PequeoManual de Audio

para elTcnico Informtico

IntroduccinObjetivo: dar soporte a sistemas de audioEstudiar los problemas tpicos de los sistemas de audio digital Conocer las Estaciones de audio, su funcionamiento y su relacin con el hardware y software de la computadora en que se hospedan

Audio analgico. Preamplificadores, niveles, espectro, seal/ruido, etc.

Hardware de audio: tarjetas de sonido Pro, DSP, mesas de control.

Conocer los elementos informticos propios de una estacin de audio

calidad del audio

Drivers, estndares, compatibilidad hardsoft, arquitectura de una DAW

Fsica del sonido

Software de audio: editores, multitrackers, plugins, midi, etc

Principios de audio digital

Archivos de audio. Formatos, compresin, etc.

Fallas tpicas del audio1) No escuchamos nada, al reproducir o grabar.Para encarar este tipo de problema, debemos revisar toda la ruta del audio, desde que entra hasta que sale de la computadora, e incluso fuera de ella. He aqu un ejemplo de dicha ruta:

Equipacin externa

Tarjeta de Sonido

Drivers

Panel de control y Mixer de la Tarjeta de sonido

Configuracin de audio y Mixer de Windows

Configuracin de audio de la aplicacin

Conexiones analgicas o digitales. En el segundo caso se aade una variable: el Clock

Volmenes, muteos, solos, mixer, etc., etc. dentro de la aplicacin

La configuracion de audio de la aplicacin y los drivers de la tarjeta determinan tambin el comportamiento del sistema en presencia de otras aplicaciones o servicios que hagan uso del audio, por ejemplo, players, messenger, etc. (ver: Multicliente)

La ruta dentro de la aplicacin puede ser tan compleja o ms que todo el resto ya visto.

Fallas tpicas del audio (cont.)2) Saltos, ruidos, trancadera, lentitudHay varias situaciones que pueden provocar este tipo de sntomas. Casi todas tienen como denominador comn la falta de recursos hardware o el mal funcionamiento del mismo. A) Problema de buffer El buffer funciona como un reservorio de samples destinado justamente a compensar el tiempo de respuesta del CPU debido a la carga total de tareas o a su propia ineficiencia. Cuando el buffer es muy pequeo pueden ocurrir saltos, ruidos o incluso trancadera total del programa. En esos casos subir el tamao del mismo puede ser una solucin, que a su vez trae aparejado otro problema, conocido como Latencia. B) Problema de DMA del disco duro En Windows, es frecuente que se desactive el modo de transferencia DMA en los discos duros y unidades pticas. Cuando esto ocurre, las consecuencias en cualquier aplicacin de audio, hasta en un simple player, son notorias, ya que, no slo la tasa de transferencia de la unidad baja considerablemente, sino que adems el consumo de CPU en cualquier tarea que implique acceso a ella se multiplica, ocasionando un doble problema para el audio. C) Sistema mal configurado o recursos insuficientes. Conflicto hardware Con esto nos referimos a cualquier situacin que provoque un bajo rendimiento del hardware, desde los seteos en la BIOS, algn driver corrupto o ausente, compartimiento de IRQ, hasta la presencia de software o servicios que consuman demasiado CPU, por ejemplo un virus, o un anti-virus. Finalmente puede tratarse simplemente de que la sesin que estamos intentando correr en un multitrack es demasiado pesada para ese sistema (demasiadas pistas, plugins, etc). D) Sistema de almacenamiento lento o defectuoso Por ltimo, si hay un componente del hardware que puede dar una falla del tipo volverse lento, es el disco duro, y naturalmente esto afectara a los sistemas de audio que leen informacin directamente de l. La fragmentacin puede ser determinante cuando se est trabajando al borde de lo que los recursos hardware permiten.

Fallas tpicas del audio (cont.)3) LatenciaLa latencia es un retraso en el audio, introducido por los buffers que se implementan a nivel del driver de la tarjeta de audio. Este retraso es fcilmente apreciable, pero no constituye siempre un autntico problema. Solamente en algunos esquemas de trabajo se requiere una baja latencia (inferior a los 20 ms), mientras que en otras aplicaciones no importa en absoluto el tiempo de latencia. A) Sntomas asociados con la latencia Pequea pausa entre el momento en que se da la orden play y el arranque de la reproduccin; tambin entre la orden stop y el detenimiento de la misma. Es decir, el sistema responde lento. Tambin tarda en hacer efecto cualquier cambio que se haga desde los controles de volumen, paneo, ecualizacin, etc. Ntese que esto afecta a los mixers virtuales y no a los basados en el DSP de la tarjeta de audio. Monitoreo: el audio que sale por la salida de la tarjeta est atrasado con respecto al que entra, siempre que el monitoreo est hecho desde dentro del programa y no desde el DSP-Mixer de la tarjeta. En ocasiones, cuando estn activadas ambas rutas, lo que ocurre es que se escucha doble. Tambin estn atrasados con respecto a la entrada los vmetros o medidores implementados a nivel de la aplicacin. El sonido generado por plugins que responden a mensajes MIDI (instrumentos virtuales) tambin est atrasado con respecto al momento de recepcin de dichos mensajes. B) Requisitos de un sistema para lograr Baja Latencia (< 20ms) CPU potente y sistema despojado de servicios y programas residentes que consuman muchos recursos (ver: Optimizacin de un sistema para audio) Tarjeta de sonido profesional con drivers eficientes y compatibles con las APIs de audio Pro (ASIO) La aplicacin tiene que estar configurada para usar ASIO u otro protocolo eficiente de comunicacin con los drivers de la tarjeta. El buffer de audio tienen que ser pequeo (no ms de 512 muestras, a 44.1KHz)

Fallas tpicas del audio (cont.)4) Otras causas tpicas de problemasA) Tarjetas de sonido externas. Las tarjetas de sonido externas se comunican con el hardware de la PC a travs de los puertos USB o FireWire (IEEE1394), o mediante un tipo de puerto propio con una tarjeta PCI o PCIe del mismo fabricante. Es importante distinguir cualquiera de estos casos con aquellos en que la break box no consta de ningn sistema de comunicacin digital con el resto del hardware y es en cambio una simple caja para albergar los conectores de audio analgicos.

Tarjeta de sonido externaConectores Convertidores DSP, etc. Puerto USB, FireWire o proporcionado por una tarjeta PCI

Falsa tarjeta externaCaja de conectores

BUS

Cable analog.

Autntica tarjeta de Audio PCI

Est claro que de estos 2 casos, el primero es el que ofrece ms beneficios, pero tambin el que trae ms complicaciones. Como si se tratara de cualquier dispositivo USB, pueden darse problemas de comunicacin, bajo rendimiento del puerto, conflictos, y cuelgues del hardware externo, que segn el caso pueden solucionarse o no apagando y prendiendo, desenchufando y volviendo a enchufar, reinstalando el driver, o incluso en algunos casos obligan a desconectar completamente tanto tarjeta como computadora de la alimentacin, y volver a cargar el S.O. con el hardware reseteado. Es importante tener en cuenta todo esto, porque nos puede complicar bastante la ecuacin a la hora de hacer un troubleshooting

Fallas tpicas del audio (cont.)B) El Clock de audio digital Otra variable que complica los troubleshootings cuando se trabaja en Audio Profesional, es que muchas veces la tarjeta de sonido est seteada para recibir una seal de clock desde un dispositivo externo. Cuando esta seal est ausente, pueden ocurrir cosas como que sencillamente no sea posible la reproduccin o grabacin de sonido alguno, hasta que el mismo se escuche a otra velocidad. Es conveniente saber tambin que, por el contrario, cuando se trabaja con S/PDIF u otra conexin de audio digital pero no se hace caso del seteo del clock, son otros los problemas que aparecen, como por ejemplo un tipo de distorsin llamada jitter (que por cierto, nada tiene que ver con el dither, aunque suene parecido) Tambin, dicho sea de paso, en algunas tarjetas profesionales ocurren problemas con el clock aunque est seteado en interno, por ejemplo, el clsico que se empieza a escuchar todo ms lento despus de que suena inesperadamente alguno de los sonidos del sistema de Windows, que suelen estar a 22,05KHz.

C) Problemas de timing (sincro entre pistas) Los problemas de timing suelen confundirse con los de latencia, aunque no es exactamente lo mismo. Que un sistema tenga alta latencia no significa que tenga que tener necesariamente problemas de timing; en cambio si tiene baja latencia, puede tener independientemente problemas de timing y los mismos quedar encubiertos, he ah el origen de la confusin. Vamos a explicar primero qu es lo que aqu llamamos problema de timing y luego cul es su origen.

Tengo una pista, en un multitrack

Al grabar una nueva pista, la misma aparece desfasada con respecto a la anterior

Fallas tpicas del audio (cont.)Lo primero que nos viene a la mente es el tema de la latencia, no es cierto?, y de hecho, la latencia tiene mucho que ver en esto, aunque no es la responsable directa del problema. Dado que todos los sistemas de audio usan Buffers, todos tienen latencia, a veces audible y a veces no. Ante esta realidad, los programas multitrack disponen de un sistema de compensacin automtica de latencia, para que las pistas estn siempre en sincro, no importa cul sea la configuracin de audio que usemos. Dicho de otra manera, el programa sabe cunta latencia tiene el sistema y gracias a ello puede corregir automticamente el desfasaje. Es fcil ver ahora que el problema ocurre cuando fallan los mecanismos mediante los cuales el programa sabe la latencia. Y cules son estos mecanismos? Dependen de la comunicacin entre el programa y el Driver de la tarjeta de sonido. Esta es otra de las razones de la importancia de un protocolo estndar de audio profesional, como lo es el ASIO. Cuando se utiliza ASIO, rara vez ocurren estos problemas. Si no disponemos de ASIO, o si el problema ocurre de todas maneras, podemos intentar las siguientes soluciones: - Instalar una versin distinta de drivers y/o software. Obviamente lo ms recomendable es que sea la ltima versin de ambos. - Bajar al mnimo la latencia (el buffer) para minimizar (encubrir) los efectos del problema. - Casi todos los multitrackers tienen una opcin de correccin manual del sincro entre pistas. D) Problemas de compatibilidad entre programas, plugins, formatos, drivers. Estos no son problemas en s sino simplemente limitaciones de los productos. No obstante, dada la multiplicidad de productos, fabricantes y versiones de productos distintos, tanto hardware como software, que intervienen en una estacin de audio digital tpica, es muy frecuente que estas limitaciones no estn debidamente documentadas, y provoquen comportamientos anmalos que dificultan o a veces imposibilitan totalmente el trabajo.

Como ejemplo de la conjugacin de productos distintos, mencionemos: chipset (fundamental), tarjeta de video (no menos importante), tarjeta de sonido, drivers de todas estas cosas, S.O., service packs, cualquier servicio o software residente, aplicacin principal, cada uno de los plugins instalados en el sistema.Como ejemplo de comportamiento anmalo citemos: al estar instalado cierto plugin la aplicacin no levanta, o se vuelve inestable; al estar instalado cierto hardware, otro hardware deja de funcionar, etc., etc., etc.

