LA TARJETA DE SONIDO

La tarjeta de sonido es un componente cuya función principal es reproducir música, voz, juegos y los sonidos del PC, enviando la señal de audio correspondiente hasta los altavoces o auriculares. También se encarga de captar la señal analógica procedente de un micrófono y almacenarla en un archivo digital.

 

A continuación encontrarás todo lo que debes saber en relación a este componente: ADC, DAC, DSP, mezclador, buffer y latencia, canales de sonido, 2.0, 5.1, 7.1, frecuencia de muestreo, profundidad de bits, relación señal/ruido, conexiones de entrada y salida, tarjetas internas y externas...

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FUNCIONES DE LA TARJETA DE SONIDO

Reproducción

El archivo digital existente en el disco duro (formato mp3, por ejemplo) se envía a la tarjeta de sonido a través de la interfaz PCI Express x1. La tarjeta procesa este archivo y lo convierte en una señal analógica, la cual se envía hasta los altavoces o auriculares para que podamos escuchar la música contenida en el archivo.

Grabación

Las ondas sonoras captadas por un micrófono (nuestra voz generalmente) entran en la tarjeta de sonido a través del conector correspondiente (más adelante hablaremos del tema). La tarjeta procesa esta señal entrante y la convierte en un archivo digital (en formato mp3, por ejemplo) para enviarla al disco duro a través del puerto PCI Express x1.

Síntesis 

La tarjeta de sonido dispone de una tabla de ondas o wavetable, con sonidos almacenados digitalmente, los cuales se pueden reproducir a demanda para mezclarlos y luego enviarlos a los altavoces o auriculares.

 

EL ADC

 

El ADC (Analog to Digital Converter) es el encargado de convertir la señal analógica de entrada, generalmente proveniente de un micrófono, en una señal digital. La calidad de sonido del archivo digitalizado dependerá en buena medida de la frecuencia de muestreo y del número de bits utilizados durante el proceso de conversión de la señal. Estos conceptos se explican un poco más adelante.

 

 

EL DAC

El DAC (Digital to Analog Converter) es el encargado de convertir la señal digital en una señal analógica, antes de enviarla a los altavoces o auriculares. Este proceso es imprescindible porque los altavoces necesitan una señal analógica para poder reproducir cualquier sonido. La calidad de la conversión también dependerá de la frecuencia de muestreo y del número de bits utilizados para codificar cada muestra, igual que ocurría en el ADC. Cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo y mayor la tasa de bits, mejor se reconstruirá la señal original.

 

 

EL DSP

El DSP (Digital Signal Processor) es el procesador de señal digital. Es un microprocesador integrado en la tarjeta de sonido que realiza cualquier tratamiento que la señal de sonido digital requiera, liberando así a la CPU. Entre sus tareas figura la compresión y descompresión de archivos de archivos de audio o la mezcla de sonidos y distribución en los canales correspondientes.

 

EL MEZCLADOR

La función principal del mezclador es recibir, combinar y redireccionar de forma adecuada todas las entradas y salidas, según el siguiente esquema:

Diagrama de bloques de una tarjeta de sonido

Vemos que el mezclador es el componente de la tarjeta de sonido más próximo a los conectores de entrada y salida. Se observa que trabaja con señales analógicas y digitales: por un lado recibe la señal del DAC para enviarla a los altavoces y envía al ADC la señal que proviene del micrófono o de la entrada de línea. Por otro lado redirige a la salida adecuada las señales digitales que provienen directamente del DSP o del sintetizador de tabla de ondas.

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BUFFER Y LATENCIA DE

LA TARJETA DE SONIDO

 

EL BUFFER

El buffer es una memoria que sirve de almacenamiento temporal de datos para su procesado. Las tarjetas de sonido utilizan como buffer una parte de la memoria RAM del sistema (no tienen memoria interna como las tarjetas gráficas, ver diagrama anterior). La idea es que el procesado de datos por parte del DSP de la tarjeta de sonido se realice de forma continua y sin cortes.

 

Cuando hacemos doble clic sobre un archivo mp3 para escuchar una canción, el Sistema Operativo llena el buffer de la tarjeta de sonido a través de la interfaz PCI Express x1. El DSP descomprime el archivo mp3 y lo envía al DAC, el cual convierte la señal a analógica para su envío a los altavoces con la ayuda del mezclador. Este proceso lleva un tiempo, que dependerá de la velocidad de procesado del PC y de la tarjeta de sonido y también del tamaño del buffer.

