algunas tarjetas de la gama alta, y se
comienza a hablar de futuras tarjetas con resoluciones de 32 bits.
Una vez que el sonido se ha muestreado según el procedimiento indicado
anteriormente, ya se considera sonido digital. El siguiente paso será
almacenarlo en un fichero, para lo cual, en muchos casos, dado el elevado
tamaño de la información a almacenar, se procede a comprar mediante
algoritmos especialmente diseñados para ficheros de música. De este modo
aparecen cientos de formatos y extensiones distintas para los ficheros de
audio, entre las que cabe destacar las siguientes:
• WAV: Se trata de ficheros donde se ha guardado de forma ordenada
todos los valores tomados durante el muestreo de la señal.
• MP3: Es el resultado de comprimir los datos digitalizados en formato
PCM mediante un algoritmo específico de compresión denominado
MP3. Es uno de los formatos más utilizados en la actualidad para
comprimir ficheros de música.
• MPEG Al igual que los anteriores es un fichero comprimido, utilizado
en este caso, para las pista de audio de las películas de vídeo
grabadas en formato DVD..
7.1.2 Convertidor Digital/Analógico, DAC.
El proceso inverso al comentado en el apartado anterior se denomina
conversión digital analógica y para tal proceso se requiere de un circuito
denominado conversor digital analógico o DAC (Digital to Analog
Conversor). La necesidad de esta conversión radica, como ya se ha comentado
anteriormente, en que el oído humano no es capaz de interpretar como sonido
la información procesada digitalmente por el ordenador. La salida de estos
circuitos se aplica directamente a unos amplificadores que adecuan los niveles
de salida del DAC a otros más altos necesarios para poder excitar la
membrana de un altavoz que servirá de interfaz entre el ordenador y el oído
humano.

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Finalmente mediante la aplicación de un circuito llamado filtro analógico
se reproduce la señal eliminando las interferencias del muestreo.

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Ilustración 7.6
De esta forma se obtiene una señal analógica que se enviará finalmente
a los altavoces.
La frecuencia de muestreo en la reproducción de la señal será la misma
que la utilizada en la grabación.
El número de bits del DAC suele ser el mismo que el del convertidor
ADC, aunque no necesariamente; de hecho hay tarjetas en las que no ocurre
así. Pero no tiene sentido cambiar la calidad ya que si solo podemos grabar a 8
bits, para qué queremos reproducir a 16 bits. A pesar de ello, si reproducimos
música sintetizada o muestreada no importará mucho el número de bits de
grabación, ya que no utilizaremos esta función de la tarjeta.
7.1.3 Full Duplex.
Este término indica que la tarjeta es capaz de grabar y reproducir al mismo
tiempo, una tarjeta que no sea full duplex sólo podrá realizar una de las
operaciones a la vez. De todas formas hoy en día cualquier tarjeta tiene esta
opción y las tarjetas que no la tienen, están muy obsoletas.
Las tarjetas full duplex utilizan dos canales DMA que permiten dicha
grabación y reproducción simultánea. Esto conlleva en algunos casos la
posibilidad de conflicto con otros dispositivos que utilizan el mismo canal DMA,
ya que el ordenador suele contar solamente con un total de 8 canales de este
tipo.
La función full duplex es muy apreciada en videoconferencia, ya que
permite la transmisión y recepción simultánea de sonidos e imágenes. También
la utilizan los programas para la decodificación de TV codificada, que capturan,
por una de sus entradas del canal de grabación, la señal a decodificar y la
devuelven decodificada al canal de reproducción en tiempo real.
7.2 Síntesis de sonidos.
La síntesis de sonido consiste en la generación o simulación, por parte del
ordenador o tarjeta de sonido, de sonidos de instrumentos musicales o
cualquier otra índole, mediante procesos digitales más o menos complejos. En
la actualidad, la fidelidad con la cual se simulan digitalmente todo tipo de
instrumentos musicales, sonidos como los de un motor, del agua fluyendo por
un río, fenómenos atmosféricos y, en general, cualquier sonido que se produce
en la naturaleza es, simplemente, impresionante, siendo muy difícil, en tarjetas
profesionales, distinguir los sonidos reales de los sintetizados.
Existen dos procedimientos para la síntesis de sonidos que son la
síntesis FM y la síntesis mediante Tablas de Ondas.
7.2.1 FM.
Una de las primeras tecnologías utilizadas para la síntesis o generación
artificial de sonidos fue la sintetización de sonidos por Frecuencia Modulada.
Se trataba de imitar sonidos a partir de una frecuencia o tono generado
internamente por la tarjeta que se va manipulando hasta obtener el sonido
deseado. La primera tarjeta de sonido que utilizaba este sistema de síntesis se
empezó a comercializar hacia los años 80. La calidad de los sonidos
sintetizados no es muy buena, vista desde el mundo profesional, pero debido a
su bajo coste, se han utilizado mucho en el entorno del PC.
Una vez generada la frecuencia a partir de un oscilador electrónico
interno de la tarjeta, lo que se hace es modularla y crear una envolvente que
hará variar la forma de subida y caída de dicha nota, intentando imitar, por
ejemplo, la pulsación de una tecla de un piano que se caracteriza por una
rápida subida o comienzo de la nota y un prolongado tiempo en su extinción.
Finalmente, mediante unos filtros electrónicos, varía el número e intensidad de
los armónicos de la nota, variando así su timbre, De este modo, conseguimos
diferenciar notas semejantes a las producidas por la cuerda de una guitarra,
con una forma senoidal característica, de una nota producida por un violín,
donde la forma característica
tiene forma de un diente de
sierra.