Fallas tpicas del audio (cont.)E) Los drivers multicliente Muchos usuarios se quejan de que al estar trabajando con un programa, les es imposible reproducir audio desde otro que est corriendo simultneamente. Cuando el driver de la tarjeta permite reproducur audio desde muchas aplicaciones simultneamente, se dice que es multicliente. Esto sera lo normal en la mayora de los casos; sin embargo, existen ciertas limitaciones. Muchas veces el comportamiento multicliente radica en la API de audio que se est usando. Por ejemplo, cuando utilizamos DirectSound (como hace por defecto el XP) es posible reproducir audio desde varias aplicaciones a la vez. En cambio cuando utilizamos ASIO, no siempre es posible. Este comportamiento vara entre una tarjeta y otra, entre una aplicacin y otra y entre una versin y otra del driver de la tarjeta. La regla es que cuanto ms profesional es la aplicacin, ms tendencia tiene a apropiarse del hardware de sonido y no permitir que otro programa acceda a l (lo cual es lgico, al final de cuentas). El ProTools, por ejemplo, slo funciona con ciertos modelos de hardware (de su propia compaa), se comunica con ellos mediante un protocolo exclusivo (DAE), y bloquea totalmente el acceso a ellos por otro programa mientras est corriendo. Otras veces es el propio driver, que para implementar funcionalidades como el ASIO debe deshabilitar otras como el multicliente.

F) Las tarjetas de sonido multicanal Cul puede ser la razn para que en mi aplicacin no aparezcan todas las entradas y salidas de mi tarjeta? Nuevamente, un problema de drivers o de protocolo. Algunas tarjetas slo muestran correctamente todas las entradas y salidas cuando se las accede en ASIO o en algn otro modo especfico. Tambin puede pasar que algunos canales estn en uso por programas o servicios que corren por lo bajo, como por ejemplo, el Gigastudio.

G) El GigaStudio (y otros soft-synths stand-alone) Es un programa de sampler, que funciona en modo stand-alone hasta la versin 2, en Rewire a partir de la 3, y como plugin VST en la 4. Este programa surgi en el ao 97, cuando las computadoras personales no eran lo que son ahora. En aquella poca, reproducir hasta 32 samples a tiempo real desde el disco duro, sin latencia, slo poda lograrse con un motor de audio muy eficiente, apropindose totalmente del hardware, y accediendo a la tarjeta de

Fallas tpicas del audio (cont.)sonido mediante su propia API, no multicliente, llamada GSIF. Por otro lado, al funcionar en modo stand-alone, el Giga instalaba unos drivers MIDI virtuales para comunicarse con los programas de sequencer. La consecuencia de todo esto es que, con slo estar instalado este programa, sobre todo si es una versin vieja, el sistema se vuelve un tanto inhspito para otras aplicaciones de audio. Aunque no est corriendo la interfaz del programa, sus drivers virtuales cargados a nivel del sistema se apropian de la tarjeta de sonido o de un canal de la misma, provocando conflictos y hasta cuelgues en las otras aplicaciones. Con las versiones modernas tiende a pasar menos, y la recomendacin es, por supuesto, usarlo siempre que sea posible en modo Rewire o plugin. Tambin es importante la configuracin de las opciones dentro del propio Gigastudio, pero lamentablemente perderamos la generalidad que pretende tener este documento si nos pusiramos a hablar de ello aqu. Cabe notar que, sin ser tan drsticas las consecuencias, algo parecido ocurre cuando se utiliza cualquier tipo de sintetizador software que no sea plugin, como por ejemplo el propio sintetizador MIDI de Windows XP (GS Wavetable) H) Los plugins y la latencia En un sistema nativo, los plugins corren a expensas del CPU. Ocurren aqu 2 cosas a tener en cuenta: - Algunos plugins al ser insertados obligan a subir el tamao del buffer para que el motor de audio funcione o para evitar saltos y ruidos

- En ciertas aplicaciones host, algunos plugins al ser insertados automticamente hacen que el sistema empiece a tener latencia. Caso conocido: el L3 de Waves al ser usado en Nuendo.

I) Las carpetas del audio Es importante conocer al menos mnimamente como funciona un multitrack. Existe un archivo de sesin y una carpeta con los archivos de audio. Si esta carpeta se mueve o se renombra, el programa nos va a decir que no encuentra los archivos de audio. Otra carpeta cuyo conocimiento nos puede ser de enorme utilidad, es la carpeta de plugins VST, habitualmente situada en c:\Archivos de Programa\Steinberg\Vstplugins. A ella podemos acceder y sacar algun dll que est causando problemas en una aplicacin y tambin poner algn otro que por error no se haya instalado en esa carpeta.

Situaciones que provocan mal funcionamiento del audio Drivers de audio defectuosos, inapropiados o no actualizados. Aplicacin mal configurada (apuntando a otro hardware o no utilizando el protocolo correcto, por ejemplo ASIO) Tarjeta de audio compartiendo IRQ con otro hardware de alto trfico (video, disco duro, ethernet gigabit, etc.)

Faltan drivers para alguna parte del hardware, o los que se estn usando no son los mejores. Demasiada carga en el bus PCI, o el que se est usando para audio (USB, FireWire) A veces, la sla presencia de otra tarjeta de sonido (por ejemplo la onboard) u otro dispositivo multimedia provoca fallos. CPU lento, recursos hardware insuficientes, o hardware mal configurado. Opciones de Clock de la Tarjeta de sonido errneas. Usar varios hardwares de audio de fabricantes distintos, o del mismo fabricante pero no expresamente diseados para trabajar juntos, dentro de una misma aplicacin. Incompatibilidad conocida con cierto chipset. Versin vieja de algn plugin o sintetizador virtual, o plugin malo que consume excesivos recursos. Efectos grficos de Windows consumiendo muchos recursos. DMA en discos duros y unidades de CD: volvemos a insistir en este punto, porque es muy frecuente que se desconfigure y es de una importancia vital. (El DMA fue lo que permiti que las DAW comenzaran a migrar a la plataforma PC con sus discos IDE; anteriormente la tendencia era hacia el Mac y el SCSI)

La tarjeta de sonido es vieja y fue diseada para un S.O. ms viejo que el que se est usando. Se han instalado otras aplicaciones, como ser juegos, que optimizaron el sistema para sus propias necesidades, llegando a sustituir DLLs y provocando comportamientos anmalos en otras aplicaciones. Cabe destacar que este fenmeno es mucho ms probable que ocurra en entornos basados en el antiguo Windows 98, que bajo XP, donde el S.O. restringe mucho ms el acceso a su propio ncleo. Demasiados programas y servicios en el inicio de windows, provocando un alto consumo de recursos. Presencia de aplicaciones que corren a alta prioridad, como antivirus, etc. Falta memoria RAM, y el constante acceso a disco impide trabajar con audio. El buffer de audio est configurado con un tamao muy chico o muy grande.

Configuracin y optimizacin del Sistema para AudioHARDWARELas aplicaciones de audio con procesamiento real-time nativo hacen un uso intensivo del CPU. Se recomienda como mnimo un procesador de 1,5 GHz, no estando de ms cualquier mejora que se quiera hacer en este punto. Un Core 2 Quad de 3,0 GHz? Bienvenido. Algunas aplicaciones (muy pocas) exigen adems que el procesador implemente determinadas extensiones como SSE2, SSE3, etc. por lo que algunos procesadores antiguos, en especial de AMD, podran no servir. La cantidad de memoria necesaria para un sistema vara bastante segn el uso que se haga del mismo. En cualquier caso, nunca debe ser menos de 512MB. Las aplicaciones qu ms consumen RAM son los samplers y los sintetizadores basados en samples, ya que bufferean o directamente cargan el audio en memoria. En una estacin donde se utilicen este tipo de programas no es de extraar que se necesiten 2GB de RAM o ms. Cabe sealar que cualquiera sea la cantidad de memoria que finalmente no se use, esta no afectar en nada al sistema ni lo har ms rpido, constituyendo un encarecimiento intil del mismo. Otro aspecto de la RAM es su velocidad, la cual afecta al rendimiento global del sistema. Vale aqu lo mismo que se dijo para el CPU, toda mejora es bienvenida (DDR2-800, Dual-channel, etc.) La velocidad del disco duro es de suma importancia para una estacin de audio, dado que el disco es constantemente accedido al reproducir y grabar, y si se trabaja con varias pistas, es mayor la tasa de transferencia sostenida que de l se exige. Como regla general, el disco desde donde se trabaja el audio tiene que ser de 7200 rpm o ms. Los discos de 5400 rpm no son aceptables para audio y esto incluye los discos internos de los notebooks, por ejemplo. Se ha constatado que rinde ms un disco de 3,5 7200 rpm en un gabinete externo con conexin USB 2.0 o FireWire que el disco interno de un notebook. En caso de usar un disco USB o FireWire, tener mucho cuidado si la tarjeta de sonido tambin usa estos interfaces (ver Reparto del ancho de banda) Respecto al cache y al interface del disco duro, recomendamos Serial-ATA2 (3,0Gb/s) y cache de 8 o 16MB. El bus y el cache del disco aumentan notoriamente su performance aunque la tasa de transferencia derivada de sus propias latencias mecnicas est muy por debajo de los 3,0Gb/s. Respecto al SCSI: es muy caro, y no siempre ms rpido que el S-ATA. El SCSI ha tenido su propia evolucin, y no es lo mismo el viejo SCSI-II que el SCSI320, por ejemplo, pero este ltimo s que es caro, y no se justifica su uso en audio.

CPU

RAM

Disco Duro

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)Cuntos discos duros? Adems de la clsica recomendacin de tener un disco para el S.O. y otro para datos, es posible obtener un mayor rendimiento en una DAW usando varios discos duros. Por ejemplo, si se trabaja con audio multitrack y con sintetizadores basados en samples simultneamente, nada mejor que lograr que ambas bases de archivos de audio se lean de discos distintos. Se sobreentiende que estamos hablando de discos fsicos y que nada ganaramos con hacer 2 particiones en un mismo disco, al menos desde el punto de vista del rendimiento del hardware. Conviene hacer un RAID de velocidad (RAID-0)? No est de ms, tampoco es estrictamente necesario, y tampoco tiene contraindicaciones, salvo las conocidas respecto a la tolerancia a fallos. (El ProTools parece tener problemas con las controladoras RAID, pero dudo que esta situacin se mantenga) Sistema de archivos: NTFS (razn principal: tolerancia a fallos, pero hay otras). Tamao del cluster: grande en disco de audio, pequeo en disco de sistema. Fragmentacin: lo ms prctico es formatear cada tanto el disco de data, y volver a restaurar desde un back-up, dado que el respaldo es obligatorio de todas maneras. Pieza fundamental del hardware, ampliamente subvalorada. El chipset determina aspectos gruesos de la performance del sistema y tambin aspectos interesantes de compatibilidad. Por ejemplo, softwares como Pro Tools no garantizan el funcionamiento ni dan soporte en sistemas que no estn basados en ciertos modelos de chipset. Claro est que el software igual funciona con los otros chipsets, pero es muy elocuente esta pltica. Lamentablemente no hay una regla de oro para elegir un chipset, pero s ciertos lineamientos, por ejemplo: elegir siempre un chipset sin video integrado; no necesariamente por performance pero s por compatibilidad, chipsets Intel; alternativamente, VIA, nVidia; por performance, lo ms nuevo posible; por compatibilidad (y economa), un modelo antes del ms nuevo. Es un error muy frecuente creer que una tarjeta de video slo es importante para juegos y aplicaciones 3D. En el caso del audio, una buena tarjeta de video mejora sensiblemente la performance, al liberar al CPU de las tareas grficas; y en audio, tener el CPU libre es algo muy apreciado, y es una de las claves para obtener baja latencia. - Desactivar todos aquellos perifricos que no se utilizan, sobre todo puertos paralelos, serie, etc. (el audio onboard a veces conviene dejarlo aunque usemos una tarjeta de sonido profesional, justamente para aplicaciones menores, players, sonidos del sistema, messenger, etc.) - Evitar que compartan IRQ cualquier combinacin de estos 3 sub-sistemas: Video, Audio y Almacenamiento.

