4. Funcionalidad

Tarjetas de sonido

Como ya hemos visto, el estándar AdLib empleaba en los años 80,s la muy popular síntesis de frecuencia modulada (FM-Synthesis). Esta fue desarrollada a principio de los años 70,s por Dr. John Chowning en la universidad de Stanford y se basa en la generación de una oscilación sinusoide (Carrier) y una segunda modulada, el modulador. Cuando ambos, los llamados operadores, poseen más o menos la misma frecuencia, se producen complejas formas de onda, y con ello armónicos que pueden ser muy similares a los de los instrumentos acústicos. Así funcionan también los sintetizadores FM.

La técnica FM ofrece posibilidades poco menos que infinitas de producir sonidos electrónicos. Lamentablemente el sonido de muchos de los instrumentos FM resultan sintéticos y sin el cuerpo suficiente para impresionar al joven sector de la multimedia. Pero la ayuda se acercaba con la síntesis WaveTable (tabla de ondas).

Tarjetas de sonido WaveTable

En esta técnica ya no se intenta generar sintéticamente el espectro acústico de los instrumentos, sino que se recurre a las formas de onda características de espectro del instrumento almacenadas en un medio ROM soldado directamente a la tarjeta de sonido, o bien en una módulo opcional externo de ampliación.

En las tarjetas de sonido WaveTable se depende de sonidos almacenados en formatos de Hardware, el resultado es también dependiente de la calidad de las formas de onda, la capacidad de memoria y el número de muestras (Samples) por instrumento. Además los instrumentos de sonido natural precisan otros requisitos especiales. Por ejemplo en un piano tocado de forma suave no se percibe el golpear de los martillos en las cuerdas, mientras que si se toca más alto no solo se debe variar ese parámetro, sino también otros como sutiles variaciones en la imagen sonora (por ejemplo la influencia en las cuerdas abyacentes que también comienzan a oscilar). La calidad exige capacidad de almacenamiento y potencia de procesamiento. Los Sampler y muchos teclados emplean esta tecnología en la generación de sonido.

Interfaces de Audio

Los interfaces de audio allanan el camino para las señales de audio al ordenador y desde el ordenador, uno se las podría imaginar como el portero en las entradas y salidas al exterior del ordenador que transforma el mundo musical exterior en una pura ensalada de cifras dentro del ordenador.

Las señales analógicas deben ser transferidas por el convertidor A/D (de analógico a digital) integrado en el interfaz al reino de los ceros y unos: En secuencias muy cortas el nivel correspondiente de la señal se mide (p. ej. en una frecuencia de muestreo de 48 kHz exactamente 48 000 veces por segundo) y se asigna el valor digital siguiente que el computador puede entender. Al contrario que la "inexactitud analógica" el computador no reconoce transiciones fluidas, sino solo concretas cantidades de valores fijos (representados por Bits con los que trabaja el convertidor). El fluir continuo de nivel de la señal analógica se reduce a una especie de torrente cifras. A partir de esta corriente de datos puede el ordenador comenzar a trabajar.

Para la reproducción hay que recorrer el camino de vuelta: El convertidor D/A (digital a analógico) en el interfaz de audio debe extraer del ordenador a partir de esas cadenas de cifras otra vez una forma de onda continua tan exacta como sea posible a la original analógica.

En ambos casos hablamos de una transformación, o más bien de una conversión. Por eso se denominan de esa manera los circuitos electrónicos convertidores (las iniciales „ADC“ para convertidor analógico digital y „DAC“ para convertidor digital analógico se han establecido provenientes de los términos abreviados del inglés). La calidad de estos módulos es responsable, si no de toda, de la mayor parte de la calidad en un interfaz de audio. Sin embargo la frecuencia de muestreo máxima no lo es todo en referencia a la calidad de un interfaz. Actualmente hay interfaces muy económicos capaces de funcionar a 96kHz o más, pero que no suenan especialmente bien.

... la señal analógica de entrada...

Señal digital

... se mide en periodos muy cortos por el convertidor A/D y se les asigna un valor digital.

Información binaria

La señal digital puede ser procesada como información binaria comprensible por el ordenador.

A través de la digitalización, la señal sinusoide "redonda" se convierte en una señal escalonada. Este escalonamiento es perceptible a nivel sonoro por los armónicos adicionados. Estos armónicos son eliminados posteriormente a través de la conversión D/A por medio del llamado filtro de reconstrucción. También la calidad de este filtro influye entre otras cosas en el sonido general del convertidor.

Otro punto que juega un papel importante en la calidad del convertidor es la precisión del reloj. El reloj marca el pulso del siguiente muestreo. Lamentablemente ningún reloj en el mundo puede marcar el pulso infinitamente con total exactitud. Siempre hay desfases mínimos. Y a 48 000 muestreos por segundo estos mínimos desfases en la frecuencia de muestreo pueden llevar a que el Sample asuma un valor que no le corresponda. Estas pequeñas inestabilidades del reloj se denominan Jitter. Dependiendo de la clase de precios en las que se mueva un interfaz, habrá dedicado su fabricante más o menos tiempo y dinero en el desarrollo de un reloj bajo en Jitter.

En las conexiones digitales (como S/PDIF o ADAT) el interfaz se ocupa en primera línea de que el ordenador "entienda" cada formato de datos y lo puede procesar. Como aquí ya se tratan datos de audio en formato digital ya no es realmente necesaria una conversión.

Cuando varios dispositivos de audio se conectan entre ellos a través de un puerto digital, es importante que todos vayan regidos por el pulso de un mismo reloj. Si cada aparato trabajara con su propio reloj, podría pasar que uno de ellos envíe un Sample en un momento en que otro no espera ninguno, o al contrario. A la práctica esto se percibe como chasquidos.