2-1 Fuentes de Sonido y Sus Trans Duct Ores

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Diploma de Especializacin Profesional Universitario en SISTEMAS DE AUDIO Y SONORIZACIN VOLUMEN 2.1.FUENTES DE SONIDO Y SUS TRANSCONDUCTORES.

Vicente Docavo Lobo Felipe Pastor Beneyto

DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELECTRNICA

ISBN: 84-96678-06-7 N depsito legal: V-1159-2006 Los autores Composicin compaginacin: ALFA DELTA S.L. Imprime: ALFA DELTA S.L.. C/ Albocacer, 25 bajo 46020 Valencia (Espaa) Printed in Spain Reservados todos los derechos. No puede reproducirse, almacenarse en sistema de recuperacin o transmitirse en forma alguna por medio de cualquier procedimiento, sea ste mecnico, electrnico, de fotocopia, grabacin o cualquier otro, sin el previo permiso escrito del editor.

Diploma E.P.U. en Sistemas de Audio y Sonorizacin VOLUMEN 2.1. FUENTES DE SONIDO Y SUS TRANSCONDUCTORES.

SUMARIOPRELIMINAR: ........................................................................................................................ 6 APARTADO A: FUENTES DE SONIDO. ............................................................................ 7 A.1. LA VOZ HUMANA: ...................................................................................................... 7 A.1.1. NIVEL DE PRESIN SONORA: DECIBELIOS PWL Y SPL.................................. 7 A.1.2 LOS DIAGRAMAS DE DIRECCIONALIDAD. ........................................................ 9 A.2. LOS INSTRUMENTOS MUSICALES: ...................................................................... 14 B. MICRFONOS ................................................................................................................. 18 B.1. SENSIBILIDAD........................................................................................................... 18 B.1.1. MEDIDA DE LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA. ............................................... 18 B.2. IMPEDANCIA DEL MICRFONO Y PRDIDAS DE INSERCIN........................ 19 B.3. RESPUESTA EN FRECUENCIA ................................................................................ 20 B.4. DIRECCIONALIDAD. ................................................................................................ 22 B.5. CIRCUITOS ASOCIADOS.......................................................................................... 24 B.6. POSICIONAMIENTO DE LOS MICRFONOS. ....................................................... 26 C. DISPOSITIVOS DE GRABACIN REPRODUCCIN .............................................. 27 C.1. SOPORTE MECNICO ...................................................................................................... 27 C.1.1. ESTNDAR RIAA .................................................................................................. 28 C.2. SOPORTE MAGNTICO .................................................................................................... 31 C.2.1. CURVAS DE HISTRESIS.................................................................................... 32 C.2.2. EL ESTNDAR NAB ............................................................................................. 34 C.2.3. MEJORA DE LA RELACIN SEAL RUIDO...................................................... 35 C.2.4. EL SISTEMA MECNICO .................................................................................... 36 C.2.5. GRABACIN MAGNTICA DIGITAL. ................................................................ 37 C.2.5.1. EL DAT CINTA DE AUDIO DIGITAL ....................................................... 38 C.3. ALMACENAMIENTO EN MEDIOS PTICOS........................................................................ 39 C.3.1. Grabacin ptica................................................................................................... 39 C.3.2. EL CD .................................................................................................................... 39 D. EL INTERFACE DIGITAL DE INSTRUMENTOS MUSICALES ............................ 43 D.1. UN BREVE RECORRIDO HISTRICO ................................................................................. 44 D.2. EL MIDI EN LOS ESTUDIOS DE GRABACIN ................................................................... 44 D.3. EL MIDI EN EL DIRECTO ................................................................................................ 44 D.4. MIDI ............................................................................................................................. 44 D.4.1. El mensaje MIDI ................................................................................................... 45 D.4.2. Hardware MIDI..................................................................................................... 46 D.4.2.1. El cable MIDI................................................................................................. 46 D.4.2.2. Los puertos MIDI ........................................................................................... 46 D.4.2.3. La cadena MIDI.............................................................................................. 47 D.4.2.4. El ordenador MIDI ......................................................................................... 48 D.5. EL INSTRUMENTO ELECTRNICO ................................................................................... 48 D.6. HARDWARE ................................................................................................................... 49 BIBLIOGRAFA.................................................................................................................... 50 ANEXO I................................................................................................................................. 51 ANEXO II ............................................................................................................................... 53 CD DE AUDIO DIGITAL (CD-DA)........................................................................................... 53 CD-ROM.............................................................................................................................. 54 CD DE MODO MIXTO ............................................................................................................. 55 CD-ROM/XA ....................................................................................................................... 55 CD-I ...................................................................................................................................... 58