Disco Duro (cont.)

Chipset

Tarjeta de video

Config. hardware

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)Config. Hardware- Algunos documentos recomiendan desactivar el ACPI, alegando que es el responsable de que varios dispositivos usen la misma IRQ; considero que esto se aplica ms bien a los antiguos sistemas basados en Windows 98. - Tambin se suele recomendar desactivar la administracin de energa del CPU (AMD Cool nQuiet, Intel similar.)

Reparto del ancho de bandaAl conectar perifricos que utilizan una gran tasa de transferencia (los de audio y almacenamiento, por ejemplo), hay que tener en cuenta la arquitectura del hardware para evitar configuraciones de bajo rendimiento.Tarjeta de sonido PCI BUS PCI Controladora FireWire (IEEE1394)

?

Tarjeta de sonido externa

?

BUS PCI

Disco duro externo

Controladora SCSI PCIEthernet Gigabit PCI

?

?400Mb/s 133MB/s

?133MB/s

400Mb/sTarjeta de sonido externa Controladora FireWire (IEEE1394) Tarjeta de sonido PCI

133MB/s

BUS PCI

BUS PCI

Disco duro externo

Controladora USB 2.0

Controladora SCSI PCIe Ethernet Gigabit PCIe

300MB/sSouthBridge

480Mb/s

133MB/s

300MB/s

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)Tarjeta de sonidoLas tarjetas de sonido Profesionales son las recomendadas para el trabajo profesional con audio. Qu caracteriza a estas tarjetas y las diferencia de las no-profesionales? - Mltiples entradas y salidas. Analgicas, digitales, pticas, de clock, de sincro, SMPTE, MIDI, etc. - Entradas y salidas analgicas respetando los conectores y niveles nominales estndar, balanceadas y con una buena relacin S/R y respuesta en frecuencia. - Soporte para 24bit / 96KHz. Buenos convertidores A/D y D/A (hoy en dia es posible encontrarlos en una tarjeta no-pro) - Compatibilidad probada con las principales aplicaciones Audio Profesional. - Contar con drivers eficientes, y soporte para ASIO y otros protocolos usados en audio Pro.

- Baja Latencia. Aqu conviene aclarar un par de cosas:Primero, la posibilidad de trabajar con baja latencia depende de otros factores adems de la tarjeta de audio, por ejemplo, el rendimiento global del hardware, la velocidad del CPU, y muy importante tambin, que el sistema est despojado de tareas que compitan con el audio. Segundo, se suele creer que para que una tarjeta tenga baja latencia, alcanza con que tenga drivers ASIO y esto no es exactamente asi. Lo cierto es que los drivers de la tarjeta trabajan en conjunto con el hardware de la misma, para lograr, en definitiva, una transferencia de audio slida y rpida que permita minimizar el tamao del buffer. El diseo del hardware de la tarjeta cumple un rol importante en esto, y su componente activo es el DSP, que se encarga internamente de muchas funciones liberando a la dupla driver-CPU de las mismas. Es por esto que las tarjetas domsticas no tienen drivers ASIO, simplemente porque no estn diseadas para audio Pro ni para baja latencia, y no son cosas que se logren exclusivamente con software. Y es por esto tambin que algunas tarjetas semi-profesionales como la Sound Blaster Audigy, pueden trabajar en modo ASIO a costa de deshabilitar funciones internas, como por ejemplo el soporte para frecuencias de muestreo distintas de 48KHz. - Y ya que hablamos de DSP, otro requisito de las tarjetas profesionales es que cuenten con un mixer digital totalmente implementado en el hardware, a base de DSP, que permita, entre otras cosas, rutear y mezclar audio entre las entradas y salidas software y hardware, a efectos, por ejemplo, de monitorear sin latencia. Algunas tarjetas permiten adems agregar efectos y sintetizadores basados en su propio DSP. - Respecto al interface: PCI, PCIe, USB 2.0 y FireWire son aceptables. USB 1.1 no es aceptable para una tarjeta multicanal.

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)SOFTWARESistema OperativoLos sistemas operativos usados para Audio Profesional son 2: Windows XP y MacOS X. Aqu hablaremos del Windows. La eleccin del XP Pro SP2 frente a cualquier otra versin de Windows, incluyendo el Vista (marzo de 2008), no hace falta justificarla en absoluto. Se puede implementar una DAW sobre Linux? Se puede, pero no con los productos comerciales clsicos, siendo esta una prctica muy infrecuente. Presenta ventajas el MacOS X? Seguramente, pero es otra discusin que queda fuera del alcance de este documento. 32 o 64 bits? Performance: 64; Compatibilidad: 32. Los drivers son una parte fundamental del sistema. De nada sirve tener un hardware performante sin unos buenos drivers que lo exploten y no se molesten entre s. He aqu las 3 recomendaciones bsicas en cuanto a drivers, que se deben aplicar siempre que sea posible: - Desactivar los drivers de todo aquel hardware que no se usa y no se ha deshabilitado de otra manera (por ejemplo modems, tarjeta de red WiFi, etc.)

Drivers

- Evitar en especial los drivers de aquellos dispositivos tontos o virtuales, nos referimos a dispositivos con un hardware muy bsico que dejan en manos del driver toda la gestin, provocando un mayor consumo de recursos, o dispositivos que son totalmente emulados y no existen en el hardware (por ejemplo, sintetizadores MIDI virtuales, unidades de CD virtuales, etc.) - Utilizar los drivers actualizados y provistos por el fabricante. Evitar que los dispositivos queden sin driver, o que sean manejados por un driver genrico de Windows. Esto es vlido tanto para la tarjeta de sonido como para el resto del hardware, en especial: video, chipset y almacenamiento. Se recomienda tener a mano los siguientes add-ons para Windows XP:

Service Packs, librerias, cdecs

- DirectX ltima versin. - Apple QuickTime 6 o 7. - Windows Media Player 11. - .net Framework, todas las versiones.

- DivX, AAC, MP3, etc., etc.

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)Configuracin del Windows XPRecomendaciones para configurar el XP para audio, tambin aplicables a otros casos. No vamos a decir la secuencia de teclas y botones para llegar a cada una de estas opciones, ni tampoco la justificacin terica, cuando sta resulte demasiado obvia. Bsicamente, se trata de deshabilitar todo aquello que genere un consumo de CPU, por mnimo que sea, y que no sea estrictamente necesario para el audio. Sigamos esta consigna: En hardware + es +; en software es +.

1) Opciones de energa Ponerlo en Siempre encendido. Que no se apaguen los discos duros y que no pase nunca a inactividad. Deshabilitar la hibernacin.

2) Opciones de rendimiento Opciones avanzadas Estas opciones especifican el criterio que el S.O. utiliza para dar prioridad a las tareas, tanto en el scheduling del CPU como en el uso de memoria. El criterio, en general, es ajustarlo para servicios en segundo plano y para cache del sistema, pero se recomienda probar en cada caso el resultado. Respecto a la tercera opcin, la de Memoria Virtual, hablaremos en el punto 3). Es importante saber que, de todas maneras, la prioridad de los procesos se puede cambiar manualmente desde el Administrador de tareas, y aunque no sea una prctica muy cmoda, puede ser la frutilla en la torta de una buena optimizacin.

3) El archivo de Paginacin (swap file) Si buscamos en internet informacin sobre cmo configurar estas opciones, encontraremos cientos de consejos, todos parcialmente justificados y contradictorios entre s, desde hacer un archivo fijo, que tenga el doble de tamao de la RAM, que est en tal disco, o en tal otro, hasta incluso no usar memoria virtual en absoluto. Ante la duda, mi recomendacin es dejarlo en Tamao administrado por el Sistema.

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)4) Opciones Grficas y otras. - No utilizar fondo de pantalla grfico. Esto aliviana la tarea grfica, y lo poco o mucho que tenga que ver el CPU con ella se va a ver beneficiado. - No utilizar salvapantallas. - Desactivar los efectos visuales (Propiedades de pantalla, Apariencia, Efectos) - Algunos recomiendan bajar la profundidad de color a 16 bits; esto s me parece exagerado. En 16 bits, siceramente las cosas se ven mal, y no es la idea. - Propiedades de sistema, Opciones avanzadas, Opciones de rendimiento, Efectos visuales: Ajustar para obtener el mejor rendimiento - Algunos documentos, incluyendo uno de Pro Tools, recomiendan ir a Propiedades de pantalla, Configuracin, Opciones Avanzadas, Solucionador de Problemas y desde all quitar completamente la Aceleracin de hardware. Por decirlo en palabras tcnicas, esto es una barrabasada si se toma como consejo para aumentar el rendimiento (lo correcto es dejarlo como est, es decir, la aceleracin al mximo o completa). La razn de la existencia de estas opciones es slo a efectos de diagnsitico. - Desactivar los sonidos de Windows, o asignarlos a una tarjeta secundaria. Simplificaremos considerablemente el panorama para las aplicaciones de audio.

5) Programas y procesos en el background. Se recomienda evitar a toda costa que haya otros procesos corriendo a la par del audio. Esto incluye: Messengers, calendarios, software de mantenimiento de discos, de medicin de temperatura del CPU, Antivirus, Antispyware, Firewalls, Virus, Spyware, Notificadores de esto y aquello, aceleradores de aquello otro, buscadores, administradores de conectividad con dispositivos USB, BlueTooth, Wireless, infrarrojos, clasificadores de fotos, monitoreadores de cambios en el registro, en el disco, etc., etc. Enfin, si lo que queremos es enlentecer la mquina, vaya si hay formas de hacerlo! Otra cosa a evitar es tener ms de una sesin de usuario abierta.

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)6) Programas al inicio de Windows. Con la utilidad msconfig.exe podemos deshabilitar algunos de los procesos que se ejecutan automticamente al iniciar Windows. Como regla general, se pueden sacar absolutamente todos los programas de la seccin inicio sin perder prcticamente ninguna funcionalidad en el sistema. Se recomienda verificar a qu software corresponde cada proceso y decidir si es realmente necesario; muchsimas veces no lo es, y es un proceso que se iniciar de todas maneras al usar ese software y no tiene por qu estar corriendo desde que se inicia la sesin en Windows.

7) Servicios de Windows y terceros. En la seccin servicios del msconfig.exe, o ejecutando services.msc, podemos tambin desactivar los servicios. A diferencia del caso anterior estos s aportan funcionalidad, pero muchas veces es una funcionalidad que no necesitamos o que no deseamos.

