La Tarjeta de sonido o Interfaz de audio

EL EQUIPO DIGITAL – CAPÍTULO 3

Introducción

Como ya se apuntaba en el capítulo 2, “El equipo informático”, la tarjeta de sonido, o, en su caso, la interfaz de audio, es un componente fundamental e imprescindible: No es posible configurar un estudio de grabación y producción musical, aunque sea como aficionado, sin contar con una de ellas.

MOTU - 424 - PCIe - PCIX

MOTU – 424 – PCIe – PCIX

En ésta se conectan todos los dispositivos de audio que vayamos a utilizar, tanto de entrada como de salida: instrumentos musicales, micrófonos, reproductores; previos, mezcladores; amplificadores, monitores, altavoces, auriculares, etc.; algunos modelos incluyen, además, conexiones MIDI (In/Out/Thru).

Y, por otra parte, como pieza clave del equipo de sonido digital, está conectada a nuestro ordenador mediante alguno de los distintos tipos de conexión existentes: PCI, PCIe, USB, FireWire, Thunderbolt u otros puertos exclusivos del fabricante propietario.

NI-KompleteAudio6

Native Instruments Komplete Audio6

Desde el ordenador se configuran y gestionan. Normalmente, el propio fabricante, además de los controladores o drivers necesarios para su perfecta integración en el sistema operativo y para su correcto funcionamiento (ver al final), proporciona una o varias aplicaciones específicas para acceder sus opciones, utilidades y herramientas que nos permiten controlar todos los aspectos de la grabación y de la reproducción; en la mayoría de los cados también podemos hacerlo desde nuestra aplicación DAW habitual, si son compatibles.

No debemos escatimar a la hora de invertir en este apartado; pero, como siempre, teniendo en cuenta la finalidad de nuestro estudio, expectativas y capacidad económica [Está claro. Por insistir que no sea].

Disponemos de una gran variedad de calidades y precios.

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DESCRIPCIÓN GENERAL Y CONCEPTOS BÁSICOS

No es estrictamente necesario, pero es más que recomendable tener algún conocimiento, aunque sólo sea una mínima noción, sobre estos dispositivos.

En la siguiente ilustración, a modo de esquema y con carácter genérico, se muestran los componentes básicos que integran una tarjeta de sonido, así como el recorrido que sigue  la información (la señal de audio, en nuestro caso).

Esquema de una tarjeta de sonido sencilla

Esquema de una tarjeta de sonido sencilla

– Interfaz de conexión

Es la parte de la tarjeta que sirve para conectarla a la placa base del PC.

Puede ser de tipo PCI, PCIe, ISA, PCMCIA, USB, FireWire, etc.

– Buffer

Memoria en la que se almacenan temporalmente los datos procedentes del PC, gracias a lo cual se evitan los desajustes derivados de la velocidad de transmisión.

– DSP (Digital Signal Processor – Procesador de señal digital)

DSP es el acrónimo en inglés de Digital Signal Processor: Procesador de Señal Digital. Es un sistema complejo que está formado por varios elementos:

  • Un procesador dedicado (o varios), con instrucciones de trabajo específicas,
  • Un hardware diseñado exclusivamente y adaptado al DSP (o grupo de DSPs).
  • Software optimizado para aplicaciones que requieran operaciones numéricas de cálculo a muy alta velocidad.

Su utilidad en el campo del sonido profesional es indiscutible, ya que permite trabajar sobre las muestras de sonido recibidas e, incluso, aplicarles efectos en tiempo real.

Observaciones:

  • Las muestras, normalmente, provendrán de señales analógicas que deberán ser digitalizadas previamente mediante un conversor analógico/digital (ADC).
  • El DSP, o grupo de DSPs, puede procesar distintos flujos de señal en paralelo, lo que unido a su diseño e instrucciones específicas para el procesamiento digital, le proporciona una potencia difícil de igualar por otros tipos de procesadores.
  • Los elementos básicos que componen un DSP son:
  • Conversores en las entradas y salidas.
  • Memoria de datos, memoria de programa y DMA.
  • MACs: multiplicadores y acumuladores.
  • ALU: Unidad aritmético-lógica.
  • Registros.
  • PLL: Bucles enganchados en fase.
  • PWM: Módulos de control de ancho de pulso.

Entre las tareas más básicas que realiza se incluyen la compresión (en la grabación) y la descompresión (en la reproducción) de la señal digital.

A la señal recibida pueden introducirle efectos acústicos en tiempo real como coros, reverberación, distorsión, etc., basados en algoritmos.

En nuestro caso y como mínimo, deberán contar con capacidad full-duplex, lo que les permitirá manipular datos en ambos sentidos simultáneamente.

Respecto a las tarjetas DSP de Efectos Acelerados por Hardware

En el mercado existen tarjetas DSP específicas que no podemos incluir dentro de esta categoría de tarjetas o interfaces de sonido. Son dispositivos específicos integrados por uno o varios DSP con la labor de aplicar efectos en tiempo real al sonido procesado.