 

En algunas aplicaciones como la anterior, en la que simplemente se reproduce una canción en mp3, no podemos darnos cuenta de si el PC emplea mucho tiempo procesando el archivo de audio o no, ya que una vez empieza a reproducir lo hace de forma continua y sin saltos. En cambio, en otras aplicaciones, como puede ser al tocar un instrumento conectado al PC y escucharlo por los altavoces, un retardo excesivo puede ser muy molesto. Este retardo se conoce como latencia.

 

LA LATENCIA

Una manera obvia de reducir la latencia es comprando un PC nuevo con una mayor velocidad de proceso, pero hay otra manera: reducir el tamaño del buffer. Un tamaño de buffer grande requiere de un mayor tiempo de procesamiento por parte del PC, por lo que debe configurarse siempre lo más pequeño posible para reducir la latencia al mínimo.

 

Por otro lado, si reducimos en exceso el tamaño del buffer es posible que el DSP procese todos los datos contenidos en él antes de que el Sistema Operativo haya añadido el siguiente bloque de datos, por lo que el buffer se queda vacío durante unos instantes. Esto provoca ruidos que suenan como un click, más conocidos como glitches. Si el tamaño del buffer se reduce aún más, escucharemos mayor número de glitches e incluso interrupciones completas del sonido. En estos casos tenemos que aumentar el tamaño del buffer hasta que dejemos de escuchar estos molestos clicks.

 

Consejo: el tamaño óptimo del buffer es el mínimo posible que no genere los clicks o glitches.

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CANALES DE SONIDO Y SURROUND

 

El número de canales de sonido que una tarjeta puede manejar está relacionado con las distintas salidas eléctricas, que corresponden a distintas configuraciones de altavoces. Como designación para cada configuración, se utilizan dos dígitos separados por un punto: el primer dígito indica el número de canales que reproducen audio completo en un altavoz único y el segundo dígito al número de subwoofers, altavoz dedicado a las frecuencias más bajas (ver la sección correspondiente en la página de los altavoces).

 

Existen las siguientes opciones:

1.0-Sonido mono, reproducido mediante un único altavoz central y frontal.

2.0-Sonido estéreo, reproducido con dos altavoces frontales, uno a la izquierda y otro a la derecha.

2.1-Sonido 2.0 + 1 subwoofer.

 

3.0-Sonido a través de 3 altavoces frontales (izquierdo, central y derecho) o 2 altavoces frontales (izquierdo y derecho) y uno trasero.

3.1-Sonido 3.0 + 1 subwoofer

4.0-Sonido cuadrafónico, con 2 altavoces frontales (izquierda y derecha) y 2 altavoces traseros (izquierda y derecha).

4.1-Sonido 4.0 + 1 subwoofer

 

5.1-Sonido reproducido mediante 3 altavoces frontales y 2 traseros + 1 subwoofer central (ver imagen).

Disposición altavoces sonido envolvente 5.1
 
 

Las configuraciones que disponen de altavoces delante y detrás del oyente se conocen como sonido envolvente o surround. La más utilizada es la distribución 5.1, estándar para el cine y la televisión (imagen anterior). Los 3 altavoces delanteros se abrevian como LCR (Left, Center, Right) los altavoces traseros para sonido envolvente se abrevian como LS (Left Surround) y RS (Right Surround) y un subwoofer, también llamado LFE (Low Frequency Effects), para reproducir los efectos de las frecuencias por debajo de 120 Hz.

El principal defecto que tiene esta configuración es que fuera de la posición ideal (Listener en la imagen) los efectos de sonido envolvente son irregulares y pueden no conseguir el efecto deseado sobre el oyente.

6.1-Sonido reproducido mediante 3 altavoces frontales, 2 laterales y uno trasero + 1 subwoofer (ver imagen).

Disposición altavoces sonido envolvente 6.1
 
 

7.1-Sonido reproducido mediante 3 altavoces frontales, 2 laterales y 2 traseros + 1 subwoofer (ver imagen). La ubicación del subwoofer no es importante, ya que las frecuencias bajas se reparten sin problemas por toda la sala.

Disposición altavoces sonido envolvente 7.1
 
 

7.2-Sonido 7.1 + 1 subwoofer adicional

8.1-Sonido reproducido mediante 3 altavoces frontales, 2 laterales y 3 traseros + 1 subwoofer.