El msconfig permite aislar los servicios que no son de Microsoft, es decir los servicios de 3os. Dentro de este grupo, y con mucha precaucin, vale ms o menos lo mismo expresado con respecto a los programas de inicio.Con respecto a los servicios de Microsoft, hay una cantidad que no son de utilidad para prcticamente ningn usuario, y otro grupo mayor constituido por aquellos servicios que se pueden desactivar sin que se vea afectado el audio. Este ltimo grupo comprende prcticamente a todos los servicios excepto los esenciales y el Audio de Windows. Si se prueba desactivarlos todos, obtendremos una mquina super veloz, en la que corren perfectamente las aplicaciones de audio, pero que no sirve prcticamente para ms nada; sin red, sin internet, etc.

Va aqu una breve lista de los servicios que habitualmente se pueden desactivar sin perder nada importante:Index server, Restauracin de sistema, Temas, Ayuda y soporte tcnico, Cambio rpido de usuario, Cola de impresin (si no hay impresora), Telnet, Actualizaciones automticas, Escritorio remoto, Asistencia Remota, Fax, Netmeeting, Registro remoto, Carpetas compartidas de Messenger, Network sharing de Media Player, Configuracin inalmbrica rpida (si no tenemos Wireless), portable media serial number service, etc. Muchas de estas funciones se pueden desactivar por otros caminos. Una funcin que conviene desactivar pero no figura entre los servicios, talvez haya que cambiarla desde el registro, es la Notificacin de Auto-insercin del CD.

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)Opciones de Audio del S.O.Las opciones de audio de Windows son bien sencillas y no entran en juego a menos que la aplicacin est configurada para usar el Windows sound system o el Dispositivo por defecto, Microsoft sound Mapper, Asignador de sonido Microsoft, Windows default o como sea que le llamen. Algunas aplicaciones, por ejemplo los players, suelen no tener opciones para elegir dispositivo y suenan a travs del sistema de Windows siempre. Los sonidos del sistema obviamente tambin responden a esta configuracin. Por eso es importante tenerla en cuenta y que no se nos pase por alto a la hora de hacer un troubleshooting. El mixer de Windows El mixer de Windows se comunica con el driver de la tarjeta a travs del Mixer API, y de esta manera controla los parmetros del mixer de la tarjeta de audio, que, a su vez, puede estar implementado en software o hardware. Con esta aplicacin podemos entonces controlar volmenes de entradas y salidas, muteo, seleccin de entradas y otros parmetros internos del dispositivo de audio. El mixer de Windows est pensado para la topologa clsica de las tarjetas domsticas (tipo Sound Blaster), y no llega a abarcar la complejidad que puede tener una tarjeta profesional. Estas tienen su propio panel de control y mixer, y muchas veces no muestran al mixer de Windows ms que unos pocos controles. Por el contrario, las tarjetas de audio baratas (o manejadas con un driver estndar provisto por Windows) no cuentan con ningn software de control propio, y toda su configuracin est en el mixer de Windows. Esto es importante ya que, si queremos capturar audio con una de estas tarjetas, debemos seleccionar la entrada en el menu de grabacin de este mixer (como muestra la figura)

Configuracin y optimizacin del Sistema para Audio (cont.)Opciones de Audio en la AplicacinLas aplicaciones que utilizan audio suelen tener un men de configuracin de las opciones de audio, ms o menos complejo, segn el caso. Las ms complejas permiten elegir no slo el/los dispositivo/s que se van a usar para entrada y salida de audio, sino, antes que ello, el interface, o protocolo de comunicacin con el hardware de audio, lo que aqu vamos a llamar el API de audio. Luego de elegir uno de estos APIs, el nombre y la cantidad de dispositivos que aparecen para seleccionar puede variar totalmente. Esto se debe a que la aplicacin ve lo que el driver de audio le muestra, y los drivers de audio pueden tener o no, o implementar de manera muy distinta el soporte para cada una de las APIs que maneja la aplicacin. De la observacin del men de audio de un programa cualquiera (en este caso un editor de video) surgen las siguientes anotaciones: 1 Casi todos los programas soportan, adems del ya mencionado Sistema de audio de Windows, 3 modos de comunicacin con el driver de audio: - MME, Multimedia, Wave, etc. es el API clsico de Windows. - DirectSound, es el API moderno de Windows. - ASIO es el API profesional, y no es de Windows. - Algunas aplicaciones soportan tambin el llamado WDM/KS. 2 Las tarjetas de sonido presentan sus entradas y salidas organizadas en pares, 1/2, 3/4, etc. 3 Adems de las opciones de entradas y salidas, suele haber algun tipo de control del buffer de audio. 4 Cuando utilizamos ASIO esta opcin del buffer no est, ya que se encuentra en el panel de control de la tarjeta, es uno de los requisitos de toda implementacin del protocolo ASIO.

Relacin del audio con los recursos de la mquinaEn cualquiera de sus formas, desde el simple reproductor de sonidos, hasta la complejidad de un programa de msica, donde se trabaja con mltiples pistas de sonido, efectos en tiempo real, automatizaciones, instrumentos MIDI virtuales, loops de batera, etc., el audio es una aplicacin REAL TIME. Esto significa que en cualquier caso en donde se trabaje con audio, necesitamos que la mquina responda en el momento y no que procese y luego arroje el resultado. Esta es la razn por la cual constituye una ciencia tan interesante la configuracin de un sistema para trabajar con audio. Analicemos primero la cadena de procesos comn a todas las aplicaciones:

Lectura/escritura directa desde/al disco duro

Procesamiento real-time basado en el CPU

Streaming hacia/desde el hardware (I/O)

Esta cadena debe ser cumplida en forma continua, y en algunos casos con un tiempo de respuesta de menos de 10ms.

Sistema de almacenamiento rpido. Esto incluye al propio disco duro, al hardware donde se conecta (controladora IDE, S-ATA, SouthBridge, Chipset, motherboard) y al software de manejo (drivers, S.O.)

CPU potente y lo ms libre posible de otras tareas que atender. El S.O. es en parte responsable del tiempo de respuesta del CPU. La cantidad de servicios y programas corriendo en el background. El resto del hardware y sus drivers tambin juegan un papel en esto (por ejemplo, tarjeta de video)

Hardware: sistema de I/O, buses, PCI, USB, etc. Nuevamente, el chipset y sus drivers. Hardware especfico de audio y sus drivers. S.O. y su soporte para dispositivos de audio y soluciones software de terceros.

Como vemos, en toda aplicacin de audio juegan un rol importantsimo, el hardware en su conjunto, el CPU en particular, y el S.O. y su manejo de estas dos cosas.

Relacin del audio con los recursos de la mquina (cont.)La cantidad de tracks depende de la velocidad del sistema de almacenamiento. Cada pista de audio consume una cierta cantidad de transferencia del disco duro. Por ejemplo un stream de 1 canal de audio PCM a 44,1KHz/16bits consume aproximadamente 0,7Mb/s. Multiplicando esto por la cantidad de pistas obtendremos la tasa de transferencia total que necesitamos del sistema de almacenamiento.

Cantidad de Tracks

No confundir la velocidad terica de un bus (por ejemplo 3Gb/s) con la tasa de transferencia sostenida real de un disco duro (por ejemplo ~30MB/s). Tampoco confundir la cantidad de pistas que se leen/escriben real-time desde/hacia el disco duro, con la cantidad de canales que se streamean hacia el hardware de audio. Esta ltima suele ser menor, aunque nada impide que sea igual o mayor. Y otra cosa muy importante: no olvidemos que el hardware de audio y el sistema de almacenamiento coinciden finalmente en un mismo bus, ms tarde o temprano en la arquitectura del hardware (southbridge, PCI, USB, etc.), dependiendo del hardware que se trate. La cantidad de canales de I/O no tiene por qu coincidir ni con la cantidad de pistas de un multitrack, ni con la cantidad de entradas y salidas fsicas que tenga el dispositivo de audio, pudiendo ser menor o mayor que cualquiera de stas. Veamos el grfico:

Cantidad de canales de I/O

Mixer Aplicacin (CPU) Pistas leidas desde el disco duro Canales enviados a la tarjeta

Mixer Tarjeta (DSP) Entradas y salidas fsicas

La cantidad de canales de I/O es a los buses de I/O (PCI, USB, etc.) lo que la cantidad de tracks es al disco duro. Las tarjetas de audio que utilizan USB 2.0 o FireWire estn limitadas en este aspecto frente a las PCI o PCIe. Por esta misma razn, USB 1.1 no es un interface aceptable para ninguna tarjeta profesional, y menos aun si es multicanal. Por otro lado, el rendimiento del streaming de mltiples canales de audio hacia o desde el dispositivo de audio, depende como se ve, de la eficiencia del bus al que est conectado, la presencia de otros dispositivos consumiendo ancho de banda o compartiendo la misma IRQ, el chipset, los drivers, etc.

Relacin del audio con los recursos de la mquina (cont.)La suma de todos los efectos que se aplican real-time al audio, desde la simple mezcla de 2 streams o el cambio de nivel de una seal digital, hasta los ms sofisticados reverbs, ecualizadores, procesadores de dinmica y efectos diversos, puede ser vista como un gran algoritmo de procesamiento que el CPU debe aplicar continuamente a la cadena total de muestras, resultado de la cantidad de pistas y canales de audio que intervienen en esos procesos. La complejidad de ese inmenso algoritmo est limitada por la velocidad de procesamiento del CPU. Cada plugin que agregamos consume un porcentaje de esa capacidad. Ntese que en los sistemas llamados no-nativos el procesamiento del audio est a cargo de un hardware dedicado a ello, habitualmente con muchos chips DSP. Pero hoy en dia son cada vez menos los sistemas puramente no-nativos.

Plug-ins y efectos

Los sintetizadores MIDI virtuales consumen CPU igual que los plugins, pero pueden agregar ms variables aun, a la ya compleja ecuacin del audio. Aquellos instrumentos basados en samples (pre- grabaciones de audio digital), o los propios llamados justamente samplers, funcionan como sub-multitrackers dentro del multitrack, y su polifona es la cantidad de pistas, ya que los samples con los que trabajan se leen en gran medida directamente desde el disco duro (DFD), exactamente igual que las tracks de audio, y se procesan con algoritmos y se mezclan antes de ser ruteados dentro de la aplicacin host, que a su vez procesar este audio, lo mezclar con otras fuentes y lo rutear todo hacia el hardware de audio. Como la polifona de estos instrumentos suele ser grande (24, 32 o ms voces), todos ellos permiten hacer un pre-buffereo parcial de los samples en RAM, o directamente cargarlos ntegramente en la memoria y no utilizar el disco duro. Esto aliviana bastante el consumo de disco duro pero eleva la RAM requerida a cantidades de las que habitualmente no se dispone (varios GB).

Instrumentos MIDI virtuales

Lectura directa desde disco duro

Procesamiento basado en CPU

Streaming hacia la tarjeta de audio

multitrack dentro del multitrack

Relacin del audio con los recursos de la mquina (cont.)Qu impacto tendr sobre el sistema trabajar a una frecuencia de muestreo y resolucin mayores en nuestra aplicacin de audio? La respuesta es bastante sencilla: mayor frecuencia de muestreo y resolucin implican mayor cantidad de informacin por unidad de tiempo, dicho de otra manera, mayor bitrate, mayor cantidad de MB/s. Todas las exigencias mencionadas anteriormenten se vern incrementadas: mayor tasa de transferencia en disco duro y en buses de I/O, mayor cantidad de informacin por segundo a pasar por el algoritmo de procesamiento a cargo del CPU, derivado de la combinacin de efectos, mezclas, automatizaciones, instrumentos virtuales, etc., o sea, ms consumo de CPU.

