Funcionamiento de una consola digital: multiplicación de sample period

Published On Sep-22-2017

Transcripción

Ahora que conocemos los principios de funcionamiento de la modificación de ganancia digital y el control de parámetros digitales, es posible describir el funcionamiento básico de una consola de mezcla digital. Para este fin, consideremos el siguiente esquema, en el cual se muestra una consola digital de 4 canales, la cual opera con una frecuencia de muestreo F sub s.

Cuatro señales ingresan cada una a un canal diferente, las cuales llamaremos Input A, B, C y D. Cada canal cuenta con un fader digital, cada uno de los cuales produce los coeficientes de ganancia GA, GB, GC y GD.

La frecuencia de muestreo de cada señal de entrada debe ser igual y mantener una sincronía de fase para que el circuito pueda llevar a cabo la suma muestra por muestra. Asimismo, si las señales digitales provienen de diferentes fuentes, estas deben ser sincronizadas por un mismo clock.

Notamos que la consola cuenta con una sola etapa de multiplicación para todos los canales, y no una para cada canal. Recordemos que cada multiplicador está compuesto por múltiples ramificaciones con bit shifters. La razón es el elevado costo de fabricación que implicaría utilizar un chip multiplicador en cada canal. Es por esto que se aprovecha la capacidad de los chips multiplicadores de trabajar a frecuencias mucho más rápidas que las utilizadas en el muestreo de audio, de manera que un solo chip realice los cálculos para múltiples canales, seguido por un sumador acumulador. Decimos que este sistema utiliza un sistema de buses compartidos en el tiempo, un time-shared bus system.

Llamaremos a la duración de una muestra de audio un “sample period” o período de muestra. Si el sistema tiene una frecuencia de muestreo de 48kHz, cada sample period tiene una duración de aproximadamente 0.02 milisegundos. Las señales de entrada viajan a través del bus de entrada hacia el multiplicador, al mismo tiempo que los coeficientes de ganancia llegan a este a través del bus de coeficientes de ganancia. El multiplicador realiza, una por una, las operaciones para obtener la amplitud correspondiente a cada canal; en este caso: A por GA, B por GB, C por GC y D por GD. Recordemos que los chips multiplicadores operan más rápido que la frecuencia de muestreo, por lo que son capaces de realizar todas las operaciones antes que el sample period termine.

En este caso, el sistema es de 4 canales, por lo que se deben realizar 4 multiplicaciones en cada sample period. El momento en el que cada multiplicación ocurre es señalado por E1, E2, E3 y E4. En el momento E1, el acumulador tendrá únicamente el resultado de la primera multiplicación. En el momento E2, contendrá el producto de la primera multiplicación y el de la segunda, y así sucesivamente. Al llegar al momento de la última multiplicación, el acumulador suma los productos de cada multiplicación y se obtiene la muestra de salida de la consola. Esta muestra corresponde al resultado de la suma de cada canal, atenuado o amplificador por su respectivo fader. Hemos llevado a cabo la mezcla digital. El proceso inicia de nuevo para la siguiente muestra. Este ciclo ocurrirá 48 mil veces por segundo, si el sistema opera con una frecuencia de muestreo de 48kHz.

Figura 4.7. Esquema de una consola de mezcla digital

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