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Ilustración 7.7
Estas notas además
pueden modularse con
efectos más o menos
espectaculares como el
efecto de reverberación, el
efecto trémolo, el efecto de
desplazamiento de frecuencia, o el efecto envolvente por desplazamiento de
fase entre otros.
El estándar que han utilizado en las tarjetas de sonido se denomina
OPL-3.
7.2.2 Tabla de ondas (Wave Table).
A pesar de que en su momento fue muy espectacular la tecnología de síntesis
FM, permitiendo la los juegos toda clase de efectos musicales especiales, no
tiene suficiente calidad para el mundo de la música, en el que se requieren
sonidos reales y limpios. Hoy en día, la síntesis FM ha sido ampliamente
superada por la llamada tecnología de tablas de ondas, que obtiene sonidos
mucho más parecidos a los de los instrumentos reales.
La Tabla de ondas se basa en grabar muestras de sonidos reales en la
memoria de la tarjeta y, a partir de estas muestras, reproducir dicho sonido
variando simplemente la frecuencia de estas muestras.
Por ejemplo, grabamos el sonido de una flauta emitiendo la nota
(frecuencia o tono) LA durante un tiempo determinado y lo almacenamos en la
memoria de la tarjeta de sonido. Para que la tarjeta emita dicho sonido de una
nota “LA” bastará con reproducir la muestra que se ha grabado en la memoria,
repitiendo la muestra durante el tiempo deseado. Para que la tarjeta
reproduzca, por ejemplo, un sonido de flauta en la nota “DO” de la octava
superior, tendrá que reproducir más rápidamente la muestra, ya que la nota
“DO” de la octava superior es una frecuencia mayor. Para el caso de tener que
reproducir una frecuencia inferior, simplemente emitirá la nota muestreada a
una velocidad más lenta. Es algo así como acelerar o ralentizar el sonido.
El estándar de Tablas de ondas se denomina General MIDI y lo utilizan
todas las tarjetas de sonido actuales. Otros fabricantes utilizan además de ésta,
otros tipos de tablas como la Roland MT-32.
Evidentemente al reproducir un sonido que se ha grabado anteriormente
de un instrumento real, las posibilidades de que la reproducción de dicho
sonido se parezca al sonido real es mucho mayor que si se crea de forma
sintética.
En la actualidad cualquier tarjeta moderna debe incorporar el sistema de
síntesis por tabla de ondas.
Esta técnica de tabla de ondas implica que la tarjeta debe incluir una
memoria, y un procesador para la gestión del proceso. La memoria siempre
determinará la cantidad de muestras que puede almacenar la tarjeta. Todas
estas tarjetas incorporan una memoria ROM con sonidos pregrabados de
fábrica que se pueden utilizar, pero no se pueden modificar. Para aumentar el
número de muestras que entran en la ROM se recurre a técnicas de
compresión. Las de la gama más alta incorporan además una memoria RAM
para que el usuario pueda grabar sus propias muestras; en este caso también
se recurre a técnicas de compresión para aumentar el número de muestras que
entran en la RAM, ya que su tamaño es limitado. Finalmente, hoy en día, se
utilizan cada vez más tarjetas que permiten el acceso a la memoria RAM
principal del sistema, con lo que se aumenta el número de muestras que puede
grabar el usuario, sin aumentar apenas el coste de la tarjeta.
Los buses utilizados por las tarjetas de sonido son el bus ISA, que se ha
quedado obsoleto, y el PCI, que constituyen la tendencia actual, pero también
se está incrementando el uso de tarjetas externas de sonido que utilizan el bus
USB.
La calidad de los sonidos en las tarjetas con tablas de onda depende de
varios factores como la frecuencia que se ha utilizado para el muestreo, el
número de bits utilizados para el muestreo, el algoritmo de compresión, la
calidad del sonido original, etc.
7.2.3 DSP (Digital Signal Processor).
El DSP (Digital Signal Processor) o procesador de señales digital, es el
procesador que gestiona todo el proceso de generación de sonidos por medio
de las tablas de ondas grabadas en memoria. Este procesador además, en
muchos casos, soporta aceleración de las funciones ActiveX, de forma similar a
como lo hacen las tarjetas aceleradoras 3D en el proceso de vídeo.
El DSP determina el nivel de polifonía o número de voces que soporta la
tarjeta.
Un sonido monofónico es el que emite una
única nota de un instrumento, pero en un caso real,
muchos instrumentos son polifónicos, generan
varios sonidos al tiempo, o en el caso de una
orquesta, son muchos los instrumentos que tocan o
suenan al mismo tiempo, obteniendo entonces un
sonido polifónico. Por ejemplo, si hacemos vibrar
una única cuerda de una guitarra obtendremos un
sonido monofónico con sus características únicas
de tono y timbre. Sin embargo, al tocar una melodía con una guitarra
normalmente lo que se hace es tocar acordes formados por la vibración
simultánea de las 6 cuerdas obteniendo entonces un sonido polifónico.
Una característica importante para poder reproducir los acordes de los
instrumentos de forma polifónica es que el DSP sea capaz de reproducir
simultáneamente los distintos sonidos o voces que emite dicho instrumento. En
el caso de querer simular el sonido de varios instrumentos, necesitaremos un
sistema que sea capaz de reproducir varios sonidos simultáneos de cada
instrumento, denominándose voces.