Formato del audio PCM. Compresin

Qu ocurre con la latencia? Si el buffer se mantiene en la misma cantidad de muestras, la latencia sera menor al subir la frecuencia de muestreo, pero es obvio que con el incremento masivo del consumo de recursos resulta ingenuo esperar que no haya que subir el tamao del buffer. Respecto a la compresin: a diferencia de lo que ocurre con el video, las plataformas de edicin y mezcla de audio digital trabajan con archivos PCM. La razn es que no hay necesidad de usar compresin, dado que el bitrate del audio PCM, incluso a altas frecuencias de muestreo y resoluciones, sigue siendo pequeo frente a las velocidades actuales de los discos duros y buses de I/O, cosa que no ocurre con el video de alta definicin. En audio la compresin se usa en otros puntos de la cadena, por ejemplo el delivery, internet streaming, dispositivos porttiles y por supuesto, en el audio que acompaa al video. Si se trabajara sobre archivos comprimidos disminuira la carga sobre el disco duro y aumentaria la del CPU. La latencia, en audio, se define como la diferencia de tiempo entre la entrada y la salida del audio, o, de un modo ms general, la diferencia de tiempo entre el momento en que el software cambia un sonido y el momento en que ese cambio es odo. En la ruta del audio, diversas cosas producen ese retraso. Una fuente de latencia son los procesos mismos por los que pasa el audio (latencia algortmica) y la otra fuente tiene que ver con los tiempos de respuesta del procesador en un contexto determinado (interrupt latency, scheduling latency). Dentro del primer grupo se encuentra la latencia de los convertidores (2ms) y la latencia que introduce el sistema de audio de Windows, mayormente un componente del mismo llamado kmixer (kernel mixer). Esta ltima es la que se evita usando los famosos drivers ASIO. Nos queda la otra fuente de latencia. Para mantener un flujo constante de audio a pesar de las demoras del CPU, se utiliza un buffer, que es el que determina la latencia. Qu ocurre si bajamos el tamao del buffer? Aparecen saltos y ruidos a causa de esas demoras en la respuesta del CPU. Qu se necesita entonces para tener baja latencia, adems de una tarjeta de sonido con drivers ASIO o equivalentes? Respuesta: un CPU rpido y libre, en lo posible, de otras tareas adems de la de procesar audio.

Baja latencia

Relacin del audio con los recursos de la mquina (cont.)De todo lo visto hasta ahora parece ser que lo que se necesita para audio es: disco duro, CPU, ms disco duro y ms CPU. Cabe entonces preguntarse: y la RAM... qu papel juega?Bueno, no existe ninguna funcin en el audio que se vea afectada directamente por la falta de memoria RAM. La falta de memoria RAM afecta al comportamiento general del sistema, de acuerdo a las siguientes reglas:

Qu papel juega la RAM?

1) cuando un equipo tiene menos memoria fsica que la requerida por la suma de programas y procesos que se estn corriendo en determinado momento, entonces toda la mquina va a andar ms lenta (debido al constante acceso a disco), y talvez algunos procesos real-time no puedan ser llevados a cabo. 2) la cantidad de memoria fsica que un equipo tenga por encima de la cantidad que estn utilizando los programas, no afecta en absolutamente nada el funcionamiento del mismo, ni lo hace ms rpido. O sea que para el caso del audio, si le falta memoria, es muy probable que directamente no funcione, y si en cambio ya tiene sufuciente RAM y est andando bien, agregarle ms no mejorara nada tampoco. Y cunta RAM se necesita? Depende de cada caso, pero nunca menos de 512MB. Recordemos tambien que se precisa mucha memoria para trabajar con samplers virtuales o sintes virtuales basados en samples. Cualquier actividad que provoque consumo de CPU o trfico en el disco duro o en los buses de E/S va a afectar al audio. Partimos de la base de que tenemos un sistema al borde de sus posibilidades. Obviamente si lo que estamos haciendo es reproducir un MP3 en un Core 2 Quad con 2GB de RAM y un disco de 10000 rpm, difcil que logremos interrumpir el flujo del audio, por ms cosas que hagamos con la computadora. En cambio si tenemos un PC estndar, y estamos corriendo una sesin con 40 pistas de audio, a 24/96, con 3 plugins en cada pista y una latencia de 10ms, ahora s el sistema est sensible a otros procesos. Veamos algunos ejemplos: - Mover o copiar data de un disco a otro, o a traves de una red a 100 o 1000 Mb/s. - Capturar video desde una cmara digital. - Grabar un DVD. - Comprimir un video, o hacer un batch-processing de fotos. - Reproducir un video (esto muchas veces lo hacen los propios programas de edicin de audio, y s, aumenta el consumo de recursos).

Procesos que interfieren con el audio

Estaciones de Audio DigitalEstacin de Audio Digital (Digital Audio Worstation, DAW) es el nombre que se le da a una computadora equipada con hardware y software de audio profesional, que puede utilizarse para: grabacin y reproduccin de audio en varios canales simultneos, edicin no lineal / no destructiva, proceso del audio mediante efectos real-time y mezcla de varias fuentes, todo en el dominio digital, disponiendo adems de una interfaz grfica avanzada, y opcionalmente una superficie de control, sequencer MIDI y video-playbak sincronizado. Es decir, una DAW es un sistema informtico destinado a hacer cualquier tipo de trabajo con audio. Tambien se le llama DAW al software que corre esa estacin, por ejemplo ProTools, Digital Performer, Nuendo, Sonar, etc.

El trabajo en DAWs suele estar orientado a 2 campos: Msica (produccin, grabacin, mezcla, masterizacin, etc) y Audiovisual (cine, publicidad, video, etc). Asimismo, las plataformas informticas son moneda corriente en cualquier actividad que involucre presentacin o difusin de material sonoro, por ejemplo TV, Radio, espectculos y el hogar mismo. Hoy en dia podra decirse que donde hay audio, hay audio digital, y donde hay audio digital, hay una computadora detrs (en forma de PC o no).Veamos algunos aspectos del trabajo con audio digital. Es la funcin bsica de toda DAW. Para ello la computadora hace uso de los convertidores A/D y D/A que estn en el hardware de audio (tarjeta de sonido). Muchas veces la toma de sonido se hace en varios canales simultneos, provenientes de distintas fuentes, pasando por equipacin de audio analgica; para ello, el dispositivo de sonido deber tener las entradas y salidas correspondientes. La reproduccin puede involucrar tambin varias pistas de sonido, que se procesan, mezclan y rutean hacia una o ms salidas de la tarjeta en tiempo real. Tambin suele haber reproduccin y grabacin simultneamente, combinada a veces con reproduccin de video, cuando se trabaja en postproduccin audiovisual. Una verdadera revolucin ocurri en el audio a principios de los 90s con la aparicin de la llamada edicin no lineal. Los sistemas no lineales son aquellos basados en un soporte digital con acceso aleatorio, como es el disco duro, e involucran el uso de una computadora. En ellos existe una capa de edicin virtual entre la informacin almacenada en el medio y lo que el usuario escucha al reproducir. Esa capa permite modificar el orden de las partes, los volmenes, ecualizacin, etc., etc., sin alterar los archivos de audio que estn en el disco duro, por eso se habla tambin de edicin no destructiva. Los datos de edicin se guardan en un archivo independiente, pudiendo incluso salvarse varias versiones distintas y alternar entre unas y otras sin necesidad de tocar nada a nivel de los archivos de audio, la media. Tambin existe la edicin basada en archivos, por ejemplo, en los casos en que el poder de procesamiento del hardware no es suficiente para trabajar real-time, pero obviamente la tendencia es a virtualizar cada vez ms y ms funciones en la DAW.

Grabacin y reproduccin

Edicin

Estaciones de Audio Digital (cont.)Esta es otra rea que se ha visto inmensamente favorecida por la tecnologa digital y el creciente poder de procesamiento de los sistemas. El procesamiento de seales digitales (DSP) permite aplicarle al audio digital los mismos efectos que se utilizaban en el dominio analgico (filtros, ecualizadores, procesadores de dinmica, etc.) pero con una sofisticacin aun mayor, y tambin infinidad de algoritmos relativamente nuevos, como la emulacin de ambientes acsticos reales, reduccin de ruido, cambio de altura de la voz, etc., todo ello con absoluta transparencia, reduciendo al mnimo la distorsin y ruido generados en el proceso. Este procesamiento, en la DAW, estaba originalmente a cargo exclusivamente de chips especializados (DSPs ubicados en el hardware de audio), pero conforme a la rpida evolucin de los sistemas informticos, fue ganando terreno el procesamiento nativo, es decir, basado en el propio CPU de la computadora.

Proceso

Los plugins son los encargados, en una DAW, de aplicarle al audio estos procesos y efectos en tiempo real.El procesamiento digital de seal es usado tambin en la codificacin y decodificacin del audio digital, los algoritmos de compresin que son la clave del desarrollo de dispositivos porttiles, la telefona digital, celular, el audio en internet, VoIP, etc. En audio se conoce como mezcla al proceso de combinacin de mltiples fuentes (pistas) de sonido en una sola fuente final, pasando cada pista o grupo de ellas por procesos que, a su vez, pueden variar en el tiempo, por ejemplo, volumen, ecualizacin, etc. Esto es lo que se hace, por ejemplo, en una grabacin o amplificacin en vivo de msica, donde cada canal representa a un instrumento, o en la sonorizacin de una pelcula de cine, en donde tenemos msica, dilogos, varias pistas de efectos sonoros, etc. En el dominio digital, la mezcla no es ms que otro proceso DSP. Los programas de edicin multitrack poseen un mixer virtual y cuentan con el recurso de automatizar los cambios de volumen y de cualquier otro parmetro que las pistas deban sufrir a lo largo de la duracin de la pieza, mediante unos graficos manipulables, habitualmente llamados envolventes. La generacin (sntesis) de sonido es ampliamente utilizada en msica y en algunas otras reas (sntesis de voz, por ejemplo). Los sintetizadores utilizados en msica tuvieron una larga evolucin que se remonta a la primera mitad del siglo XX, y conocieron la era digital durante la dcada del 80. Fue en esa poca tambin que surgi el protocolo MIDI, que aun hoy sigue siendo la esencia de la unin entre msica e informtica. A fines de los 90 aparecen los sintetizadores virtuales, es decir, generadores de sonido totalmente basados en software, controlados por MIDI, que se integran dentro de un programa DAW, y pueden emular a los antiguos sintes analgicos y digitales, y tambien superar a estos, en polifona y complejidad del sonido. El uso de soft synths exige casi siempre, algo que aun sigue siendo no del todo fcil de lograr en una DAW: la baja latencia.

Mezcla

Generacin de sonido

Estaciones de Audio Digital (cont.)Soportes y conexiones de Audio Digital Cinta. Estreo: DAT; Multicanal: ADAT (VHS), DA-88 (Hi8) Opticos: CD-Audio, DVD-Audio.