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CD-I READY .......................................................................................................................... 59 CD MULTISESIN .................................................................................................................. 60 CD-EXTRA ............................................................................................................................ 60 DISCO BRIDGE ....................................................................................................................... 61 COMPACT DISC - RECORDABLE, CD-R, CD-MO Y CD-RW ................................................. 62 MINI DISC ............................................................................................................................. 64 ISO 9.660, HFS, Y JOLIET ..................................................................................................... 64 DVD - EL FORMATO DE ALTA DENSIDAD .............................................................................. 66 ANEXO III.............................................................................................................................. 68 REGLAS GENERALES ...................................................................................................... 68

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LAS DIFERENTES FUENTES DE SONIDOY SEAL USUALES EN LOS SISTEMAS DE AUDIO

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PRELIMINAR:En un sistema de audio nos podemos encontrar con sonidos que provienen de diferentes fuentes. La ms importante sin duda es la voz humana, de la que hablaremos ms adelante. En segundo lugar los instrumentos musicales y las provenientes de algunos instrumentos que son usados como tiles para realizar diversos efectos sonoros. Los tiles de efectos sonoros son usados normalmente por los especialistas en bandas de cine vdeo, aunque en ocasiones se acomodan como verdaderos instrumentos musicales. Como en el caso de las copas llenas con diferentes cantidades de agua cada una. Por ltimo los que generan los transductores electroacsticos (altavoces). Estos sonidos para ser introducidos en el sistema de sonido es necesario convertirlos en seal elctrica, y el transductor encargado de ello es normalmente el micrfono que convierte las ondas de presin sonora en seal elctrica. Esta seal elctrica puede ser registrada en diferentes soportes, magntico, ptico, magneto-ptico, o grabada mecnicamente en alguna de las superficies adecuadas a este fin, como los vinilos. Para ser registrada en estos diferentes soportes, la seal elctrica debe ser tratada con otro transductor que la transforme para ser registrada, ya sea mecnica, ptica, magntica etc. Y para introducirlos luego en el sistema de sonido, otro transductor para convertirlos de nuevo en seales elctricas, si bien en muchas ocasiones se usa el mismo pues casi todos los transductores son reversibles. Sern pues las seales que se insertan como entrada en nuestro sistema de audio, las que provienen del micrfono. Las de los aparatos reproductores de registro y las sintetizadas por aparatos electrnicos. Estas ltimas, producen directamente seales elctricas ya adecuadas para ser introducidas en el sistema de sonido y ltimamente son cada vez ms usadas, debido a los progresos de los sistemas electrnicos y merecen ser tratadas en un captulo especial.

