Tarjeta de sonido: Cómo funciona el sonido en la PC

 tarjeta de sonido de pc peruTarjeta de sonido La tarjeta de sonido o audio, nos permite conectar nuestra computadora con los parlantes, auriculares, microfonos. Esta se encarga de codificar los datos digitales, provenientes del sistema a una señal analógica, que se traduce en sonido que se aprecia a través de los parlantes.

La tarjeta de sonido, se instala en una ranura de expansión de la PC. Actualmente, existen con conectores PCI y PCIexpress. El sonido se puede implementar en la PC, a través dchip sonido pce una tarjeta de sonido o por chip de sonido integrado en la placa madre de la PC, el cual trae un controlador como el AC’97 o HD, combinado con un chip codéc de sonido, situado también en la misma placa. Las primeras versiones de audio integrado dejaban mucho que desear, pero gracias a las mejoras del chipset, existen PC con un rendimiento mas rápido de la CPU, hoy en día se ofrecen chipsets de sonido, mejor integrados en un rendimiento sólido. Virtualmente todos los chipsets actuales de Intel, VIA, ALI y SiS integran audio, estos sistemas modernos con audio integrado que  soportan alta definición. Las aplicaciones, así como sus funciones de la tarjeta de sonido, se harán mediante controladores de software informático, el típico uso de las tarjetas de sonido, consiste en proveer mediante un programa que actúa de mezclador de audio y que las aplicaciones multimedia del componente suenen y puedan ser gestionadas.

Conectores básicos La gran mayoría de adaptadores de sonido, tienen los mismos conectores externos básicos tales como:

Línea o conector de audio de salida stereo (verde) Este conector se utiliza para enviar las señales desde la tarjeta de sonido, hacia otro dispositivo de audio stereo, como son los parlantes, auriculares o amplificadores de sonido.

Línea o conector de audio de entrada stereo (azul claro) Con este conector la señal de audio externa se ingresa a la tarjeta de sonido del sistema, para poder ser grabada y procesada, un ejemplo de utilización muy común en nuestro medio, es con respecto a la conexión de la casetera (dispositivo de audio en cassets), con la PC.

Micrófono o conector de entrada mono (rosa) Este conector se utiliza para conectar el micrófono y asi poder grabar voz u otros sonidos del medio ambiente a la PC. Debemos comprender que este tipo de conector es monoaural (un solo canal de audio); por lo tanto no es el adecuado para realizar grabaciones de alta calidad.

Entrada y salida MIDI Las tarjetas de sonido antiguas tenían un puerto de 15 pines hembra en dos hileras imnbién llamado puerto GAME (juego), el cual se utilizaba para conectar, ya sea equipos MIDI (interfaz digital musical de instrumentos) o dispositivos de juegos como el joystick o palanca de mando.

Componentes de la tarjeta de sonido La tarjeta de sonido tiene varios componentes, como:

Interfaz con placa madre Es el bus que sirve para transmitir información entre la tarjeta y el computador. Puede ser de tipo PCI, PCIe., USB, etc.

Buffer La función del buffer es almacenar temporalmente los datos que viajan entre la máquina y la tarjeta, lo cual permite absorber pequeños desajustes en la velocidad de transmisión. Por ejemplo, si la CPU no envía un dato a tiempo, la tarjeta puede seguir reproduciendo lo que tiene en el buffer; si los datos llegan demasiado rápido, se van guardando. Lo mismo pasa en sentido inverso. Muchas computadoras realizan la transmisión por DMA. Esto permite transportar los datos entre la tarjeta y la memoria directamente, sin le intervención de la CPU, lo cual le ahorra trabajo.

DSP (Procesador de señal digital) Procesador de señal digital, es un pequeño microprocesador que efectúa cálculos y tratamientos sobre la señal de sonido, liberando asi a la CPU de ese trabajo. Entre las tareas que realiza se incluye compresión en la grabación y descompresión en la reproducción de la señal digital. También puede introducir efectos acústicos, tales como coros, reverberación, etc., a base de algoritmos. Los DSP suelen disponer de múltiples canales para procesar distintos flujos de señal en paralelo. También pueden ser full-duplex, lo que les permite manipular datos en ambos sentidos simultáneamente.

ADC (Conversor analógico-digital) Conversor analógico-digital. Se encarga de transformar la señal de sonido analógica en su equivalente digital. Esto se lleva a cabo mediante tres fases: muestreo, cuantificación y codificación. Como resultado se obtiene una secuencia de valores binarios que representan el nivel de tensión en un momento concreto. El número de bits por muestra es fijo, y suele ser 16. La frecuencia de muestreo se puede controlar desde el PC, y normalmente es una fracción de 44.1kHz.

DAC (Conversor digital-analógico) Conversor digital-analógico. Su misión es reconstruir una señal analógica, a partir de su versión digital. Para ello, el circuito genera un nivel de tensión de salida de acuerdo con los valores que recibe, y lo mantiene hasta que llega el siguiente. En consecuencia se produce una señal escalonada, pero con la suficiente frecuencia de muestreo, puede reproducir fielmente la original.