Soportes

Sony Mini-Disc (magneto-ptico, estreo, con compresin) Unidades de almacenamiento: en el Disco Duro, CD y DVD-Rom y en unidades Flash / USB, el audio digital puede existir en multiplicidad de formatos, PCM, compresin lossless, compresin psicoacstica, etc., etc. Estreo: S/PDIF (coaxial y ptico), AES/EBU

Conexiones

Multicanal: ADAT, TDIF Streaming directo a travs de Internet, LAN (ethernet), USB, FireWire.

DAWs dedicadas y hospedadas, nativas y no-nativasToda DAW supone la existencia de un sistema informtico (desde el momento en que su soporte de grabacin es una unidad de almacenamiento con sistema de archivos, por no hablar de la interfaz grfica y dems carctersticas complejas). Pero este soporte no tiene por qu ser una computadora personal con un S.O. estndar. Las DAWs dedicadas utilizan una computadora dedicada con S.O. propio. Las primeras DAWs del mercado fueron de este tipo, pero pronto surgieron empresas (por ejemplo Digidesign) dedicadas a desarrollar productos hospedados, que aprovechaban los recursos (principalmente grficos y de interfaz-usuario) de las computadoras personales existentes. La primer plataforma que se mostr apta para ello fue el Apple Macintosh, pero progresivamente el PC fue ganando terreno hasta ubicarse a la misma altura. A principios de los 90s las computadoras personales no tenan el poder de procesamiento y ancho de banda requeridos para el trabajo con audio digital, de manera que slo servan como soporte para correr el software, que a su vez manejaba un costoso hardware -provisto de convertidores, chips DSP y hasta en ocasiones el propio disco duro de audio- conectado al bus de expansin de la mquina. Esto es lo que llamamos una DAW no-nativa. Por el contrario, a fines de esa misma dcada, surgen productos que trabajan nativamente con los recursos de la PC, a la cual slo hay que agregarle una -en comparacin- simple y accesible tarjeta con convertidores. Estas DAW nativas utilizan el CPU de la computadora en que se hospedan para desempear prcticamente todas las funciones requeridas por el software, y por ello dependen mucho ms de un sistema potente y bien configurado.

Historia del Audio Digital y la DAW1957. Max Mathews, Bell Labs: primeros sonidos generados por ordenador. 1975. EMT Model 250, el primer Reverb digital. 1977. Sony PCM-1, grabador digital en cinta de vdeo Beta. 1978-79. N.E.D. Synclavier. y Fairlight CMI. Primeros sintetizadores digitales. 1982. Sony y Philips Compact Disc (CD). 44,1KHz/16bit. 1983. MIDI. Yamaha DX7, sintetizador digital FM. 1985. DigiDesign Sound Designer. Editor de samples Emu. (Mac) 1986. AMS Audiofile. 1 DAW dedicada, usada en postproduccin. 1986. Primeras consolas digitales. 1986. Sony DAT (Digital Audio Tape) 1986. Akai S900. MIDI Sampler basado en RAM. 1987. Digidesign Sound Tools. Sound Designer + Hardware dedicado. (Mac) 1987. Sonic Solutions NoNoise. 1er. software de reduccin de ruido. (Mac) 1987. Fraunhofer desarrolla el algoritmo posteriormente conociodo como MP3. 1988. Se forma el MPEG (Moving Picture Experts Group). 1988-89. AdLib 1 tarjeta de sonido para PC. Creative Sound Blaster (8bit A/D) 1990. Sequencers MIDI + Audio en Mac: Opcode Studio Vision y MOTU Digital Performer. Ambos usaban DAE (hardware Digidesign) 1990. CD-R. Grabadoras de CD. 1991. Alesis ADAT. 1er. grabador digital multipista de precio accesible. (VHS) 1991. Digidesign Pro Tools (Mac). Tarjetas DSP Nubus. 1992. Turtle Beach Multisound. Tarjeta ISA para PC 44KHz/16bit, DSP Motorola 56001. 1992. El algoritmo de Fraunhofer (MP3) fue integrado en el standard MPEG-1. 1992. Dolby Digital (AC-3) 1992. Sony MiniDisc (magneto-ptico con compresin) 1992-93. Digital Audio Labs Card-D y SAW. Primeras DAW para PC. 1993. Digidesign Session8. 1er. producto de Digidesign para PC. HD SCSI propio. 1994. Pro Tools III TDM. 1er. DAW con soporte para plugins de terceros. 1994. Fraunhofer l3enc, 1er. programa disponible al pblico para crear mp3s en un PC. 1994. Yamaha ProMix 01. 1er. Consola digital de precio accesible. 1995-96. Sequencers MIDI + Audio, esta vez en PC: Cakewalk Pro Audio (Sonar), y en PC y Mac: Emagic (Apple) Logic Audio, Steinberg Cubase VST. 1996. Aparece el estndar 24 bits / 96 kHz.1996. Roland VS-880. 1 DAW dedicada de precio accesible. 1997. Orban Audicy. 1er. DAW dedicada del famoso desarrollador de tecnologas para broadcast. 1997. DVD video. 1997-00. Softwares nativos en PC: SonicFoundry (Sony) Vegas, SekD (Magix) Samplitude 2496, Sintrillium Cool Edit Pro (Adobe Audition), Steinberg Nuendo. 1997-98. Aparecen los plugins nativos: Waves Native, TC|Works Native. 1997-99. Tarjetas de sonido Pro PCI: Korg 1212, Echo Layla, Gina & Darla, Aardvark 20/20+, MOTU 2408, Frontier Design Dakota, M-audio Delta Series. 1998. Pro Tools|24MIX (Mac & PC) 1er. Pro Tools para PC (Windows NT). A partir de este, todos los productos Digidesign son para Mac y PC. 1998. Nemesys (Tascam) GigaSampler y Gigastudio (PC). 1998. Tarjetas de sonido con efectos DSP: Yamaha DSP Factory, Creamware PULSAR. 1999. Sintetizadores virtuales (VSTi). 1999. Digi 001 y Pro Tools LE. 1er. Pro Tools nativo. 1999. Audio DVD Standard 1.0. 1999. Primeros dispositivos porttiles para reproducir MP3s. 2001. Tarjetas de sonido Pro externas: Tascam US-428 (USB), MOTU 828 (FireWire). 2001-02. Tarjetas slo DSP TC Powercore, Universal Audio UAD1. 2002-03. Pro Tools|HD, Pro Tools|HD Accel.1981. IBM PC. Intel 8086 (16bit) 4,7MHz, 64KB RAM. 1984. Apple Macintosh. CPU Motorola 68000. S.O. grfico. 1985. Atari 520 ST. Puertos MIDI incorporados. Commodore Amiga. Conversores D/A de 8 bits. 1987. Mac II. Nubus, SCSI. 1992. Atari Falcon 030. Ultimo modelo de Atari, orientada a multimedia. 1993. PCI. El PC cuenta con un bus de expansin rpido. Busmastering DMA 1994. Mac Motorola PPC. 1998. ATA33. Los discos duros IDE se vuelven rpidos. 1999. MacOS X. 2001. Windows XP. 32bit. Audio WDM. Buen soporte multimedia. 2006. Mac PPCx86.

Software de audioPlayersProgramas sumamente sencillos, destinados a reproducir archivos de audio y otros. Ejemplos: Windows Media Player, Winamp, iTunes, Nero Media Player, etc. En esta categora incluimos aquellos programas que trabajan directamente sobre un archivo de audio, permitiendo modificarlo, procesarlo, cortarlo, combinarlo, etc., anlogamente a lo que los editores de fotos o de texto hacen con sus respectivos archivos. Ejemplos: Sony Sound Forge, Adobe Audition (en modo editor, antes llamado Cool Edit), Steinberg Wavelab. Este es el grupo de programas basados en el principio de edicin no-destructiva introducido por ProTools a comienzos de los 90s. Permiten grabar, editar y mezclar varias pistas de audio, cortar, mover, repetir regiones, procesar, agregar efectos, fades, cross-fades, automatizaciones, etc., todo real-time sin modificar los archivos de audio, salvando toda la edicin en un archivo independiente. Actualmente todos los programas DAW permiten trabajar tambin con MIDI, pero originalmente esto no era as; por eso tenemos, si se quiere, dos sabores en programas DAW: los MIDI-DAW como Digital Performer, Logic Audio, Sonar, Steinberg Cubase, y los Audio-DAW como ProTools, Samplitude Studio, Adobe Audition, Steinberg Nuendo. Funcionalmente ambos grupos son similares, siendo su nica diferencia el hecho de que los primeros eran originalmente programas de sequencer MIDI. Los plugins son programas que no funcionan por s solos, sino que lo hacen en el seno de una aplicacin host, agregndole a sta nuevos algoritmos de procesamiento de audio, o efectos como se les suele llamar. Un plugin puede ser un simple archivo .DLL, que la aplicacin carga cuando el usuario coloca ese plugin en algn punto de la ruta del audio, dentro del mixer virtual de la aplicacin. Los plugins pueden ser usados de esta manera (real-time) o puntualmente para procesar destructivamente un archivo de audio. Tanto los programas DAW como los editores y los programas de msica pueden compartir un mismo set de plugins instalados en el sistema. Existen varios formatos de plugins, compatibles con unos o otros hosts (DX, VST, RTAS, TDM, etc.); habitualmente un mismo producto suele traer el instalador para varios de estos formatos, por ejemplo: DX, VST y RTAS.

Editores

Multitrackers (DAW)

Plugins

Software de audio (cont.)Los sintetizadores virtuales (Dxi, VSTi) son un tipo de plugins que en lugar de procesar audio, generan sonido a partir de mensajes MIDI. Los plugins pueden recibir desde la aplicacin host, adems de audio y MIDI, informacin de automatizacin, con la cual el plugin puede variar automticamente cualquiera de sus parmetros a lo largo de la duracin de la pieza, como ya lo hace la aplicacin con sus propios parmetros.

Plugins (cont.)

Los plugins han llegado a ser tan importantes en el audio, que existen aplicaciones que son meros racks virtuales para insertar efectos y sintetizadores y utilizarlos en modo stand-alone, como simples procesadores dentro de una cadena con equipos de audio externos, o como instrumentos musicales en un espectculo en vivo (muchos sintes virtuales ya traen una aplicacin para usarlos stand-alone). Ejemplos de plugins de audio: Waves Bundle, TC Bundle, Antares Auto-Tune; instrumentos virtuales: Native Instruments B4, FM8, Pro53. Dentro de esta categora encontramos diversos programas orientados a la produccin de msica. Estos programas pueden poseer una o ms de, o incluso todas, las siguientes propiedades: - Loops (por ejemplo, Sony Acid Pro, Ableton Live, Reason, Fruity Loops). Los loops son pequeos segmentos de audio que se repiten en sincrona con otros elementos musicales.