Se denominan, en general, tarjetas DSP de Efectos Acelerados por Hardware, que veremos en el capítulo Otros dispositivos de sonido.

– ADC (Conversor analógico-digital) o AD

Transforma la señal de sonido analógica en digital.

El proceso, a modo de resumen, consta de tres etapas principales (más información en el capítulo “La digitalización del sonido” del tema “El sonido digital”):

– Muestreo

Obtención de muestras del sonido original analógico, determinando cuántas se toman del original cada segundo; normalmente, es una fracción de 44,1 Khz. (Calidad CD).

– Cuantificación.

Para cada muestra, se fijan los valores binarios – bits – que representan el nivel de tensión de la misma. Suele ser 16 bits (Calidad CD).

– Codificación.

Conversión propiamente dicha, basándose en los datos de captura anteriores.

Observaciones:

En los estudios profesionales suele instalarse como un dispositivo independiente que realiza la conversión de la señal antes de su entrada en la tarjeta o interfaz de sonido principal (u otros equipos), lo que redunda en una mayor calidad del sonido y un aumento del rendimiento del DSP, que no “pierde” el tiempo en realizar la conversión.

– DAC (Conversor digital-analógico) o DA

Se encarga de convertir las señales digitales de nuevo en analógicas (señales eléctricas) para que puedan ser reproducidas y escuchadas por medio de los altavoces, auriculares o cualquier otro transductor (ver el capítulo “La digitalización del sonido”).

Observaciones: Como en el caso anterior, para lograr un sonido profesional podemos instalarlo en un dispositivo independiente que enviará la señal analógica a los altavoces (u otro aparato intermedio, como un previo o un amplificador).

– Sintetizador FM (modulación de frecuencia)

La síntesis por modulación de frecuencias implementa uno de los métodos de sintetizar sonido a partir de información simbólica (MIDI).

– Sintetizador por Tabla de Ondas

La síntesis mediante tabla de ondas es un método alternativo al FM. En vez de generar sonido de la nada, utiliza muestras grabadas de los sonidos de instrumentos reales.

– Mezclador

El mezclador tiene como finalidad recibir múltiples entradas, combinarlas adecuadamente, y encaminarlas hacia las salidas.

– Conectores

Son los puertos o elementos físicos en los que deben conectarse los dispositivos externos, de entrada o de salida.

Los hay de todo tipo: Jack, mini-Jack, RCA, XLR (Cannon),… A nivel profesional se suelen utilizar las entras y salidas digitales S/PDIF.

Para poder trabajar con dispositivos MIDI se necesita la entrada y salida MIDI.

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TIPOS DE TARJETAS

Las tarjetas de sonido se clasifican, según el tipo de conexión que utilizan para conectarse al ordenador:

  • Internas, conectadas directamente a la placa base por PCI o PCIe. Son las que conocemos vulgarmente como “Tarjetas de Sonido”.
  • Externas, conectadas al ordenador mediante USB, Firewire, Thunderbolt u otros. Las llamamos “Interfaces de audio”, para diferenciarlas de las anteriores.

Si nos decidimos por una tarjeta interna (o por un paquete que la incluye) debemos asegurarnos, previamente, de que disponemos de zócalos libres de tipo PCI / PCIe en nuestra placa base. Es decir, del mismo tipo que el de la tarjeta que vamos a adquirir.

En el caso de las externas, o interfaces de audio, tendremos que comprobar que nuestro ordenador cuenta con los puertos necesarios para conectarlas.

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CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

En general, antes de adquirir una tarjeta de sonido o una interfaz de audio nos fijaremos, entre otras, en las siguientes características:

Conversión / Muestreo

  • Sistema principal: DSP – Número y calidad.
  • Calidad de conversión: Cuantificación (Nº bits) / Muestreo (Khz.).

Para un estudio casero bastaría con 16 ó 24 bits / 44,1 ó 48 Khz.

Entradas / Salidas / MIDI

  • Número y tipo de Entradas / Salidas físicas.

Canales

  • Número de canales que gestiona.

Esto es importante, puesto que la interfaz puede tener ocho entradas, pero sólo dos canales para grabación (que no estaría mal para un estudio no profesional).

Monitorización. Tipo / Latencia

  • Capacidad de monitorización directa por hardware o “Direct monitoring”.
  • En su defecto, que su latencia mediante software/driver sea mínima.

SO / Drivers y Protocolos soportados

  • Software que incluye y compatibilidad con nuestro sistema operativo.
  • Controlador propio, a ser posible compatible con el estándar ASIO 2.0.

Previos

  • Comprobar si incorporan o no previos.
  • En general, los previos que vienen integrados en algunas tarjetas de sonido e interfaces de audio son suficientes para un estudio de grabación casero. Si no queremos gastar demasiado en el equipo, adquiriendo previos independientes, son una alternativa a tener en cuenta.
  • No obstante, siempre serán de mejor calidad los previos dedicados.
  • En el capítulo “Otros dispositivos de sonido”, hallarás más información.