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). Su funcionamiento consiste en variar la frecuencia de una onda portadora sinusoidal en función de una onda moduladora. Con esto, se pueden conseguir formas de onda complejas con múltiples armónicos, que son lo que define el timbre. El tono y volumen del sonido deseado los determinan la frecuencia fundamental y la amplitud de la onda. Los primeros sintetizadores FM generaban una señal analógica. Sin embargo, posteriormente se han desarrollado versiones que trabajan Digitalmente. Esto da más flexibilidad y por tanto más expresividad a la generación de ondas, a la vez que permite someter la señal a tratamiento digital.

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, Estas muestras están almacenadas en formato digital, en una memoria ROM incorporada, Aunque también pueden estar en memoria principal y ser modificables. El sintetizador busca en la tabla el sonido que más se ajusta al requerido en cada momento. Antes de enviarlo realiza algunos ajustes sobre la muestra elegida, como modificar o volumen, prolongar su duración mediante un bucle, o alterar su tono a base de aumentan o reducir la velocidad de reproducción. Este componente puede tener una salida analógica o digital, aunque es preferible la segunda. En general el sonido resultante es de mayor calidad, que el de la sintesis FM. Alternativamente, este proceso puede ser llevado a cabo enteramente por software, ejecutado por la CPU con muestras almacenadas en disco y un algocoste de la tarjeta.

Mezclador El mezclador tiene como finalidad recibir múltiples entradas, combinarlas adecuadamente y encaminarlas hacia las salidas. Para ello puede mezclar varias señales (por ejemplo sacar por el altavoz sonido reproducido y sintetizado) o seleccionar alguna de ellas (tomar como entrada el micrófono ignorando el Line-In). Este comportamiento se puede configurar por software. Tanto las entradas como las salidas pueden proceder de la tarjeta o del exterior. El mezclador suele trabajar con señales analógicas, aunque también puede manen digitales (S/PDIF).

En el mercado podremos encontrar distintos modelos de tarjetas de sonido las cuales van a diferenciarse principalmente por la calidad de audio el cual se puede medir bajo tres criterios de evaluación, como son la respuesta o rango de frecuencia, la distorsión armónica total y la relación señal ruido. En el caso de la respuesta en frecuencia, debemos hacer notar que el ancho de banda de frecuencias audibles (perceptibles por el ser humano), va en un rango de 30Hz a 20Khz, siendo el sonido desde el mas grueso hasta el mas agudo, cuanto mayor sea este rango de frecuencias mejor será la tarjeta de sonido.

La distorsión armónica total, hace referencia a la linealidad del sonido; es decir, es la medida de una reproducción de sonido en forma exacta. Cualquier elemento no lineal, causaría distorsión del sonido y esto empobrecería la calidad del sonido que se reproduce, cuanto menor sea el porcentaje de distorsión, mejor será la calidad de la tarjeta de sonido. La relación señal ruido (S/N o SNR), este factor mide la fuerza de la señal de sonido, respecto al ruido de fondo. Cuanto más alta sea la cantidad (medido en decibelios), mejor es la calidad del sonido.

Muestreo de sonido Con la tarjeta de sonido una PC puede grabar sonidos de onda (señales analógicas), es aquí donde las ondas de sonido en señal analógica, se convierten en bits digitales, que puede entender al computador; esto lo hace, gracias a los chips, como son el ADC (conversor Análogo Digital), de modo inverso también convertir los bits digitales en ondas audibles, el cual lo realiza gracias al chip llamado DAC (conversor digital análogo). El muestreo es entonce el proceso de transformación de las ondas en bits digitales. Las muestras digitales de la tarjeta de sonido, van desde los 8 bits; los cuales solo ofrecen 256 valores, en los cuales se podía usar para convertir un sonido, recientemente las tarjetas de sonido han aumentado la calidad del sonido digitalizado, empleando muéstreos de 16 bits, para producir 65536 valores distintos del sonido. Las tarjetas de sonido de mejor calidad incluyen muéstreos de 24 bits.

Frecuencia de Muestreo El proceso de muestreo se realiza a una velocidad constante, llamado justamente frecuencia de muestreo, cuanto mayor sea este valor, mejor será la toma de datos del sonido para su muestreo, obteniendo asi una mejor calidad del audio, la frecuencia de muestreo mínima recomendable es de 44.1KHz, con la que se adquiere una calidad comparable a la de un disco compacto.

Canales de sonido y polifonía Otra característica importante de una tarjeta de sonido es su polifonía. Es el número de distintas voces o sonidos que pueden ser tocados simultánea e independientemente. El número de canales se refiere a las distintas salidas eléctricas, que corresponden a la configuración de los altavoces. Las bocinas distribuidas se colocan de manera envolvente en la habitación y el subwoofer en el centro, ya que se encarga de maximizar los sonidos graves.

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