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Ilustración 7.8. Chip DSP.
Un DSP puede ser de 32, 64, 128, 256 e incluso 1024 voces. Lo cual,
como hemos visto, no significa necesariamente que pueda reproducir 256
instrumentos a la vez, puesto que varios de esos sonidos pueden pertenecer a
distintas notas de un mismo instrumento. Normalmente el número de
instrumentos que puede manejar simultáneamente el DSP es muy inferior al
número de voces, estando comprendido éste entre los 16 y 32 instrumentos al
tiempo.
También debemos mencionar aquí el método de síntesis por software,
que permite aumentar el número de voces y enriquece el sonido resultante. Se
puede por ejemplo, obtener 64 voces a partir de una tabla de ondas de 32, a
costa de recursos del sistema y tiempo del procesador principal. Evidentemente
32 voces serán reproducidas directamente de la tabla de ondas y las otras 32
serán artificiales, producto de complicados algoritmos matemáticos en los que
se pueden ajustar los parámetros más importantes que definirán el sonido
resultante, permitiendo de algún modo una flexibilidad o personalización que no
permite la tabla de ondas. Resulta muy eficaz la combinación de ambas
técnicas en la creación de sonidos musicales.
7.3 Sonido Dolby Digital y DTS.
Como ya se ha comentado anteriormente, la base de la adquisición de sonido
la constituye el sistema PCM (Pulse Code Modulation), que nos permite
almacenar muestras de sonido, y posteriormente podrán ser convertidas y
tratadas o procesadas por la tarjeta de sonido. El problema fundamental que
presenta este sistema de almacenamiento del sonido es debido al gran
volumen de datos que se generan en calidades de sonido de alta fidelidad.
Esto se ve agravado aun más si queremos almacenar la información de varios
canales de sonido, como podría suceder en la grabación multi-pista de audio
profesional o para la grabación de las pistas de audio de una película de cine.
En estos casos, esta información se multiplica por cada uno de los canales
utilizados.
Como es lógico, en el formato final destinado al gran público, el
fabricante no ofrece todas las pistas grabadas durante la realización del disco o
de la película, sino que mezcla toda esa información en una serie de canales
que son los que nosotros reproducimos.
En audio, lo normal es que la información se grabe en dos canales,
dándole a este sistema el nombre de Estéreo. En el caso de las películas de
cine, la calidad estereofónica no es lo suficientemente buena como para
ofrecernos la sensación de sonido real obtenida durante la grabación, por lo
que se tiende a crear formatos de salida con más pistas obteniéndose así
sistemas de seis, siete e incluso ocho canales de salida, denominándose estos
sistemas como 5.1, 6.1 y 7.1 respectivamente. Debemos tener en cuenta que
en las películas de cine la información de sonido debe ir unida a la señal de
vídeo que ocupa un tamaño que ronda en sí misma entre los 4 y 8 GB según la
duración y calidad de la misma. Si unimos a esto el hecho de que ambos deben
almacenarse en un soporte limitado, como puede ser el DVD que actualmente
admite hasta 8,5 GB, es obvio pensar que de algún modo tendremos que
reducir al máximo la información de sonido con la mínima perdida de calidad
posible.
En esta línea han trabajado los mejores laboratorios de sonido
desarrollando sistemas como el Dolby Digital, también conocido como AC3
(http://www.dolby.com/resources/tech_library/index.cfm) o el DTS Digital
Surround (http://www.dtsonline.com/pro-audio/), ambos sistemas permiten la
codificación y posterior compresión de seis o más canales con una calidad
excepcional apta para ser utilizados en soportes como el DVD.
Los sistemas de sonido 5.1, 6.1 y 7.1 son en realidad sistemas de 5, 6 y
7 canales de sonido envolvente que incluyen un canal adicional que emite sólo
las bajas frecuencias, denominando a este último canal subwofer.
Para poder disfrutar de las ventajas que estos sistemas de codificación y
compresión nos ofrecen, debemos disponer de un equipo que disponga, no
solo de un amplificador, sino también de un decodificador digital del sistema
que deseamos reproducir, ya sea AC3 o DTS. En el caso de las tarjetas de
sonido para ordenadores PC, prácticamente todas las actuales lo llevan, o en
su defecto lo emulan por software, por lo que podremos utilizarlas, con el
software necesario, para reproducir películas con calidad Digital Surround.
En cuanto a entradas y salidas, debemos comentar que podemos
encontrar distintas posibilidades en las tarjetas de sonido con capacidad digital:
• Salidas de altavoces: En este caso se trata de unas salidas
analógicas que suelen no estar amplificadas y en las que
dispondremos de un conector jack estéreo por cada dos canales de
nuestra tarjeta.
• S/PDIF-IN (Sony/Philips Digital Interface): Es una entrada digital
pensada para conectar con un equipo externo de reproducción de
DVD con salida digital (Home Cinema). La conexión suele ser óptica,
mediante un cable de fibra óptica, aunque también se puede
encontrar, en algunas tarjetas de sonido, una conexión RCA para un
cable coaxial. No todas las tarjetas de sonido incluyen esta entrada.
• S/PDIF-OUT: Es una salida digital pensada para conectar a un
equipo externo que disponga de decodificador Dolby Digital o DTS.
No serviría para utilizar con un amplificador normal. La conexión
suele ser óptica, mediante un cable de fibra óptica, aunque también
se puede encontrar, en algunas tarjetas de sonido, una conexión
RCA para un cable coaxial. Deberíamos encontrar esta salida en
todas las tarjetas de sonido digitales, aunque en algunos casos, para
abaratar costes, no se incluye exteriormente, en este caso, se
dispone en el interior de un conector para poder sacar al exterior
dicha conexión.
En el apartado 7.5 se indican más características de estas entradas y
salidas.
7.4 Amplificación.
Las tarjetas de sonido disponen de un amplificador que se utiliza para la
reproducción de los sonidos y que aumenta el nivel de salida a un valor
suficientemente alto para hacer vibrar las membranas de los altavoces. En
algunos casos, la salida de la tarjeta de sonido no está amplificada, por lo que
deberemos utilizar unos altavoces activos, o lo que es lo mismo, altavoces que
incluyen un amplificador.
El amplificador utilizado es un elemento clave para obtener un buen
sonido final, ya que un amplificador de mala calidad proporcionará un ruido
excesivo o una deficiente amplificación de graves.
Una característica importante de un buen amplificador es que sea de
bajo ruido. Por desgracia todos los componentes electrónicos aportan más o
menos nivel de ruido a todas las señales que pasan a través de ellos; este
ruido suele conocerse como ruido térmico. Se caracteriza porque
estadísticamente se distribuye (o se genera) de forma aleatoria y uniforme a lo
largo de todo el espectro de frecuencias de la banda en la que se está
trabajando, produciendo un siseo característico por debajo de la melodía que
se está escuchando. Como es de suponer, los elementos de bajo ruido son
caros y redundan en el precio final de las tarjetas. El parámetro que define la
relación entre el nivel de sonido y el ruido existente se denomina relación
señal ruido y se da en dB (decibelios). Un ejemplo podría ser 100 dB, que
supone que el nivel del ruido es:

