| Artículos | 01 SEP 2003

La revolución del sonido 3D

Tags: Histórico
Tarjetas de sonido 5.1
Angel Fernández.
Espoleados en una vertiginosa carrera hacia lo desconocido, la revolución de los dispositivos informáticos se deja sentir en lo más profundo de los ordenadores personales en cuyo interior la imagen y el sonido se combinan para ofrecer al usuario la más espectacular expresión de la tecnología multimedia. Con objeto de ofrecernos la mejor representación tridimensional de los ambientes sonoros, las tarjetas de sonido cuentan con toda una serie de características específicas que determinan sus cualidades y prestaciones, las cuales abordamos a continuación. ¿Se atreve usted a descubrir todos sus secretos?

Las claves del sonido 5.1
Básicamente, la grabación y reproducción de audio mediante seis canales de sonido independientes persigue la representación tridimensional de los sonidos para, de este modo, generar en el espectador una percepción de los ambientes sonoros lo más similar posible al modo en que ésta se produce de forma natural. Así, cada uno de los canales de sonido se encarga de recoger o reproducir las distintas pistas de audio de acuerdo a su ubicación en el entorno. Durante la reproducción, un grupo de seis altavoces conectados a cada uno de los canales de sonido y estratégicamente situados en torno al espectador se encargan de generar la atmósfera virtual, emitiendo cada uno de ellos los sonidos pertenecientes a su situación específica dentro de la escena.
En concreto, un sistema de sonido 5.1 consta de un canal central más dos canales frontales situados a izquierda y derecha del espectador destinados a reproducir el sonido proveniente del motivo principal de la escena. Además, dispone de otros dos canales traseros, colocados también en una disposición lateral, que son los encargados de generar el efecto envolvente. La reproducción del contenido sonoro de estos cinco canales principales se lleva a cabo mediante cinco altavoces de alta frecuencia o “tweeters”, que reproducen los sonidos más agudos que van desde los 20 Hz hasta los 20 kHz. El último de los canales conocido como LFE (Low Frequency Effects) y origen al término “.1”, es el encargado de reproducir los sonidos más graves que comprenden desde los 20 hasta los 120 Hz, con la ayuda de un altavoz potenciador de graves o “subwoofer”. Por supuesto, para una correcta apreciación del sonido tridimensional mediante un sistema de sonido 5.1, la distribución de los altavoces debe ser efectuada cuidadosamente atendiendo principalmente al canal al que cada uno de ellos se encuentre conectado.

Componentes básicos de una tarjeta de sonido
Naturalmente, los elementos básicos que completan la composición de cualquier tarjeta de sonido definen las funciones para las que el dispositivo estará capacitado. En este sentido, las prestaciones ofrecidas por las más usuales tarjetas de sonido incluyen la grabación y reproducción de audio estéreo así como la síntesis de audio. Una tarjeta de sonido 5.1 debe, además, ser capaz de descodificar los registros de sonido en formato digital grabados bajo cualquiera de los estándares que incluyen soporte para dichos 5.1 canales de sonido.
Así, las más esenciales capacidades con las que debe contar una tarjeta de sonido, la grabación y reproducción de audio, precisan de un DAC (Conversor analógico/digital) para llevar a cabo las funciones de conversión entre estos dos formatos de audio. Naturalmente, éste no será necesario cuando el intercambio de información se efectúe desde o hacia un dispositivo digital mediante cualquiera de las interfaces de esta naturaleza existentes. En este caso, la tarjeta de sonido únicamente ejerce de simple vía de comunicación entre el sistema informático y el dispositivo externo. La verdadera utilidad del DAC, por el contrario, se establece cuando se capturan registros de sonido desde fuentes analógicas o se utilizan dispositivos exclusivamente analógicos para la reproducción de la información sonora que se encuentra grabada en formato digital. Estos procesos, conocidos por modulación y demodulación respectivamente, permiten la grabación de sonido desde soportes clásicos como cintas de audio o discos de vinilo, o la reproducción de audio grabado en formato digital utilizando altavoces convencionales.

Síntesis de audio
La más interesante de las características implementadas en las modernas tarjetas de sonido es su capacidad para generar registros de audio a partir de diversas técnicas de computación, proceso que se conoce como síntesis de audio. Mediante la síntesis de audio, para cuya gestión existen varias técnicas, la información digital es creada dinámicamente mediante procesos de cálculo más o menos complejos cuyos métodos de funcionamiento se encuentran basados en variados e ingeniosos recursos. Generalmente, para soportar esta funcionalidad las tarjetas de sonido deben integrar un DSP (Digital Sound Processor) encargado de realizar los cálculos necesarios para generar la información sonora, evitando que estos deban ser procesador por el chip principal del ordenador con la consiguiente devaluación en el rendimiento del sistema. Las distintas técnicas de síntesis de audio son las que se describen a continuación.

Síntesis FM
Las posibilidades de la síntesis por modulación de frecuencia (FM) fueron descubiertas por John Chowning, famoso compositor de música por ordenador, hace casi cuarenta años y sus experimentos fueron implementados en sus productos por Yamaha durante la década de los setenta, creando la primera tarjeta de sonido en la que se incluía esta tecnología. Lo que John Chowning descubrió fue que mediante la combinación de dos ondas, portadora y moduladora, generadas por sendos osciloscopios se obtenía una onda compleja colmada de componentes armónicos que variaban al alterar la intensidad de la modulación. El funcionamiento de esta técnica, extremadamente simple, produce unos sonidos bastante elaborados, aunque por lo general pobres cuando lo que se intenta es representar el sonido de instrumentos musicales reales cuyos componentes armónicos son altamente complejos.

Síntesis PCM o Wavetable
En este tipo de síntesis la representación de sonidos asociados con los distintos instrumentos musicales es extremadamente precisa, debido a que ahora no es el propio dispositivo el encargado de generar los sonidos sino que su funcionamiento se basa en el almacenamiento de una o varias muestras de sonido procedentes de instrumentos reales. Este banco de instrumentos suele contener al menos una muestra real de una nota de cada octava de una serie de instrumentos en la que naturalmente se contiene tanto la onda principal como sus armónicos. Para generar las distintas notas, la tarjeta sólo tiene que reproducir el registro guardado a distintas frecuencias, obteniendo así toda la escala musical.
Como es fácil imaginar, el almacenamiento de dichas muestras de sonido precisa de algún tipo de memoria para contener la tabla de ondas y cuanto mayor sea el tamaño de esta memoria más numerosas podrán ser las muestras de sonido almacenadas, abarcando una mayor variedad de instrumentos.

Modelado físico o PhM
Finalmente, el Modelado Físico es una potente técnica de síntesis mediante la que se representa el sonido producido por cualquier objeto por la simulación de las propiedades físicas, las cuales determinan su comportamiento ante los distint
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