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LOS CONTROLADORES (DRIVERS) DE LA TARJETA DE SONIDO

Los controladores (drivers, en inglés) son pequeños programas que sirven para que el sistema operativo pueda gestionar los componentes conectados al ordenador, sean internos o externos. Normalmente, los propios fabricantes del dispositivo facilitan los controladores o drivers apropiados para el sistema operativo que tenemos instalado.

Las tarjetas de sonido e interfaces de audio no son una excepción. Por lo que la primera tarea que debemos realizar tras conectar una tarjeta al equipo es instalar los controladores o drivers indicados para nuestro SO. Es fundamental seguir las instrucciones del fabricante para hacerlo correctamente.

Algo que debemos tener en cuenta es que es necesario –obligatorio– disponer siempre de controladores actualizados, no sólo por cuestiones de compatibilidad, sino porque las nuevas versiones proporcionarán una mayor estabilidad y, normalmente, aplican mejoras y solucionan los errores que hubieran sido detectados.

También, porque en algunas ocasiones pueden surgir algunos problemas con los controladores (drivers) de la tarjeta de sonido (por ejemplo, cuando obtenemos Windows 10 mediante actualización desde un sistema anterior).

Actualizar drivers mediante el servicio de Windows Update

Utilizar el servicio de actualizaciones de Windows para que localice controladores actualizados y los instale

Accedemos al Administrador de dispositivos: Inicio > Panel de control > Hardware y sonido > Localizamos el vínculo “Administrador de dispositivos”.

Actualizar los drivers

El Administrador de dispositivos

En la ventana del Administrador de dispositivos, localizamos “Controladoras de sonido y vídeo y dispositivos de juegos”. Hacemos [Clic] en la flechita de su izquierda para expandir su contenido.

[BsClic] sobre el dispositivo de sonido > Propiedades.

En la tarjeta “Controlador” tenemos información sobre el fabricante (puede ser de utilidad para el siguiente título) y la opción de “Actualizar controlador”. La usamos.

Si al final el resultado no es el esperado y funciona peor podemos revertir el cambio mediante la opción “Revertir al controlador anterior”.

Actualizar drivers desde la página del fabricante

Esta es la mejor opción, siempre y cuando el fabricante no haya descatalogado el producto y haya abandonado la actualización de sus drivers.

Podemos encontrarnos con tres situaciones:

  • Tarjeta PCI o USB externa (interfaz de audio): En este caso, como ha sido adquirida “a mayores”, debemos acudir a la página del fabricante. Consultamos el manual de la tarjeta o interfaz de audio para conocer todos los detalles: marca, modelo exacto, etc.
  • Tarjeta integrada en la placa base de un ordenador de una marca comercial conocida: Acudimos a la página del fabricante. Consultamos según nuestro modelo de ordenador y descargamos los controladores actualizados de estar disponibles. En muchos casos, en la web ofrecen herramientas de diagnosis y actualización que podemos utilizar.
  • Tarjeta integrada en la placa base de un ordenador ensamblado o de una marca no comercial: Es más complicado, puesto que debemos investigar cual es el fabricante de la placa base donde va integrada la tarjeta de sonido. Hay programas en Internet que nos pueden ayudar a averiguar el fabricante y modelo. Después visitamos su web para ver si disponen de drivers actualizados.

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LATENCIA. CONCEPTO

El sistema operativo Windows pretende cubrir todas las necesidades de todos los usuarios, lo que le obliga a reconocer y gestionar cualquier nuevo hardware que se conecte al ordenador. Esto implica, también, a los fabricantes de dispositivos, que deben diseñarlos procurando la compatibilidad con este SO y proporcionando los drivers o controladores específicos para cada producto.

En el caso de las tarjetas de sonido o interfaces de audio, deben conseguir algo más: disminuir la latencia inherente al propio sistema operativo debido al peculiar modo de gestionar internamente la mezcla de sonido.

La latencia, en el asunto que nos ocupa, es el pequeño retardo o desfase de tiempo que media desde que una señal de audio entra en un sistema informático hasta que sale y la escuchamos de nuevo, una vez ha sido procesada.

Este fenómeno se convierte en un problema en cuanto estamos grabando: confundirá al cantante o al instrumentista porque escuchará su ejecución, a través de los monitores o de los auriculares, a destiempo por el retardo.

La mayor o menor latencia depende de la correcta configuración del SO, de la potencia de la CPU, de la tarjeta de sonido, de los drivers que utiliza y del tamaño asignado al buffer que almacena las muestras temporales de audio para su procesamiento. En la mayoría de los casos es ajustable en función del uso: reproducción o grabación (necesitaremos la menor latencia posible).

En este contexto se hace necesario un sistema que optimice el recorrido de la señal a través de todos los elementos (físicos y lógicos) para minimizar la latencia.

Muchas tarjetas e interfaces de audio ofrecen la opción de monitorización directa, con lo que se elimina el problema de la latencia.

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En el capítulo “Otros dispositivos de sonido” se describen otros dispositivos que, si bien son opcionales o alternativos (a veces, complementarios), son muy interesantes y, en algunos casos, casi necesarios.

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Tabla de contenido del tema:

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