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Que como puede observarse es un valor prácticamente despreciable
respecto al nivel de la señal.
Otra característica importante es la curva de respuesta en frecuencias
que presenta el amplificador. Dado que el oído humano responde a frecuencias
dentro de la banda que va desde los 20Hz hasta los 20KHz, en el mejor de los
casos un amplificador debe ser capaz de amplificar con la misma intensidad
todas las frecuencias de la gama audible o de dicha gama de frecuencias.
Conseguir esto es realmente difícil y normalmente se amplifican unas
frecuencias más que otras. Cuanto más igualada sea la respuesta a
frecuencias del amplificador, mayor será la calidad del amplificador.
Existen algunos programas capaces de comprobar este parámetro en
una tarjeta, como por ejemplo, el “Cool Edit”. En realidad no miden la curva de
respuesta del amplificador, sino de todos los elementos del sistema de
grabación y reproducción (a excepción del amplificador) que por lógica debe
cumplir las mismas especificaciones de comportamiento en frecuencia, y nos
puede dar una idea de la calidad de la tarjeta.

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Por último, otra característica reseñable del amplificador sería su
potencia de salida, que normalmente es muy pequeña, del orden de los 4 o 5
vatios por canal, aunque se pueden encontrar tarjetas con mayor potencia. De
todos modos, este dato no es muy relevante, debido a que la mayoría de los
altavoces utilizados hoy en día con los ordenadores PC disponen ya de su
propio amplificador. En el caso de las tarjetas con salidas analógicas 5.1 en
adelante, las salidas suelen estar sin amplificar requiriendo por tanto, unos
altavoces activos para poder ser amplificadas convenientemente.
7.5 Conexiones de la tarjeta de sonido.
Para poder comunicarse con otros aparatos de sonido o, incluso, con otros
ordenadores, las tarjetas de sonido disponen de diferentes salidas y entradas,
tanto analógicas como digitales.
7.5.1 Entradas analógicas y digitales.
Para poder introducir señales eléctricas, la tarjeta dispone normalmente de
varias entradas interiores (se accede desde el interior del ordenador) y
exteriores (se accede desde el panel frontal o posterior del ordenador), que
permiten introducir información analógica o digital, como pueden ser:
• Mic: Externa y analógica. Permite la conexión de un micrófono.
• Line In: Externa y analógica. Diseñada para recibir señal de una fuente
de audio de baja potencia proveniente de un equipo de música u otro
dispositivo similar. En este caso, conectaremos la salida Line Out del
equipo a la entrada Line In de la tarjeta de sonido. En ningún caso se
debe conectar a esta entrada la salida de los altavoces directamente.
• CD IN: Interna y analógica. Permite conectar internamente la salida de
audio analógica del CD-ROM o DVD a la tarjeta de sonido.