9.1-Sonido reproducido mediante 3 altavoces frontales, 2 laterales, 3 traseros y 1 en el techo + 1 subwoofer.

Tarjeta de sonido marca Sound Blaster, modelo Audigy FX 5.1
 

FRECUENCIA DE MUESTREO Y CANTIDAD DE BITS

Otro parámetro que podemos encontrar entre las especificaciones de la tarjeta de sonido es la frecuencia de muestreo y la cantidad de bits utilizados para almacenar el nivel de la señal muestreada.

Una frecuencia de muestreo de 44.1 kHz y 16 bits para codificar la muestra proporciona una calidad de audio equivalente al CD (Compact Disc), la cual abarca sobradamente el espectro audible para los humanos. Los fabricantes se han lanzado a fabricar tarjetas de sonido capaces de trabajar con frecuencias de muestreo muy superiores (96 kHz e incluso 192 kHz), las cuales no nos van a dar mayor calidad de sonido, ya que nuestro oído no es capaz de escuchar más allá de 20 kHz en el mejor de los casos. Estas muestras “extra” que proporcionan estas frecuencias de muestreo tan elevadas sólo son de utilidad en caso de editar el sonido posteriormente, ya que en el proceso podrían perderse muestras.

Consejo: Si no vamos a editar archivos digitales de audio, una frecuencia de 44.1 kHz y 16 bits es lo óptimo, ya que cuanto más alta es la frecuencia de muestreo y el número de bits más ocupa el archivo digital sin aportar mayor calidad a la hora de reproducirlo.

CONECTORES DE LA TARJETA DE SONIDO

 

Los conectores de una tarjeta de sonido son uno de los aspectos que generan más confusión. El sonido envolvente 5.1 requiere la presencia en la tarjeta de diversas conexiones para los diferentes altavoces que se necesitan si se desea reproducir sonido envolvente.

 

Los conectores de una tarjeta de sonido suelen tener este aspecto:

Tarjeta de sonido.jpg

La situación más habitual es que nuestros altavoces son estéreo (2.0), por lo que sólo tenemos una clavija que conectar y no sabemos dónde. Veamos que hay detrás de cada una de las entradas de una tarjeta 5.1, como la anterior, todas ellas con conector Jack de 3.5 mm:

VERDE: Salida analógica para la señal estéreo principal (2 altavoces frontales o auriculares). Puede llevar

serigrafiado Line out. En esta conectaríamos nuestro par de altavoces, olvidándonos del resto de salidas.

NEGRO: Salida analógica para los altavoces traseros (sonido envolvente). Puede llevar serigrafiado Rear.

NARANJA: Salida analógica para el altavoz central y el subwoofer. Puede llevar serigrafiado C/SUB (Center / Subwoofer). También puede haber dos conectores naranjas como en la imagen anterior, uno para el subwoofer y otro para el altavoz central.

ROSA: Entrada analógica para micrófono. Puede llevar serigrafiado Mic in.

AZUL: Entrada de línea. Sirve para conectar fuentes de audio externas. Puede llevar serigrafiado Line in.

SALIDA ÓPTICA: Salida óptica de audio, por donde se puede enviar la información de audio digital de todos los canales (la tarjeta no realiza la conversión de digital a analógico). Puede llevar serigrafiado TOSLINK (Toshiba Link) o S/PDIF OUT (Sony-Phillips Digital Interface OUT).

ENTRADA ÓPTICA: Entrada óptica de audio, por donde se puede introducir en el PC audio digital desde otra fuente con la información de todos los canales. Puede llevar serigrafiado TOSLINK (Toshiba Link) o S/PDIF IN (Sony-Phillips Digital Interface IN).

GRIS O PLATEADO: Conector exclusivo para tarjetas 7.1. Es la salida analógica para los altavoces laterales.

TARJETA DE SONIDO INTERNA O EXTERNA

 

La diferencia más importante entre las tarjetas internas vistas hasta ahora y las externas es su interfaz de conexión: mientras las primeras se conectan a la placa base mediante PCI Express x1, las externas se conectan mediante USB, transmitiendo la información ya procesada al ordenador.

 

El nivel de rendimiento es similar, pero las externas pueden ser muy útiles para conectarlas a ordenadores portátiles u otros equipos en los que no es posible la instalación de una tarjeta de sonido interna. Otra ventaja es que las conexiones suelen estar más accesibles, al poder ubicar la tarjeta externa donde mejor nos vaya.

Sound Blaster Z.jpg

 

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