Transcripción
Analicemos el funcionamiento básico de un sistema de audio digital. Este conocimiento nos acerca a la comprensión del funcionamiento de diversos sistemas; desde sistemas sencillos, como el de un micrófono conectado a una interfaz de audio de dos canales, a su vez conectada a una computadora; hasta sistemas complejos como un sistema de grabación de decenas de canales y múltiples computadoras en red, comunicadas por audio sobre IP.
Consideremos la siguiente figura, en la que se muestra un sistema de audio digital sencillo.
Figura 2.1. Un sistema digital básico
Se trata simplemente de una ruta de señal que comunica un punto A con un punto B, ambos analógicos, pero con un flujo de señal digital entre ambos. La señal analógica de audio ingresa al convertidor analógico-digital o ADC, donde es muestreada y expresada en código binario. En este ejemplo, cada muestra cuenta con 16 cifras para expresar su magnitud. Decimos que el sistema es de 16 bits. Cabe mencionar que, en la actualidad, todos los sistemas digitales profesionales graban a 24 bits.
La muestra se transmite en paralelo a una etapa denominada “registro de desplazamiento” o shift register controlada por un clock que funciona a 16 veces la frecuencia de muestreo del convertidor A-D. Luego, la información se envía de manera secuencial hacia el slicer, el cual rechaza el ruido que haya alterado la señal. Luego, el slicer envía la señal hacia un segundo shift register. Una vez cada 16 bits, el registro contiene una muestra, el cual es reconocido por el word clock, el dispositivo que emite la señal que sincroniza la frecuencia de muestreo. Cada muestra de 16 bits se envía al convertidor D-A, el cual emite un voltaje analógico con base en la magnitud de cada muestra recibida.
Bajo las premisas estudiadas anteriormente, podríamos asumir que el sistema es de fidelidad ideal, siempre y cuando los convertidores A-D y D-A sean perfectamente transparentes. Sin embargo, esto no es cierto. La razón es que el ruido que modifica la forma de onda podría modificar los momentos en los que el slicer lee la señal.
El sistema, en su forma actual, es inmune a las variaciones indeseadas en la magnitud de las muestras, causadas por ruido. Sin embargo, es susceptible al jitter en la recepción de la señal word clock. En otras palabras, si bien la magnitud de cada muestra se mantiene intacta, estas pueden ser leídas con una frecuencia irregular, lo cual podría crear imperfecciones audibles. Las imperfecciones propias de las señales eléctricas en el circuito, sus características analógicas, tienen la capacidad de afectar la señal de salida. Por lo tanto, decimos que el sistema no es verdaderamente digital.
Para superar los inconvenientes presentados por el jitter, se incluye un phase-locked loop, PLL, o bucle de enganche de fase, en el circuito. Se trata de un oscilador que se sincroniza con la frecuencia promedio del word clock y rechaza las variaciones instantáneas de frecuencia. Esta corrección, denominada timebase correction, permite que las muestras se envíen al convertidor D-A de manera regular, evitando así la degradación perceptible del audio.
Figura 2.2. Un sistema digital básico (con PLL)
En el mercado existen convertidores D-A en forma de tarjetas de sonido PCI o dispositivos USB, que no contienen un phase-locked loop. Como consecuencia, es probable que su desempeño sea mediocre. Al no contar con timebase correction, la calidad de sonido del sistema se verá afectada por factores como el tipo de cable y el ruido proveniente de la fuente de poder.
Es posible afirmar con seguridad que el sonido de un convertidor D-A de calidad debe ser inmune a las características analógicas de la interconexión y debe rechazar el ruido y jitter de las señales digitales que recibe.