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Ilustración 7.10. Cable de conexión interno de audio analógico para conectar con el CDROM.
• AUX IN: Interna y analógica. Esta entrada, también analógica, es similar
a la entrada Line In, pero suele encontrarse en el interior de la tarjeta de
sonido. Suele utilizarse para conectar la salida de la tarjeta de TV
internamente.
• Línea telefónica y Altavoz del PC: Internas y analógicas. Algunas
tarjetas de sonido también implementan como entradas de sonido
analógico la línea telefónica y el altavoz del PC, pero esta conexión se
realiza directamente al conectar la tarjeta al puerto PCI, no es necesario
realizar ningún tipo de conexión interna.
• SPDIF IN: Externa y digital. Como entrada se encuentra únicamente en
tarjetas de sonido de gama alta. Es una entrada digital que se puede
encontrar en dos formatos:
o Óptico: Conexión óptica utilizada para conectar con equipos de
música digitales y Home Cinema y otros ordenadores PC con
salida digital óptica. Se conectan mediante fibra óptica.
o Coaxial: Conexión RCA utilizada para conectar con equipos de
música digitales y Home Cinema y otros ordenadores PC con
salida digital mediante coaxial. Se conectan mediante un cable
coaxial.

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7.5.2 Salidas analógicas y digitales.
Al igual que las entradas de la tarjeta de sonido, las salidas pueden ser de tipo
analógico y digital. A continuación se citan las más utilizadas:
• Altavoz: Externa y analógica. Puede encontrarse en varios formatos:
o Estéreo: Es la salida estándar de las tarjetas de sonido. Utiliza un
conector jack estéreo (similar al utilizado en los cascos de
cualquier discman o radiocasete) y está preparada, en principio,
para dos altavoces.
o 5.1: El sistema 5.1 utiliza cuatro altavoces periféricos, uno central
y otro de bajos denominado subwofer. Utiliza normalmente 3
conectores jack estéreos, uno para cada pareja de altavoces
periféricos y el último para el subwofer y el central. Para optimizar
las conexiones, si la tarjeta no dispone de una placa de extensión
de conectores, suele utilizar los conectores jack de las entradas
también como conexiones de salida, de forma que si utilizamos la
tarjeta de sonido en modo 5,1, las entradas quedan anuladas.
o 6.1: El sistema 6.1 utiliza tres altavoces frontales dos centrales
laterales, uno posterior central y otro de bajos también
denominado subwofer. Las conexiones son similares a las
utilizadas en el sistema 5.1.
o 7.1: El sistema 7.1 utiliza tres altavoces frontales dos centrales
laterales, dos laterales posteriores y otro de bajos también
denominado subwofer. Las conexiones son similares a las
utilizadas en el sistema 5.1.

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Ilustración 7.12. Tarjeta de sonido con salida de altavoces 5.1, 6.1 y 7.1. También incluye una conexión FireWire.
• Line Out: Salida analógica. Consiste en una salida analógica de baja
potencia pensada para enviar la señal a un equipo de música que
disponga de la entrada Line In o Aux In. No es conveniente introducir la
salida de altavoces directamente en la entrada Line In de un equipo de
música o de otro ordenador. Esta salida suele estar presente en las
tarjetas de sonido de gama alta.
• SPDIF OUT: Externa, digital. Es una salida digital que se puede
encontrar en dos formatos:
o Óptico: Conexión óptica utilizada para conectar con equipos de
música digitales y Home Cinema con decodificación Dolby Digital
que disponen de entrada óptica. Se conectan mediante fibra
óptica.

image536 Ilustración 7.13. Tarjeta de sonido con entradas y salidas ópticas. Detalle de un conector de fibra óptica.
o Coaxial: Conexión RCA utilizada para conectar con equipos de
música digitales y Home Cinema con decodificación Dolby Digital.
Se conectan mediante un cable coaxial.

