Realizando un desembolso más importante, usted puede llegar a disponer de una estación de trabajo basada en la tecnología AMIGA y con posibilidades de realizar trabajos profesionales dentro del campo del sonido digital.

El objetivo de esta serie es abordar el campo del tratamiento de señales de audio con ordenadores AMIGA desde un punto de vista práctico, no sin antes introducir algunos conceptos importantes referentes al muestreo en general. Si usted sigue esta serie con atención, será capaz de abordar cualquier sistema de muestreo, ya que los fundamentos básicos de empleo son los mismos que se tratarán a lo alrgo de la serie.

¿QUÉ ES EL MUESTREO O "SAMPLING"?

Alguien definió en cierta ocasión el "sampling" o muestreo como una especie de "Polaroid sonora" y ciertamente tal denominación resume muy bien la idea básica. El "sampling" es una proceso que permite obtener una copia digital de una determinada señal para su posterior manipulación y edición. No hace mucho tiempo el muestreo de señales sonoras era accesible a muy pocos bolsillos, pero actualmente muchos sistemas basados en pequeños ordenadores tales como AMIGA, permiten muestrear con mayor o menor calidad, poniendo en práctica los fundamentos del "sampling".

Básicamente, el proceso del muestreo se basa en convertir una señal sonora que inicialmente es de carácter analógico, es decir, una señal que presenta diferentes valores de amplitud o tensión eléctrica en el tiempo, en una imagen digital o muestra en la memoria de su AMIGA. Dicha conversión o transformación se lleva a cabo mediante dividir el eje de tiempos en segmentos o intervalos iguales y regulares, cada uno de los cuales representa un tiempo suficientemente corto como para que la señal no varíe mucho en amplitud con referencia al intervalo anterior. Durante cada uno de esos inveralos iguales, su AMIGA podrá tomar una muestra a través de un digitalizador con un convertidor Analógico-Digital o A/D. Cuando dicha muestra es reproducida, el proceso descrito se realiza en orden inverso: ahora su AMIGA envía las muestras a un convertidor Digital-Analógico o D/A que se encarga de convertirlas en una señal con diferentes valores de tensión eléctrica y susceptibles de ser amplificados.

CONCEPTOS IMPORTANTES

Existen dos parámetros muy importantes que hay que tener en cuenta en todo proceso de muestreo: frecuencia de muestreo y resolución.

- Frecuencia de muestreo es el número de veces por unidad de tiempo que se muestrea la señal. Ahora bien, el teorema de NYQUIST dicta que para obtener muestras filedignas, éstas deben ser recogidas al doble de la frecuencia más alta presente en la señal a muestrear. Teniendo en cuenta que el sentido del oído humano percibe señales sonoras comprendidas entre 20 Hercios (Hz) y 20 KHz, rango conocido como espectro audible o espectro sonora, las frecuencias de muestreo que permitan abarcar dicho espectro en su plenitud, serán superiores a 40 KHz. Más tarde se verá que analizando la señal a muestrear no siempre será necesario emplear frecuencias de muestreo elevadas, pues existe una repercusión directa entre la frecuencia de muestreo, la memoria y por tanto, el espacio ocupado por la muestra. Así a mayor frecuencia de muestreo, más cantidad de memoria se necesitará para almacenar la muestra.

- Resolución o número de dígitos binarios (bits) empleados para codificar cada uestra. Este parámetro afecta directamente a otras dos características de toda señal muestreada: el amrgen dinámico y la relación señal/ruido. El amrgen dinámico corresponde a la relación entre el volumen más alto y el más bajo de una señal y para cuantificarlo se emplea el Decibelio (dB) que no es más que una relación logarítmica entre intensidades sonoras.

El sentido del oído humano posee un rango de aproximadamente 120 dB y el volumen o amplitud de la señal sonora se corresponde logarítmicamente con el nivel de decibelios. Usualmente cada bit de resolución aporta 6 dB de margen dinámico adicional. Para ser exactos, el verdadero margen dinámico se calcula mediante la siguiente expresión:

1,76 + 6,02 * n

Donde n es el número de bits de resolución.

Cuando se intenta muestrear una señal con un margen dinámico superior al que soporta el sistema se produce distorsión de la señal muestreada. Teniendo en cuenta que toda señal muestreada contiene más o menos ruido, una vez que se ha fijado el nivel máximo de volumen, se puede llamar relación entre la señal con mayor amplitud que puede reproducir el sistema y la amplitud del ruido de fondo inherente a la muestra.

El gráfico que muestra la amplitud de señal en tiempo.

POSIBILIDADES Y LIMITACIONES DEL HARDWARE

El chip custom PAULA que posee el AMIGA contiene implementación para cuatro canales de audio. Cada canal tiene un convertidor D/A con una resolución de 8 bits, gestionado por un canal de Acceso Directo a Memoria o DMA. Por esta razón la gran mayoría de los digitalizadores o "samplers" disponibles en el mercado para AMIGA poseen convertidores A/D de 8 bits. Trabajar con una resloución de 8 bits significa que los datos convertidos poseerán una variación de niveles de 2 elevados a 8, es decir, 256 niveles diferentes los cuales son repartidos en un rango de -128 a +127.

Cuando la frecuencia de muestreo coincide con la frecuencia de la señal de produce un tipo determinado de distorsión llamado "Aliasing". Para reducir los efectos indeseables de esta distorsión, el sistema ofrece un filtro pasobajo que atenúa las frecuencias que sobrepasan los 4KHz, aunque cuando el filtro está activo la atenuación no es total hasta que la frecuencia de la señal reproducida sobrepasa los 7KHz. Este filtro se puede desactivar en la mayoría de los AMIGAS, excepto en algunos modelos antiguos. Tal desactivación se puede realizar desde muchos programas de digitalización o con el programa LED que viene incluido con las diferentes versiones del programa AUDIOMASTER (Oxxy-Aegis).

Existe una limitación importante en cuanto a la frecuencia máxima de reproducción de muestras del AMIGA. Como antes se ha mencionado, cada canal de audio del PAULA posee un canal DMA que está sincronizado con cada línea del barrido horizontal de vídeo y durante el cual se toman dos muestras de la memoria. El siguiente cálculo define la frecuencia máxima de reproducción teórica que le ofrece su ordenador AMIGA: 2 muestras/línea * 262,5 líneas/cuadro * 59,94 cuadros/segundo = 31.469 muestras // segundo.

Pero para poder ahorrar en "buffers" de memoria, el sistema está diseñado para manejar como máximo 28.867 muestras/segundo. Este máximo define una frecuencia máxima presente en la señal de salidad de 14.433,5 Hz (unos 14,5 KHz) y ésta es respuesta de por qué el sonido que reproduce su AMIGA parece "apagado" en las frecuencias altas o agudas.

APLICACIONES DEL MUESTREO CON AMIGA

Aparte de la aplicación más inmediata y que ya ha sido mencionada, la de la experimentación y diversión, existen actualmente multitud de aplicaciones que se prestan a ser implementadas con el sonido del AMIGA. Por ejemplo, se han llegado a realizar sistemas de mensajería y megafonía basados en un ordenador AMIGA con un digitalizador. Además las muestras IFF son muy útiles para reproducir efectos de sonido para presentaciones multimedia, aunque tampoco son despreciables para efectos musicales e incluso en varias producciones musicales han intervenido ordenadores AMIGA con muestras de calidad procesadas en estudios de grabación. Las aplicaciones que usted quiera dar a su ordenador en el campo del sonido, sólo dependen en último término de su imaginación.