Msica

- MIDI y sntesis (Live, Reason, Reaktor, Fruity) A fines de los 80 y principios de los 90 existan programas que solamente trabajaban con MIDI, utilizando generadores de sonido externos a la computadora. Actualmente lo ms interesante de esta tcnica es que los generadores son tambin programas que corren en la misma PC. - Sampler (Tascam Gigastudio, Reason). Los samplers son otro tipo de sintetizadores, que generan el sonido a partir de archivos de audio en la computadora, a veces muchos de ellos simultneamente y muy pesados. - Audio (Acid Pro, Live) Pistas de audio, exactamente igual que en un multitrack. ...se preguntar el lector. MIDI es un sistema de comunicacin digital estndar entre instrumentos musicales, sintetizadores y otros dispositivos electrnicos, desarrollado a principios de los 80. Incluye un protocolo hardware (interface serial a 31,25 Kb/s) y sobre l un protocolo software, consistiente en un conjunto de mensajes mediante los cuales se puede trasmitir por ejemplo la ejecucin que se hace sobre un instrumento de teclado (mensajes de nota, de pitchbend, etc.), el cambio de preset en un equipo, etc. El MIDI tambin se utiliza como soporte para el cdigo de tiempo SMPTE (MTC) utilizado en el campo de la post-produccin audiovisual profesional para sincronizar dispositivos entre s.

Qu es MIDI?

Drivers, estndares, arquitectura de una DAWEl audio es prcticamente el nico terreno en donde se da este curioso fenmeno de cruzamiento entre productos: una aplicacin puede utilizar un hardware que fue diseado para otra, exactamente el mismo efecto puede estar disponible en distintas aplicaciones, dos aplicaciones pueden funcionar simultneamente y compartir el mismo motor de audio, etc. Esto le da al software de audio una increble versatilidad pero tambin, en contrapartida, una gran complejidad. Veremos aqu aspectos de la relacin entre aplicaciones, hardware de audio y Sistema Operativo.

1) DriversLa arquitectura de drivers WDM del Windows XP provee soporte para diversos tipos de hardware de audio, a travs de varios componentes de bajo nivel (kernel), de tal manera que el fabricante slo tiene que proveer un nico mdulo (.SYS) que se inserta dentro de esa estructura, lo que llamaremos el driver propiamente dicho. A nivel de la aplicacin, el Windows provee dos APIs mediante las cuales acceder al driver de audio: MME y DirectSound. Finalmente existe tambin una manera de bypassear las APIs de Windows y acceder directamente al mdulo kernel, el llamado WDM/KS (kernel streaming). MME o wave existe desde las primeras versiones de Windows con audio, mientras que DS es contempornea del DirectX, pero ambas APIs son insuficientes para los requisitos del audio profesional, sobre todo en materia de latencia y sincronizacin (en tarjetas multicanal).winMM.DLL

APLICACION

Dsound.DLL

ASIO (Audio Streaming Input/Output) es una API no incluida en el Windows, desarrollada por un fabricante de Audio Pro (Steinberg), con las necesidades del Audio Pro en mente, y progresivamente adoptada por todos los softwares de audio profesional. Como puede verse en el esquema, el driver de audio provisto por el fabricante de la tarjeta, tiene que incluir un soporte para ASIO, a los efectos de poder usar esta API, y por supuesto la aplicacin tambin. El WDM/KS existe slo en las versiones modernas de Windows, y es una alternativa al ASIO, pero no tiene la simpleza y universalidad de ste.

Kernel Streaming

ASIO.DLL

GSIF, EASI, DAE, etc.

USER MODE KERNEL MODE WDM ASIO ETC.

DRIVER.SYS

HARDWARE

Drivers, estndares, arquitectura de una DAW (cont.)Ventajas del ASIO- Baja latencia. - Tamao de buffer regulable. Arquitectura de buffers eficiente. Calcula el tamao de bloque ideal para comunicarse con el driver, y deja a ste gestionar el acceso directo a memoria. - Soporte para hardware multicanal (el sistema de audio de Windows trata a las tarjetas multicanal como varios dispositivos estreo, sin preocuparse por mantener una sincronizacin muestra-a-muestra entre ellos) - Menos consumo de CPU - La implementacin 2.0 introduce algunas mejoras, como por ejemplo el soporte multicliente.

No olvidemos adems que las APIs de Windows no streamean el audio directo desde la aplicacin al driver, sino que lo pasan por una serie de instancias intermedias (entre ellas el kmixer.sys) en las que, no slo le introducen latencia, sino que eventualmente lo re-muestrean. En resumen: el sistema de audio de Windows constituye un soporte muy bueno para aplicaciones no-profesionales. Kmixer.sys (kernel mixer) forma parte del sistema de audio de windows de bajo nivel (kernel) y existe con el propsito de generar una capa previa al envio del audio al driver, que pueda recibir varios streams simultneos, provenientes de distintas aplicaciones, e incluso a distintas frecuencias de muestreo. Este mixer virtual garantiza que cualquier aplicacin puede hacer uso del sistema de audio con xito en cualquier momento, sin importar el tipo de hardware de audio que se tenga. Lamentablemente, esta interesante funcionalidad se logra a costa de introducir latencia y de re-muestrear todo el audio, con la consiguiente eventual prdida de calidad que esto supone.

Esto nos ilustra nuevamente algo que ya habamos constatado antes (ver Fallas tpicas del audio, Los drivers multicliente): permitir que todas las aplicaciones puedan hacer uso del hardware de audio simultneamente va en contra de los intereses de una aplicacin de audio profesional.

Drivers, estndares, arquitectura de una DAW (cont.)APLICACION

ASIO4ALL ASIO2KS

ASIO.DLL

ASIO emulado

WDM / KS

ASIO

ASIO nativo

DRIVER.SYS

HARDWARE

ASIO nativo, ASIO emulado

Dijimos tambin que para que exista ASIO, el driver de la tarjeta debe abstraer el hardware de la misma, de la forma en que ASIO necesita para trabajar con l. Esto equivale a decir que el mdulo kernel (el driver) debe soportar el interface ASIO. Algunas implementaciones de ASIO, en lugar de usar un driver compatible, utilizan un emulador que en verdad se comunica con el driver utilizando WDM/KS. Esto es lo que ocurre en los programas como ASIO4ALL y ASIO2KS, y tambin, se presume, en algunos drivers propietarios de tarjetas. Obviamente, el rendimiento que puede esperarse de estos casos es inferior al de un ASIO nativo; ASIO4ALL y ASIO2KS se focalizan en dar compatibilidad con ASIO a tarjetas no-pro y on-board.

Drivers, estndares, arquitectura de una DAW (cont.)Otras APIs de audio:Es una API de sonido de baja latencia, de slo reproduccin, asociada con un software especfico: el Tascam (antes Nemesys) GigaStudio (antes Gigasampler). El Gigasampler fue el primer sampler virtual basado en disco duro, lanzado en 1998 para funcionar exclusivamente en la plataforma PC. En este contexto, ningn producto de este tipo podra haber funcionado sin su propio modelo de drivers. Al igual que ASIO, GSIF necesita ser implementado a nivel del mdulo kernel del driver de audio, y a pesar de servir para un solo producto, no existe tarjeta de audio profesional que no lo soporte.

GSIF

EASI

Otra alternativa en la misma direccin que ASIO fue esta API de Emagic (hoy Apple), en la que se basaba el motor de audio del Logic Audio. (Tanto el Logic como el Cubase de Steinberg fueron en principio secuenciadores MIDI, para la Atari 520 ST, luego para Mac y finalmente para Windows; en el caso del Logic, la versin de Windows fue discontinuada y actualmente existe slo en Mac). Hoy en dia el soporte para EASI es casi inexistente, optando la mayora de los productos entre ASIO o el soporte de audio del S.O. (WDM-KS y CoreAudio, en Mac).

D.A.E.

Digidesign Audio Engine. Todas las versiones de ProTools, tanto las de arquitectura no-nativa (TDM, HD) como las versiones basadas en CPU (LE, M-Powered) utilizan este layer, que se encarga de gestionar tanto el acceso al hardware como al disco duro y los plugins. No olvidemos que todas estas versiones de ProTools, incluso las de arquitectura nativa, funcionan exclusivamente con hardware de la compaa, el cual cuenta con los drivers necesarios para DAE, sin dejar de soportar otras APIs como ASIO o el sistema de audio de Windows. Recprocamente, algunos softwares pueden funcionar como capa superior del DAE, por ejemplo, Digital Performer (en Mac). Este recurso se vuelve interesante cuando trabajamos con hardware de arquitectura no-nativa, ya que slo a travs de DAE podemos usar los plugins TDM, basados en los DSPs del hardware Digidesign, y de esta manera explotarlo totalmente; si en cambio usamos el driver ASIO, el hardware se convierte en una simple tarjeta de sonido I/O.

Drivers, estndares, arquitectura de una DAW (cont.)2) Formatos de PluginsEl concepto de plugin de audio (procesador real-time de fabricante independiente que corre dentro de una aplicacin host) lo introdujo -como tantas otras cosas- ProTools, en su versin III de 1994. Dicha versin soportaba 2 tipos de plugins: los real-time, utilizando sus propios DSPs, llamados TDM y los destructivos, llamados Audio Suite. En el 96, Steinberg incorpor por primera vez un tipo de plugins basados en el CPU de la computadora, los VST. A instancias de Cakewalk (hoy Sonar), como ocurriera ms tarde con el WDM-KS, Microsoft introdujo el soporte para plugins de audio a nivel del S.O., los DirectX. Otro tanto hizo MacOS X con los Audio Units. Debido al gran desarrollo que adquiri el audio nativo -con las nuevas generaciones de CPUs- ya para el 2001 Digidesign sac su propia lnea de productos de consumo (LE y ms tarde M-powered), y su formato de plugins nativos RTAS. Las siguientes innovaciones de Steinberg, los VST-instruments (VSTi) y la automatizacin de plugins, fueron rpidamente incorporadas a los otros formatos: DXi, RTAS-i, etc. El estndar de plugins nativos de Microsoft, soportado por todo el software de audio disponible en Windows. Los plugins DX pueden tener la extensin AX o DLL, pueden estar en cualquier carpeta pero tienen que ser declarados en varias secciones del Registro de Windows. El verdadero estndar de plugins nativos; al igual que ASIO, el modelo de Steinberg se transform en el estndar de facto del Audio Pro, tanto en PC como en Mac. Los plugins VST en Windows son archivos DLL, no precisan ser registrados pero deben estar en una nica carpeta, esta s declarada en el Registro . Del mismo modo que lo hace con el hardware de audio, ProTools usa sus propios formatos de plugins; el RTAS es el nativo, o sea el que corre a fuerza de CPU, como los VST y los DirectX. La lnea no-nativa o TDM de ProTools (ProTools HD, HD-accel) sigue siendo la referencia a nivel profesional en DAWs, y tambin uno de los productos ms costosos que existen. El tipo de plugins que corre con el poder de las tarjetas DSP de esta lnea es el TDM. Posteriormente Digidesign introdujo en esta plataforma los plugins HTDM, una especie de plugins hbridos que usan DSP y CPU. Un protocolo inventado por Propellerhead y Steinberg, extiende el concepto de plugin, y ya es toda una aplicacin que funciona como esclava de la otra, permitiendo intercambiar varios canales de audio y MIDI entre ambas. Ejemplos: Reason, FruityLoops, ACID, GigaStudio, funcionan como Rewire Slave, en hosts como Nuendo o Sonar.

