5.4 - Dispositivos de sonido

DISPOSITIVOS DE SONIDO
II–PEI 09/10
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5.4 – DISPOSITIVOS DE SONIDO
Rubén López Navarro y Aitor Lozano Bordón
Aunque en sus inicios el hardware de audio estaba dedicado a
la detección de errores, gracias a la competencia entre varias
compañías hoy en día podemos disfrutar de standas hardware y
software de audio.
1. Introducción
El hardware de audio hoy en día puede ser de los siguientes tipos:
 Adaptador de audio en una tarjeta PCI de expasión.
 Un chip de sonido codificado de tipo AC’97 integrado en la placa base.
 Hardware integrado en el mismo chipset de la placa base.
Sin importar su colocación los dispositivos de sonido utilizan conectores jack para
altavoces y micrófono, además algunos también incluyen algunos jacks dedicados al
hardware MIDI. En este capítulo veremos que algunos dispositivos también soportan
entrada y salida de audio digital de alta calidad, ya que se centra en los productos de
audio encontrados en los PCs de hoy en día.
2. Primeros adaptadores de sonido
Cuando aparecieron los primeros adaptadores de sonido hubo una gran reticiencia por
parte de los jugadores ya que los dispositivos no eran compatibles entre sí y eran
excesivamente caros. Hasta que no apareció la tarjeta de sonido Sound Blaster no
empezó a haber compatibilidad entre tarjetas gráficas, que además incorporaba una
entrada de microfono, una salida estéreo y un puerto MIDI. Esto marcó las
prestaciones que debían soportar los adaptadores de sonido, que finalmente tendrían
la potencia suficiente para los juegos y demás fines.
El resto de tarjetas de sonido que intentaban emular a la Sound Blaster provocaban
muchos fallos a sus usuarios hasta la aparición de Windows 32-bits, que facilitó el
soporte de sonido proporcionando una interfaz para controlar el hardware y abstraer
al programador del hardware específico de cada tarjeta. Para el sonido 3D y gráficos de
juegos, Microsoft desarrolló la tecnología DirectX.
3. Características de los adaptadores de sonido
La mayoría de dispositivos de sonido tienen el mismo tipo de conectores externos, el
minijack 1/8’’, que es utilizado por la mayoría de los altavoces, auriculares, y sistemas
estéreo.
Los conectores que proporcionan generalmente las tarjetas de sonido son:
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 Linea estéreo de salida de audio (verde lima): Envía señales de audio desde el
adaptador a un dispositivo externo.
 Línea estéreo de entrada de audio (azul claro): Con esta línea de entrada se
puede grabar o mezclar señales desde una fuente externa de audio.
 Micrófono (rosa): Es una entrada de sonido monoaural para grabar sonidos.
Esta entrada recibe una señal monoaural y la convierte en una estéreo, por lo
que no es válida para la grabación de sonido de alta calidad.
En las primeras tarjetas de sonido también integraban un puerto para juegos donde se
podían conectar hasta dos joysticks y otro para la entrada MIDI, ambos de color
dorado. En la actualidad utilizan una entrada USB.
La mayoría de las placas bases más modernas están diseñadas para reproducción se
sonido de alta fidelidad como es en el caso de la reproducción de DVDs y video juegos,
proporcionando conectores adicionales que soporten estos fines:
 Entrada/Salida MIDI: Las tarjetas de sonido ya no necesitan covertir el puerto
de juegos a MIDI, ofreciendo directamente los conectores necesarios.
 Entrada/Salida SPDIF (Dolby Digital): La interfaz de sonido digital de Sony
permite recibir las señales desde dispositivos compatibles sin convertirlas
previamente a señal analógica.
 Puerto USB: Permite que se conecte a las tarjetas dispositivos USB.
Otras tarjetas de sonido proporcionan el número de conectores necesarios para audio
7.1 .
Recientemente, varias compañías han desarrollado procesadores de sonidos basados
en conectores USB, que además pueden coexistir con las tarjetas existentes en el
sistema. Con esto, aunque la tarjeta integrada no soporte sonido 5.1 o 7.1, se puede
conseguir el soporte con la salida digital.
4. – Elección del adaptador de sonido más apropiado
Aunque las prestaciones de sonido de los Pcs se ha vuelto bastante común, la
demanda de hardware específico para usos muy concretos ha hecho que sea necesario
intensificar el hardware.
Uso
Prestaciones
necesarias
Hardware adicional
Software Adicional
Gaming
Puerto USB; Sonido
3D; Acelerador de
audio.