image538 Ilustración 7.14. Detalle del conector interno y conexiones de la Entrada/Salida SPDIF. Detalle
de las salidas digitales ópticas y coaxiales. Detalle de conectores RCA.
7.6 Altavoces.
Los altavoces son un complemento imprescindible de las tarjetas de sonido, sin
ellos no se podría oír el sonido generado en la tarjeta.
La oferta de altavoces es muy variada y la competencia entre la marcas
ha hecho que los precios bajen considerablemente haciendo que ya no resulte
demasiado caro disponer de un auténtico sonido digital surround. Pero
podríamos hacer una primera clasificación entre altavoces
activos y altavoces pasivos:
• Altavoces Pasivos: Son simplemente altavoces que
se conectan a la salida de altavoces de la tarjeta y
no tienen ningún elemento amplificador de la señal.
• Altavoces Activos: Se caracterizan porque
incorporan un amplificador que aumentará la señal y
llevará los controles necesarios característicos de
cualquier amplificador. También pueden incorporar
un decodificador Dolby Digital o DTS Digital
Surround.
Como ya se ha comentado, las tarjetas suelen
disponer de dos salidas de audio; una, amplificada y otra, sin amplificar. Las
señales en estas dos salidas corresponden a la señal antes de llegar al
amplificador de la tarjeta, y después de pasar por el amplificador de la tarjeta.
Las tarjetas con salida 5.1 o superior solo suelen tener la salida sin amplificar,
debido a que en el caso contrario consumirían mucha potencia y se calentarían
mucho. Las características que definen la calidad del amplificador que utilizan
los altavoces son las mismas que las comentadas anteriormente para el caso
del amplificador de la tarjeta de sonido.
Los altavoces pasivos utilizarán directamente la salida amplificada, los
activos pueden conectarse tanto a una como a la otra, pero en el caso de la
salida amplificada, es posible que tengamos que bajar considerablemente el
volumen de los altavoces en Windows para que la salida no distorsione, debido
a su potencia de salida excesiva.
Los altavoces activos necesitan de una fuente de alimentación para
funcionar, que puede ser interna, en cuyo caso simplemente dispondremos de
un cable para conectar los altavoces a la red eléctrica, o externa, que se
caracteriza por la presencia de un accesorio o alimentador que se conectará
por un cable a la toma de la red eléctrica y por otro cable a la caja de uno de
los altavoces.

image541
Ilustración 7.15.
Altavoz activo.
Para la correcta reproducción de las
diferentes frecuencias, las dimensiones de los
altavoces son determinantes. Las frecuencias
altas requieren de altavoces con un diámetro
pequeño (Tweeter), que les permita moverse
rápidamente para seguir las vibraciones
eléctricas de estas frecuencias. Pensemos
que una frecuencia de 18KHz hará que la
membrana del altavoz se desplace hacia
dentro y hacia fuera 18.000 veces en un
segundo. Si esta frecuencia llega a un altavoz
de bajos sencillamente no la reproduciría
fielmente debido a la inercia de su tamaño o,
en el peor de los casos, lo deterioraría. Por el
contrario, una frecuencia grave requiere de un
altavoz con una membrana de gran diámetro
para vibrar (Woofer o también Subwoofer).
Por último, las frecuencias medias requieren diámetros intermedios.
Otro detalle significativo para evaluar la calidad de los altavoces activos
es la cantidad de controles disponibles. Si solamente incluye un ajuste de
volumen, seguramente no sea de muy buena calidad. En cualquier caso al
menos debería llevar un control de volumen, otro para tonos y otro de balance.
Cualquier otro control añadido como un control de efectos predefinidos (Bass,
Jazz, etc.) será indicativo, sin duda, de la alta calidad de los altavoces.
Dado que los altavoces, para su funcionamiento, necesitan un campo
magnético de gran intensidad es necesario separarlos al menos 70 cm del
monitor para no perjudicarlo. El efecto de un campo magnético sobre la
pantalla del monitor causará la aparición manchas de color localizadas en la
zona cercana al altavoz. Una vez producida la mancha de color, no basta con
retirar el altavoz que la originó ya que el monitor quedará impregnado por el
magnetismo remanente en la máscara interna del monitor. Para eliminar este
magnetismo remanente hay que generar un campo magnético variable, como
el obtenido en un soldador de inducción, y dar pasadas circulares por la zona
afectada alejándose progresivamente de la misma.
Debido a que la mayoría de las tarjetas actuales utilizan sistemas 5.1 o
superiores, los altavoces se han ido adaptando a las circunstancias creándose
distintas configuraciones de altavoces según los requerimientos de la tarjeta de
sonido empleada, de forma que podremos hablar de:
• Altavoces Estéreos o 2.0: Son los más clásicos y consisten en dos
cajas de altavoces, una por canal, que pueden incluir en su interior

image542
Ilustración 7.16. Altavoz del tipo Woofer.
desde un único altavoz de frecuencias medias, hasta un conjunto de
tres altavoces que incluye un tweeter para agudos, un altavoz de
frecuencias medias y un Wofer para bajas frecuencias.

image544
Ilustración 7.17. Juego de altavoces 2.0.
• Altavoces 2.1: Esta configuración de altavoces dispone de dos
altavoces de agudos denominados satélites y de un altavoz de
graves denominado subwofer.

image546
Ilustración 7.18. Juego de altavoces 2.1.
• Altavoces 4.0 o cuadrofónico: Dispone de cuatro altavoces
similares a los utilizados en los sistemas estereofónicos, que se
disponen dos frontales y los posteriores. Este sistema no está
contemplado por los sistemas digitales siendo simplemente una
mejora del sistema estereofónico.
• Altavoces 4.1: Podría considerarse como una mejora del sistema
cuadrofónico, pero no es así, constituye una de las primeras
opciones realizadas para sistemas digitales del tipo surround y
consta de cuatro satélites y un altavoz de graves o subwofer.
• Altavoces 5.1, 6.1 y 7.1: Son una mejora del sistema 4.1 y se
consideran las alternativas de sonido digital actuales. Consisten
respectivamente de 5, 6 y siete satélites mas un altavoz de graves o
subwofer.