DirectX

VST RTAS

TDM

Rewire

Drivers, estndares, arquitectura de una DAW (cont.)3) Motor de audio, buffers, latenciaEl motor de audio es la parte real-time de un programa, que gestiona la comunicacin con el hardware de audio (a travs de las APIs y los drivers recin vistos) con el disco duro y con la arquitectura de procesamiento del audio que incluye soporte para los plugins. Esta arquitectura puede estar basada en el CPU de la computadora (DAW nativa) o en un hardware dedicado con procesadores DSP (DAW no-nativa), y es muy comn adems, que combine ambas tecnologas.

Buffers y latenciaLos buffers son usados en audio para mantener un flujo constante de informacin (muestras) a nivel de los convertidores, sin importar lo que pasa en el resto de la cadena. Lo que pasa en el resto de la cadena es que esa informacin tiene que pasar por procesos que requieren en pequea o gran medida la intervencin del CPU, quien necesariamente atender esos procesos en forma interrumpida. En una primera instancia, el hardware de audio enva y recibe la informacin directamete hacia/desde la memoria, en bloques, usando busmastering / DMA, dado que no puede estar generando una interrupcin por cada byte que tiene que traficar. A partir de aqu los drivers y luego la aplicacin se hacen cargo de ese audio, y como stos son a su vez tareas que corren en el CPU, es muy frecuente que tengan que trabajar con una reserva de varios de estos bloques, ms grande o ms chica dependiendo de la compejidad de sus propios procesos y la disponibilidad del procesador, la cual a su vez depende de una cantidad de factores ya vistos. Este buffereo es lo que provoca la latencia en el audio. A mayor cantidad de muestras en el buffer, ms retraso en el audio, y a menor cantidad, ms posibilidad de que el flujo se vea interrumpido provocando saltos y ruidos. Cabe observar que, si bien puede ser necesario tambin un buffereo a nivel de la comunicacin con el disco duro, ste no afectara a los procesos real-time como monitoreo de las entradas, cambios de parmetros en los plugins, sintetizadores virtuales, etc. El buffer de disco slo provocara una pequea demora al arrancar o detenerse la reproduccin, con muchsima mayor tolerancia para el trabajo. Esto tambin nos ilustra cmo en las arquitecturas puramente no-nativas, no existe el problema de la latencia, dado que, si hay que hacer un buffereo, este queda fuera de la ruta del audio (ver figura). Cuando hablamos de compensacin automtica de latencia, nos referimos a las tcnicas que utilizan los programas de audio para mantener sincronizadas las pistas, en la grabacin (el programa sabe la latencia del sistema) y en la reproduccin, en la que cada track pasa por procesos distintos (el programa sabe la latencia de los plugins).

Drivers, estndares, arquitectura de una DAW (cont.)ARQUITECTURA NATIVA

ARQUITECTURA NO-NATIVA

Hardware de audioEl hardware que hay que agregarle a una PC para convertirla en DAW, ha variado con el desarrollo mismo de las tecnologas del audio digital, y hoy abarca una amplsima gama de productos con distintos tipos de prestaciones y precios, desde la simple tarjeta de sonido estndar hasta las costosas tarjetas de DSP, interfaces con mltiples entradas y salidas, superficies de control, etc, etc.. Analizaremos todo este conjunto desde la perspectiva funcional. Los dispositivos de audio pueden presentarse de 3 formas: integrados en el motherboard, como una tarjeta de expansin (PCI, PCIe) o como una unidad externa conectada a un puerto USB, FireWire o a otra tarjeta de expansin. Los dispositivos integrados en el motherboard, pese a tener una calidad de sonido aceptable en algunos casos, son muy limitados en cuanto a los requisitos del audio Pro (drivers, latencia, conectores, DSPmixer, multi-canal, funciones adicionales, etc.). No existen tarjetas de audio Pro integradas en un motherboard. Las tarjetas de expansin clsicas tienen la ventaja de utilizar buses de expansin ms rpidos y eficientes que los externos, pero presentan el inconveniente del alto nivel de interferencia y ruido que existe en el interior de la PC, que lo hace un medio no recomendado para circuitera de audio analgica, y el escaso espacio que existe en la placa para esta misma circuitera y los conectores, en caso de ser una tarjeta multi-canal. Generalmente en este formato encontramos tarjetas domsticas (Sound Blaster), semi-profesionales (MAudio Delta 1010LT) o profesionales multi-canal pero de interface slo digital (Frontier Design Dakota). Este es el formato elejido para los dispositivos profesionales: una unidad (generalmente rackeable) externa con toda la circuiteria tanto analgica como digital, conectada a la PC mediante un bus de expansin externo estndar o dedicado (provisto por una tarjeta PCI o PCIe). La tendencia es a utilizar el interface FireWire (IEEE1394) como estndar para dispositivos de audio profesional. El USB 1.1 naturalmente no sirve por su escaso ancho de banda. En tarjetas que utilizan USB 1.1 no es de extraar que ocurran cosas como que reduce la cantidad de canales cuando subimos la resolucin del audio, o deshabilita salidas para habilitar entradas, etc. Las tarjetas pueden diferenciarse por el nmero de entradas y de salidas de audio que poseen, su tipo (analgicas, S/PDIF, ADAT, etc.), y en el caso de las analgicas, por el tipo de conector, el/los nivel/es nominal/es que manejan, si tienen phantom power (en caso de tener preamplificador de micrfono), si son balanceadas y sus caractersticas de audio como rango dinmico, relacin S/R, respuesta en frecuencia, etc. Respecto al nmero, hay que tener en cuenta que la posibilidad de usar ms de un dispositivo para llegar a cierto nmero de E/S, est restringida slo a ciertos modelos de la misma marca, y no es algo que pueda hacerse en todos los casos ni con 2 tarjetas cualesquiera.

Tarjetas onboard

Tarjetas PCI, PCIe

Tarjetas externas

E/S de audio

Hardware de audio (cont.)Otras E/SAdems de las entradas y salidas de audio analgicas y digitales en los distintos formatos que existen, una tarjeta de audio profesional puede tener otros tipos de E/S, como por ejemplo: MIDI, Word Clock y SMPTE. Una parte esencial de la tarjeta de sonido son los convertidores A/D y D/A. Como sabemos, la conversin A/D y D/A es una tarea delicada, y puede provocar altos niveles de distorsin y ruido si no se hace correctamente. La creencia de que el audio, slo por ser digital tiene siempre una calidad ptima, es falsa. En los comienzos del audio digital, contar con convertidores buenos significaba afrontar un costo muy elevado. Actualmente, en cambio, hasta los productos ms baratos utilizan tecnologas avanzadas como oversampling, noise-shaping, modulacin sigma-delta, etc., obteniendo una conversin ms que aceptable en muchos casos. (El problema de estos productos baratos sigue estando en la etapa analgica, la cual no ha bajado de precio, ajena a los avances de la tecnologa digital).

ADC, DAC Formatos de PCM

Otro aspecto a tener en cuenta son las frecuencias de sampleo y resoluciones a las que trabajan los convertidores. El estndar de la AES hoy en dia es 24bit / 96KHz, pero algunas tarjetas no lo soportan, y otras, (pocas), en cambio, lo sobrepasan. Algunas tarjetas, bajo ciertas condiciones, pueden trabajar slo a 48KHz / 16bit (Sound Blaster Audigy con drivers ASIO); esto es importante porque, como sabemos, el resampleo es otra operacin delicada que puede degradar la calidad del audio digital. Existen marcas que nombran sus productos como 64bit, 128bit, etc.; debemos entender que sea lo que sea a lo que se refieren estos bits, no es a la resolucin del audio digital. El DSP es otra parte esencial de todo hardware de audio. Lo encontramos incluso en los dispositivos ms simples, pero sobre todo, y jugando un rol importantsimo, en los ms costosos equipos profesionales.El DSP es necesario puesto que, en el dominio digital, hasta la tarea ms simple como cambiar el nivel de una seal o mezclar dos seales, requiere hacer clculos en tiempo real con los valores de las muestras (aunque a simple vista esto puede parecer una desventaja del audio digital frente al analgico, recordemos que con clculos un poco ms complejos que esos, podemos, en cambio, lograr efectos y procesos que en analgico son sencillamente imposibles). Una primera divisin del hardware de sonido segn el DSP, pone de un lado a las tarjetas de sonido comunes y de otro a los productos en los que el DSP se usa para correr plugins. En las tarjetas comunes el DSP es importante porque es el que gestiona el mixer de la tarjeta, permitiendo rutear el audio de las entradas directamente hacia las salidas y de esta manera tener un monitoreo sin latencia (ZLM). En ocasiones es posible agregar efectos, pero a toda la mezcla de audio, no a canales que lleguen independientemente al dispositivo. Esto ltimo, en cambio, es caracterstico de los productos que analizaremos en el siguiente apartado.

Digital Signal Processor

Hardware de audio (cont.)Los procesos de audio que se usan para ecualizar, modificar dinmica, aplicar efectos, reverb, etc. a las pistas de audio en una DAW, no son otra cosa que algoritmos que operan en tiempo real con los valores de las muestras del AD. Este procesamiento est a cargo de programas, que pueden correr sobre el procesador central (CPU) o sobre algn procesador ubicado en el hardware de audio. En los comienzos de la DAW hospedada, la segunda opcin era la nica disponible; actualmente ambas opciones son posibles, y existen muchos productos que brindan la posibilidad de utilizar efectos por hardware, o sea, con su propio DSP, sin consumir CPU. Nuevamente haremos aqu una clasificacin, para entender con ms claridad. Por un lado existen tarjetas de sonido que integran DSPs para procesar efectos, y por otro lado tenemos tarjetas que solamente tienen DSPs, sin entradas ni salidas de audio. La lnea de ProTools llamada TDM es un tipo de producto que debemos estudiar con detenimiento para decidir a cul de estos 2 grupos pertenece. Por un lado tiene una tarjeta principal que posee muchos DSPs y se conecta a la interface de audio (una unidad de rack con E/S fsicas). Pero por otro lado, permite agregar ms tarjetas, con ms DSPs y ms posibles conexiones a interfaces de audio... Esta estructura aparentemente compleja, en realidad es equivalente arquitectnicamente a las tarjetas del primer grupo, porque ProTools incluye un bus digital (el bus TDM), es decir, un cable que interconecta todas las tarjetas entre s, formando una nica gran tarjeta con muchos DSPs, muhcas E/S fscas y ms de una conexin al bus de la computadora. PCI I/ODSP DSP

Audio + DSP

PCI

I/O rackI/O

PCI

PC

PC

DSP

DSP

DSP

DSP CardsDSP DSP DSP

PC

Bus TDM

Tarjeta Audio + DSP

Tarjeta slo DSP

Pro Tools TDM

Hardware de audio (cont.)La diferencia de estas con las del apartado anterior radica en que, al no tener entradas ni salidas de audio, las DSP-cards reciben el audio desde la aplicacin host y lo devuelven a sta, generando una latencia que es automticamente compensada por la aplicacin, pero que dificulta el uso de los plugins de la tarjeta en la ruta del monitoreo del audio. Las tarjetas de audio + DSP, como las hemos llamado, permiten monitorear a travs de plugins, pero requieren que los efectos sean insertados en su propio mixer y no en el mixer virtual del programa de audio, lo cual deviene en un diagrama de flujo del audio bastante complicado; o de lo contrario, se integran dentro del una solucin sof