Configuración 4.1 o
superior de
altavoces.
Juegos
Películas DVD
5.1 o superior;
Dolby Digital
Configuración 5.1 o
superior.
Reproductor DVD
Reconocimiento de
Voz
Adaptador de audio
Microfono
optimizado.
Programa de
reconocimiento
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Gracias a la aparición de los estándar PCI para tarjetas de sonido se ha conseguido
mejorar el rendimiento notablemente, pero para lograr una buena experiencia en los
video juegos se ha de considerar las siguientes prestaciones:
 Soporte de audio 3D en el chipset: El sonido 3D permite simular el movimiento
de los sonidos con respecto a los movimientos sucedidos en la pantalla.
 Aceleración de sonido 3D: Para mejores resultados, es recomendable utilizar un
chipset que pueda acelerar un mayor número de señales 3D, aunque esto
puede ralentizar el juego con procesadores antiguos.
5. – Conceptos y términos básicos
Todo sonido es producido por vibraciones, y puede viajar en todas las direcciones. Dos
propiedades básicas del cualquier sonido son:
 Tono: Frecuenca con la que se producen las vibraciones. El número de Hz es la
frecuencia del tono.
 Intensidad: Amplitud de la onda. Determina el volumen del sonido y depende
de la fuerza con la que se produzcan las vibraciones.
La calidad de un adaptador de sonido se mide en base a tres criterios: frecuencia de
respuesta, distorsión armónica total, ruido en la señal.
6. – Quién es quién en la industria de los adaptadores de sonido
Debido a que los adaptadores de audio se han convertido en una característica común
en los sistemas muchos vendedores han producido adaptadores sonido, chips de
sonido, chipsets integrados en placas base con propiedades de audio, e incluso algunas
se han especializado en válvulas de vacío.
A la hora de fabricar adaptadores de sonido, las empresas tienes dos opciones
principales: Producir sus propios chipsets, o utilizar chipsets de otros fabricantes para
ensamblar sus tarjetas. Prácticamente el único fabricante que lidera al mismo tiempo
el mercado de tarjetas de sonido y de chipsets es Creative (antiguamente Creative
Labs). La mayoría de las compañías aparte de Creative dependen de terceros para
fabricar sus chips de sonido. Algunos de los mayores vendedores son Aztech,
CirrusLogic, ESS Technology, C-Media Electronics, Fortemedia Inc. Y VIA Technologies.
Existen algunas compañías fabricantes de chips y tarjetas de sonido que ya no siguen
en funcionamiento, por lo que no existe soporte para las mismas. Entre ellas podemos
encontrar los productos de Oak Technology y las Trident 4DWave-NX series.
7. – Chipsets de Placa Base con sonido integrado
El chipset 810 de Intel fue el primero en integrar sonido en su placa base. Gracias a la
mejora en el rendimiento y el diseño de CPUs más rápidas los mejores chipsets
integrados pueden proporcionar un rendimiento sólido de media calidad. La mayoría
de los chipsets de Intel, VIA, ALI y SiS tienen audio integrado, y en casi todos los casos
el sonido integrado es compatible con el estándar AC’97.
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El AC’97 puede sustituir la necesidad de disponer de una tarjeta de sonido, aunque
puede no resultar satisfactorio en todos los casos, por lo que es necesario saber qué es
y cómo funciona. El AC’97 es la conexión de un códec de audio al puente sur del
chipset de la placa, un puerto de comunicaciones o un controlador de sonido. Este
códec podría ser un chip físico en la placa, un chip en una tarjeta de expansión o un
programa software. Por lo tanto, una placa que disponga de AC’97 no requiere de una
tarjeta de sonido para reproducir archivos de audio.
8. – Audio 3D
Uno de los principales factores que preocupan a los jugadores acerca de los
dispositivos de sonido es cómo reaccionarán ante las tareas de sonido tridimensional.
Esto ha sido complicado por varios factores, como son el sonido posicional, el
procesamiento del sonido 3D en hardware o en software, y la compatibilidad con
DirectX.