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APARTADO A: FUENTES DE SONIDO.A.1. LA VOZ HUMANA:La voz, como se ha dicho anteriormente es quiz la fuente de sonido ms importante. La estudiaremos en sus dos facetas principales, su nivel de presin sonora y direccionalidad, ambas funciones de la frecuencia, pues sern estas dos magnitudes las fundamentales a la hora de colocar los micrfonos para la captacin del sonido producido por la voz. Recordemos antes el sistema de medida en decibelios. A.1.1. NIVEL DE PRESIN SONORA: DECIBELIOS PWL Y SPL. El sistema deciblico se usa para no tener que manejar nmeros muy grandes y muy pequeos, el decibelio es la dcima parte del belio (nombre en honor de Alexander Graham Bell, su inventor). En la naturaleza los sentidos humanos no funcionan de forma lineal sino de forma logartmica, de tal manera que se necesita un incremento de la seal estmulo proporcional a la seal ya existente, para que esta variacin sea perceptible (Ley de Weber-Fechner). Es decir, se percibe la misma sensacin de aumento entre 10 y 20 que entre 5.000 y 10.000. La mnima sensacin audible corresponde a una Energa de 10-12 J (Julios) esto se traduce en un nivel de presin de 2 10-5 N/m2 (Newtons/metro cuadrado) por esto escogemos esta como magnitud de referencia. Por ser el sistema internacional (SI) el ms usado en la ciencia y en la tcnica en general es el que usaremos en adelante, si bien por razones histricas (caso del sistema cegesimal CGS), y porque en los pases anglosajones se usan habitualmente otras unidades, como por ejemplo: Para la presin: 1 atmsfera = 1.013 bar = 1.033 kg/cm2 = 14.7 libras/pulgada2 = = 760 mm de Hg = 29.92 pulgadas de Hg = 101.3 N/m2. Para la aceleracin de la gravedad: 980.665 cm/s2 = 32.174 pies/segundo = 9.80665 m/s2. Las magnitudes de referencia en audio para el Sistema Internacional (SI) son: MAGNITUD p-Presin=Fuerza /Superficie. v-Velocidad=Longitud/Tiempo. a-Aceleracin=Velocidad/Tiempo. W-Energa. I-Intensidad=Potencia/Superficie. P-Potencia=Energa/Tiempo. F-Fuerza.E-Densidad de energa=Energa/Volumen.

UNIDADES EN EL SI newton/metro cuadrado metro/segundo. metro/segundo cuadrado. Julios. vatios/metro cuadrado. vatios=Julios/segundo. Newton. Julios/metro cbico.

MAGNITUD DE REFERENCIA p0=2 10-5 N/m2. v0=10-8 m/s. a0=10-5 m/s2. W0=10-12J. I0=10-12 W/m2. P0=10-12 W. F0=10-6 N. E0=10-12 W/m3.

Para expresar una magnitud de Energa, o sus derivados como: Potencia, Intensidad, y Densidad de Energa, en decibelios emplearemos siempre la expresin:

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Magnitud en dB = 10 log10

magnitud magnitud de referencia

(1)

Para las relacionadas con la Fuerza y la Velocidad como la presin y la aceleracin usaremos:Magnitud en dB = 20 log10 magnitud magnitud de referencia

(2)

Las magnitudes expresadas en decibelios, relacionadas con la potencia, cuando escogemos P0=10-12 W como magnitud de referencia, se denominan dBPWL. Las magnitudes expresadas en decibelios relacionadas con la presin, cuando escogemos p0=2 10-5 N/m2 como magnitud de referencia se denominan dBSPL As pues tendremos para la potencia: Potencia dBWPL = 10 log10 Y para la presin: P P0 (3)

Presin dBSPL = 20 log10

p p0

(4)

Ejemplo: Calculemos la presin atmosfrica en dBSPL.

p atmosfrica dB SPL = 20 log10

1 atmsfera 101.3N/ m2 = 20 log10 = 194 dBSPL -5 2 p0 210 N/ m

(5)

Esta es la mayor sinusoidal que puede modular en el aire, pues no se pueden crear depresiones por debajo de 0. En la figura siguiente se da el nivel de presin en dBSPL, en funcin de la frecuencia, para la voz masculina, con valores de picos y valor eficaz.Nivel en dBSPL100Pico Eficaz

Palabra m asculina a 60 cm del m icro

80

60

40

20

0 16 31,5 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 16K

Frecuencia en Hz

Como se puede observar entre 50 Hz y 10 KHz, se encuentra todo el espectro, si bien este grfico recoge la fundamental y todos los armnicos del timbre de la voz.

