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Uso del computador en sistemas de audio

Un computador puede generar y manipular sonidos de varias formas diferentes. Sin embargo, el sonido debe estar representado en un formato que el computador pueda procesar. Dado que los computadores son binarios, es necesario digitalizar el audio para que el computador pueda leer la información sonora. En otras palabras, un computador sólo puede procesar audio digital. Esto no significa que el computador no pueda interactuar con audio análogo. La diferencia entre audio análogo y digital es abordada en forma detallada en la sección 4.1.

La figura 4.13 muestra las tres formas más usuales del uso del computador en sistemas de audio.

Figura 4.13: Sistemas computacionales de audio
\includegraphics{capitulo2/images/sistemas_audio}

El caso a) corresponde al proceso de grabación o procesamiento digital. El audio análogo es captado por un transductor, por ejemplo un micrófono, que convierte las la variaciones de presión del aire (energía acústica) en una señal eléctrica, que consiste básicamente en variaciones de voltaje. Esta señal es luego filtrada por un filtro pasabajos con el fin de eliminar componentes de frecuencia no deseados y eliminar la posibilidad de aliasión, explicada en la sección 4.1.1.

Una vez filtrada la señal, ésta es digitalizada (sampleada o muestreada) por un conversor análogo/digital. La salida de este conversor contiene audio digital, que puede ser procesado o guardado en memoria externa por el computador. Un ejemplo de procesamiento de la señal podría ser aplicar reverberación al sonido original o mezclarlo con otro previamente almacenado en memoria externa.

Una vez realizado el proceso, el audio es introducido esta vez en un conversor digital/análogo y pasado por un filtro pasabajos. La salida de este filtro produce audio análogo que podría ser amplificado y lanzado nuevamente al aire mediante parlantes.

La grabación digital tiene varias ventajas por sobre su similar análoga. Dado que la información digitalizada contiene sólo números y no una señal análoga, tiene una calidad superior ya que no se deteriora con el tiempo ni depende de variables como la temperatura ambiente, presión atmosférica, viscosidad del aire o el ruido ambiental. Además, una copia digital del original digital es exactamente idéntica y fiel.

El caso b) corresponde al análisis de señales. Cuando el computador opera como un analizador de señales, el computador toma una señal digital y matemáticamente determina sus características. Por ejemplo, un análisis computacional puede revelar información importante sobre las propiedades acústicas de un determinado sonido.

El computador también puede sintetizar sonido mediante el cálculo de secuencias de números que corresponden a la forma de onda del sonido deseado como salida. El proceso de utilizar hardware digital para generar sonidos mediante el cálculo de su forma de onda se conoce como síntesis digital directa. Este proceso tiene varias ventajas respecto a la síntesis análoga de sonidos, dado que las señales digitales dentro de un computador son extremadamente precisas, por lo tanto se pueden representar numéricamente en forma exacta y reproducir en el tiempo con gran exactitud.

Otra ventaja es la repetibilidad. Un sistema digital siempre va a producir exactamente la misma salida para los mismos datos de entrada, cosa que no sucede en los sistemas análogos.

Pero la ventaja más importante es la generalidad. Dado que cualquier sonido puede ser convertido en una señal digital, consecuentemente cualquier sonido puede ser sintetizado utilizando algoritmos apropiados para calcular su representación digital. En teoría, los sonidos sintetizados digitalmente pueden ser arbitrariamente complejos y tener cualquier carácter. Uno de los desafíos más importantes de la síntesis digital es encontrar los algoritmos adecuados para producir determinados sonidos. Muchos modelos de síntesis se basan en las características naturales de los sonidos, pero otros buscan modificar sus características para ampliar los sonidos originales y darle propiedades no naturales.

Figura 4.14: Uso del computador por parte de los compositores
\includegraphics{capitulo2/images/sistema_audio_compositor}

La figura 4.14 muestra alguna de las formas en que los compositores hacen uso de los sistemas computacionales.


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Rodrigo F. Cádiz   - Centro de Investigación en Tecnologías de Audio, Instituto de Música, Pontificia Universidad Católica de Chile