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Ilustración 7.19. Juego de altavoces 5.1 y 7.1 respectivamente.
Algunos sistemas de altavoces digitales llevan incorporados el
decodificador Dolby Digital, por lo que podrán ser utilizados también por
reproductores de DVD con salida óptica o coaxial, según sea el caso. También
pueden ser utilizados con consolas de videojuegos que dispongan de salida
digital óptica, como puede ser la Play station o la Xbox.
Como última característica, y no por ello menos importante, hablaremos
de la potencia que soportan los altavoces. Normalmente se utilizan dos
denominaciones para indicar la potencia de los altavoces:
• Potencia máxima (Pmáx): Es la máxima corriente de pico que
soporta. Al ser una corriente de pico, debemos saber que sólo puede
soportarla durante un instante de tiempo muy pequeño, si se
mantiene durante un tiempo de varios segundo, el altavoz puede
estropearse.
• Potencia eficaz o RMS máxima: Esta es la potencia máxima que
puede soportar en un régimen de funcionamiento continuo sin
deteriorarse, aunque esto no garantiza que el funcionamiento a dicha
potencia se produzca sin distorsión en el sonido.
Es usual encontrar publicidad indicando que un cierto altavoz soporta
300 vatios de potencia máxima. En estos casos, lo primero es asegurarnos de
qué tipo de potencia nos están hablando. Si se trata de la potencia de pico,
podríamos considerar la publicidad como engañosa, puesto que la potencia
eficaz puede ser incluso menor a la mitad de la comentada en el anuncio. Si se
trata de la potencia eficaz, entonces podemos fiarnos de la publicidad, aunque
quedaría tener en cuenta otro aspecto, sobre todo si se trata de un sistema de
altavoces 5.1 o superior y es el reparto de potencia entre cada uno de los
altavoces que componen el sistema. Lo interesante sería conocer la potencia
que soporta cada satélite y la que soporta el subwofer, de este modo
tendremos claro lo que compramos.
7.7 MIDI.
El Interfaz MIDI (Musical Instrument Digital Interfaz) se desarrolló en 1981. Se
trata de un estándar Hardware/Software de comunicaciones para instrumentos
musicales electrónicos.
En la figura se muestra el conector MIDI de tipo DIN de 5 pines.

image550
Ilustración 7.20. Conector MIDI.
En las tarjetas de sonido no suele venir este conector DIN, sino que la
salida MIDI se encuentra intercalada en el mismo conector utilizado para los
juegos o también llamado conector para JoyStick.
Se trata de un puerto serie de 32,5 Kbaudios que conecta entre sí a los
distintos equipos. A través de este interfaz los distintos dispositivos se envían
información simple semejante a la información de una partitura (frecuencia y
tiempo), además de la información correspondiente al instrumento (timbre,
envolvente y efectos especiales).
Si un teclado se conecta al ordenador a través de este interfaz, éste le
comunica la nota que se ha pulsado, el tiempo que ha durado la pulsación, etc.
al ordenador, que podrá mediante esta información, reproducir la melodía
correctamente aplicándole los efectos necesarios.
El interfaz MIDI tiene posibilidad de manejar hasta 16 canales (notas o
instrumentos) simultáneos, cada información que se transmite a través de este
puerto lleva obligatoriamente información del canal al que se refiere dicha
información.
Dispone de hasta 128 parámetros para transmitir información sobre la
interpretación de la melodía.
La grabación de todos estos datos en un fichero se realiza sobre ficheros
Standard MIDI File (ficheros MIDI estándar) con la extensión .MID.
7.8 Averías en una tarjeta de sonido y sistema de altavoces.
No es habitual encontrar tarjetas de sonido averiadas a nivel electrónico o de
componentes, pero no por eso imposible, lo que sí es normal es encontrarse
con tarjetas de sonido mal configuradas o mal instaladas. De todos modos,
expondremos a continuación las averías más típicas y la metodología para su
localización.
Los pasos a seguir para la localización de una avería en una tarjeta de
sonido son los siguientes:
1. Abrir el ordenador y asegurarnos de que la tarjeta está correctamente
instalada en su slot correspondiente, ya sea EISA o PCI. Presionar
convenientemente la tarjeta sobre el slot para asegura un buen
contacto en el conector.
2. Acceder al administrador de dispositivos de Windows (clic derecho
en Mi PCimage856  solapa Hardware image856 administrador de dispositivos),
y comprobar en los Dispositivos de sonido, video y juegos que la
tarjeta se encuentra correctamente instalada. Para que el dispositivo
esté bien instalado tiene que aparecer tal como se indica en la
Ilustración 7.21. Administrador de dispositivos de Windows. No debe
aparecer ningún signo de admiración o interrogación amarilla a la
izquierda del controlador. .image552