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En el anexo I se da una plantilla para curvas de nivel. Damos a continuacin para diferentes voces la extensin en frecuencia de la fundamental, y los armnicos que configuran el timbre.Rango de frecuencia de algunas vocesbajo bartono contraalto soprano 0 2 4 6 8 Frecuencia en KHz 10 12 14

fundamental armnicos

En cuanto al nivel observamos que se sitan entre 25 y cerca de 70 dBSPL en su valor eficaz, pudiendo tener picos de ms de 80 dBSPL. Antes de representar los diagramas de direccionalidad, vamos a explicar en que consisten para su mejor comprensin.A.1.2 LOS DIAGRAMAS DE DIRECCIONALIDAD.

Supongamos un punto emisor de energa sonora ideal situado en el espacio abierto donde no se producen reflexiones (en el laboratorio se emplea para este fin la cmara anecoica). La energa emergente del punto emitir en todas direcciones por igual, creando de esta forma ondas esfricas con centro en el punto emisor, que se irn atenuando en funcin de la distancia de forma cuadrtica ya la superficie de la esfera es 4r2.

Si observramos la presin en una esfera, de centro el punto emisor y radio cualquiera, esta presin seria idntica en todos los puntos de su superficie. Es decir, las distintas esferas concntricas, de origen el punto emisor, serian las isobaras (que son las superficies de igual presin) en todo el espacio circundante.

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Si a este punto emisor se le dispusiera un dispositivo que direccionara las ondas (difusor) o bien se interpusiera en el camino de estas un obstculo las isobaras no serian esferas, esto es lo que ocurre en la realidad prctica con los emisores de sonido. Adems, como resultan de difcil comprensin y representacin las figuras en tres dimensiones, y, adems, en la realidad es suficiente conocer la presin en los meridianos vertical y horizontal, (en ocasiones se representan tambin los meridianos de 45.), son estas las que representaremos.

MERIDIANOS EN LA ESFERA PARA REPRESENTACIN DE DIRECTIVIDAD

90

180 270 00 EJE 270MERIDIANO HORIZONTAL MERIDIANO VERTICAL

90

Resulta ms prctico en lugar de representar las lneas isobaras, la presin a una determinada distancia en todos los ngulos del meridiano. Representaremos sobre un plano las verticales y sobre otros las horizontales en una escala de circunferencias concntricas graduadas de 5 en 5 o de 10 en 10 dB. Adems, normalmente no es necesario expresar la distancia a la que se realiza la medida, pues a partir de cierta distancia, la suficiente como para considerar el emisor como un punto virtual, y gracias al empleo de los decibelios como unidad de medida la atenuacin sta resulta indiferente. As tendremos los diagramas de direccionalidad, para los meridianos horizontales y verticales, para cada una de las frecuencias. Normalmente en octavas y alguna vez en tercios de octava como representacin de cada tipo de emisor analizado. Esto es porque el coeficiente de absorcin es diferente segn la frecuencia, los obstculos y los difusores que son los que caracterizan estas curvas, producen diferentes diagramas de direccionalidad segn cada una de las frecuencias. Para la adquisicin de los datos de estos diagramas, que como hemos dicho se realizan en cmara anecoica, se debe disponer de una mesa giratoria, en la que se coloca el objeto al que se le desea realizar la medicin. Esta mesa gira en sentido dextrgiro (es el sentido de giro de las agujas del reloj, es decir, a la derecha, su antnimo es levgiro a la izquierda), y el micrfono es colocado a suficiente distancia para considerar el objeto como un punto emisor. Se hace girar la mesa, y se toman datos en todos los ngulos, (claro est que como el nmero de ngulos posibles es infinito se realizan medidas discretas, por ejemplo, cada 2, y luego se realiza un proceso de interpolacin)... La medida se realiza a diferentes frecuencias y colocando el objeto horizontal y verticalmente, considerando horizontal como su posicin normal, obteniendo de esta manera los diferentes globos de direccionalidad horizontales y verticales respectivamente.

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A continuacin se representan los diagramas de direccionalidad vertical y horizontal para la voz humana. En los que se puede observar la mejor direccionalidad en altas frecuencias, fenmeno por lo general normal en la realidad de casi todos los sistemas emisores. Es importante conocer de estos globos de direccionalidad a la hora de colocar los micrfonos, pues la captura de seal depender de ellos. Estos globos de direccionalidad fueron obtenidos por Dunn y Farnsworth y actualmente son los ms usados.