El sonido posicional se refiere al ajuste de algunas características como la
reverberación, el balance, y la aparente “localización” del sonido para producir la
ilusión de que el sonido viene un punto determinado. Una parte importante del sonido
posicional es el HRTF (Head Related Transfer Function), la cual se refiere a como la
forma de la oreja y el ángulo de la cabeza modifica la percepción del sonido. Para ello
suele necesitarse la colocación de múltiples altavoces alrededor del usuario manejados
por sofisticados algoritmos, aunque algunos cascos de gama alta son capaces de
reproducir estas sensaciones de procedencia de los sonidos en el interior del oído. El
EAX (Environmental Audio Extensions) de Creative se ha convertido en el estándar de
hecho para el sonido 3D, existiendo 5 versiones de EAX (de la 1.0 a la 5.0).
El sonido en 3D debe ser procesado en algún lugar de nuestra máquina. Para esto
existen dos alternativas, que pasan por dejar que sea la propia CPU quien haga los
cálculos, con la consecuente sobrecarga de trabajo reduciendo el rendimiento del
sistema, o utilizar una tarjeta de sonido con aceleración 3D, que es la opción más
extendida.
En cuanto al soporte de DirectX, el sonido 3D obtuvo una gran mejora de rendimiento
a partir de la versión 9.0c, ya que en las versiones anteriores el sonido 3D se simulaba
a través de DirectSound 3D, que consumía muchos más recursos.
9. – Resolución de problemas
Como todos los dispositivos de nuestro equipo, los dispositivos de sonido también
pueden darnos problemas. Antiguamente, cuando las tarjetas de sonido se conectaban
en slots ISA, se producían bastantes conflictos entre dispositivos. Hoy en día gracias a
las conexiones en slots PCI ya no existen esos problemas de compatibilidad, aunque
pueden aparecer otros, con algunos síntomas típicos:
- Acabo de conectar mi nueva tarjeta de sonido y el equipo no arranca: Es posible
que la tarjeta esté a medio conectar, abre la carcasa y asegúrate de que está
bien encajada.
- No tengo sonido: Asegúrate de que sólo tienes un dispositivo de sonido
activado (evitar tener tarjeto de sonido y sonido integrado activados a la vez),
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revisa las conexiones de los altavoces y prueba que funcionen con otro aparato.
Comprueba que en el panel de sonidos que no tienes muteado el equipo.
Sólo funciona un altavoz: Comprueba que el conector sea estéreo (los
conectores estéreo tienen dos círculos negros, y los mono solo uno) y que está
bien conectado, sin holguras.
10 – Altavoces
Los altavoces son el dispositivo físico a través del cual se emite el sonido. Existen
altavoces de escasa potencia (hasta 4 watios) que no necesitan alimentación externa,
mientras que los de mayor potencia requieren de una fuente de alimentación o
baterías para funcionar. Además, cada altavoz posee un rango de frecuencias
característico en el que funciona adecuadamente.
También se pueden clasificar en función del número de altavoces, si son compatibles o
no con tecnología Dolby Sorround, etc. Las configuraciones más típicas son las
siguientes:
-Stéreo: 2 altavoces frente al usuario, uno a cada lado.
- Surround de 4 puntos: Usa 4 altavoces rodeando al usuario, y en ocasiones se le
añade un subwoofer, caso que se conoce como 4.1.
- Surround 5.1: También conocido como Dolby digital, se colocan 4 altavoces rodeando
al usuario, uno justo frente a él entre los dos frontales y un subwoofer.
Existen configuraciones más avanzadas como el 6.1 o el 7.1, pero no todas las tarjetas
de sonido son capaces de controlarlas adecuadamente.
10 – Micrófonos
El micrófono es el dispositivo físico usado para capturar sonido e introducirlo en el
sistema. Se caracterizan principalmente por su rango de frecuencias y su sensibilidad,
aunque otros muchos factores entran en juego cuando buscamos micrófonos de
calidad profesional, como el tipo de tecnología, el diámetro de la lámina, la
direccionalidad, etc. Algunos adaptadores de sonido incluyen un micrófono integrado,
especialmente aquellos diseñados para equipos portátiles.
Hay que recordar que calidad del sondo está limitado por el peor elemento del
conjunto, ya sea el micrófono o la tarjeta de sonido, ya que de nada nos sirve un
micrófono de gama alta emparejado con un adaptador de audio de 8-bit.
11. Conclusiones
Aunque en los inicios de los dispositivos de sonido era muy prácticamente imposible
utilizar dispositivos compatibles, con el paso del tiempo se ha conseguido un estándar
de alta calidad. La importancia de los sonidos se ha demandado en diferentes ámbitos
lo que ha producido una gran competencia entre los diferentes desarrolladores, lo que
propicia la aparicion de hardware de calidad especializado para diferentes funciones.