 
Si la instalación es correcta pasaremos al siguiente punto de
comprobación, en caso contrario, volveremos a instalar los drivers o
controladores de la tarjeta de sonido. Si tras la reinstalación siguen
manteniéndose los signos de interrogación o admiración,
procederemos a buscar en la web del fabricante los drivers
actualizados de la tarjeta y los instalaremos de nuevo. Si se mantiene
el problema, probaremos la tarjeta en otro slot libre.

image554
Ilustración 7.21. Administrador de dispositivos de Windows.
3. Si el controlador aparece correctamente instalado, pero seguimos sin
tener sonido en la tarjeta, nos aseguraremos de que todos los
canales de sonido del mezclador de windows están abiertos. Para
ello, haremos doble clic sobre el icono del altavoz que se encuentra
en la parte derecha de la barra de tareasimage556 para que nos
aparezca el mezclador de Windows.

image557
Ilustración 7.22. Mezclador y control de volumen de Windows.
Comprobaremos fundamentalmente que no hay ningún canal en silencio,
salvo el micrófono que sí puede estar en silencio para que no se acople,
y que los mandos de volumen no están en su posición baja, sobre todo
el control de volumen o maestro y el de onda.
Nota: Si el altavoz de volumen no aparece en la barra de tareas, lo podemos
activar accediendo a: Panel de control image856 Dispositivos de sonido, audio y voz image856
cambiar configuración de altavoces image856 Marcar la casilla Colocar un icono de
volumen en la barra de tareas.
4. Si tras realizar el punto anterior seguimos con el problema y tenemos
una tarjeta con salida de altavoces 5.1, deberemos comprobar que la
configuración de altavoces se adapta a lo que nosotros tenemos
conectado. Para ello, accederemos al programa de configuración de
nuestra tarjeta de sonido, que puede estar también en la barra de
tareas como un icono en la parte derecha.

image559
Ilustración 7.23. Ventana de configuración de la tarjeta de sonido.
En este caso deberemos asegurarnos de que el Nº de altavoces se
adapta a lo que tenemos instalado y que hemos elegido
correctamente la salida adecuada. En la Ilustración anterior se
observa que tenemos dos opciones, una con el KIT surround y otra
sin él. El KIT surround es una extensión de los conectores de la placa
hacia el exterior, de forma que se amplían el número de conectores
de salidas en el exterior. Si no disponemos del KIT sourround, y
configuramos el modo de 6 canales, la entrada de línea y de
micrófono se convierten en salidas de altavoces para los satelites
posteriores izquierdo y derecho y para el satélite central y el subwofer.
Si disponemos del KIT, entonces estas salidas se encuentran en los
conectores de la extensión del KIT.
Si se configura el Nº de altavoces a 2, entonces las entradas de línea
y de micrófono realizarán su función original.
Normalmente, estas ventanas de configuración de la tarjeta de sonido
suelen disponer de una solapa o apartado para probar el
funcionamiento de los altavoces, en este caso podremos utilizarla
para ir comprobando, según realizamos modificaciones en la
configuración, que se realizan correctamente.

image561
Ilustración 7.24. Ventana de configuración de la tarjeta de sonido, prueba de altavoces.
En este caso, según vamos pulsando en uno u otro altavoz, este debe
realizar un sonido predeterminado, en caso contrario, la configuración
o la colocación de los altavoces no son correctas.
5. Si continúa el problema, debemos descartar que éste esté en la
tarjeta de sonido, salvo que el problema sea de la etapa final
analógica de la misma, para lo cual deberíamos analizar
directamente la señal de salida de la tarjeta. Para ello deberíamos
utilizar un osciloscopio que nos permita evaluar el estado de la salida,
en su defecto, podremos utilizar unos altavoces que hayamos
probado previamente en otro equipo y del cual tengamos total
seguridad de su funcionamiento. Lo conectaremos a la tarjeta y
comprobaremos de nuevo, con el programa anteriormente descrito
de prueba de altavoces, el funcionamiento de los mismos. Si sigue el
problema, lo más probable es que se haya estropeado la etapa final
de la tarjeta, por lo que deberemos proceder a su sustitución por otra
nueva.
6. Si al cambiar, en el apartado anterior, los altavoces por unos nuevos
se solucionó el problema, está claro que la avería está en los
altavoces por lo que deberemos sustituirlos, aunque antes
deberíamos comprobar que el alimentador está correcto o que la
conexión a la red funciona bien. Para ello, deberemos medir con un
polímetro la tensión de salida del alimentador y comprobar que se
ajusta con las especificaciones que se encuentran serigrafiadas o en
una pegatina en el cuerpo del alimentador, o que el cable de
conexión a la red eléctrica está en perfecto estado.
Si el problema se encuentra únicamente en uno o varios de los canales de
sonido, pero no en todos, entonces podremos obviar los pasos 1, 2 y quizás
también el 3, centrándonos en el apartado 4. Tras comprobar que la
configuración es correcta y que siguen fallando los altavoces, entonces nos
centraremos directamente en los altavoces y sobre todo en su conexionado
que es lo que más habitualmente suele fallar. Una buena estrategia sería tener
unos altavoces 2.0 comprobados para ir probando salida por salida si el
sistema es de 6 o más canales.

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