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Globos de direccionalidad para la voz horizontales.

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Globos de direccionalidad para la voz verticales.

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A.2. LOS INSTRUMENTOS MUSICALES:Los instrumentos musicales sern caracterizados, al igual que la voz, por nivel de presin y direccionalidad en funcin de la frecuencia. Veamos el rango en frecuencia fundamental de algunos instrumentos musicales:

Rango de frecuencia de algunos instrumentos xilfono tim bal celeste rgano piano guitarra doble bajo chelo viola violn tuba bajo tenor alto trompetas bajo bartono tenor alto soprano clarinete oboe flauta picolo 0 2 4 6 8 10 12

Frecuencia en KHz

El nmero de armnicos y la amplitud de stos ser lo que de el timbre al instrumento, y es diferente para cada uno, incluso dentro de un mismo modelo de un fabricante. Esto es lo que hace a un instrumento musical nico. En cuanto al nivel de presin sonora generado por un instrumento, naturalmente depende del msico, la diferencia entre el mximo valor SPL y el mnimo, se denomina dinmica del instrumento, y a los valores concretos rango dinmico.

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Veamos en el siguiente grfico el margen dinmico de algunos instrumentos:Margen dinmico de algunos instrumentos

tambor bajo voz femenina voz masculina trompeta harmnica saxofn guitarra piano violn0 20 40 60 80 100 120

dBspl

Como ya hemos dicho, a la hora de colocar los micrfonos ser importante conocer los globos de direccionalidad. Damos como ejemplo, algunos de ellos segn Don y Caroyn Davis. En cuanto a los altavoces que forman parte de combos y dems instrumentos musicales, sern tratados en un siguiente volumen pus es grande su diversidad y no podemos tomar como referencia ninguno concreto.

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Superior Violn y piano Inferior tuba y trompa.

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Superior bombo y clarinete Inferior trompeta y saxofn.

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B. MICRFONOSEn el volumen 1.1 COMPONENTES BSICOS EN AUDIO el apartado H nos habla de lo que son y sus tipos. Ahora bien, el micrfono de carbn est prcticamente en desuso, y de los dems es dinmico (electro-dinmico) el ms usado y los de condensador, tambin en algunas aplicaciones los electret, y por ltimo los piezoelctricos. Estudiaremos a continuacin como se miden sus caractersticas, cuales son sus aplicaciones principales y algunos circuitos tpicos empleados para su acoplamiento al sistema de sonido.

B.1. SENSIBILIDADCuando un micrfono est inmerso en un campo de presin sonora, produce a su salida una fuera electromotriz (f.e.m). Si colocamos un micrfono frente a un altavoz, y conocemos la presin sonora que genera el altavoz, podemos medir con un voltmetro el valor eficaz de la tensin generada a la salida del micrfono. Al cociente de la tensin y la presin sonora se le denomina sensibilidad del micrfono. Como en el (SI) la tensin se mide en Voltios y la presin en Pascales (1 Pascal=1 Newton/metro cuadrado), el valor de la sensibilidad viene dado en Voltios/Pascal, podr expresarse en dB referidos a 0dB=1V/Pa. En algunas ocasiones se expresa en milivoltios/ Pascal y en los pases anglosajones toman como referencia en ocasiones el microbar como unidad de presin por lo que la expresan en dB referidos a V/bar, es fcil ver que esto supone una adiccin de -20 dB pues: 1 Pa = 1 N/m2 = 0.1 bar =1 dina/cm2 aplicando logaritmos tenemos (como es presin aplicamos 20 por) 20 log 0.1 = 20 (-1) = -20 dB Esta medida se da referida a 1 m de distancia y sobre una presin sonora de 1 Pa. Esto es sobre una presin sonora en dBSPL de:

p PasdB-SPL= 20 log10

1Pas 1N/ m2 = 20 log10 = 93.97 dBSPL 94 dBSPL (6) -5 2 p0 210 N/ m

Si realizamos el clculo para la presin de bar obtendramos 74 dBSPL.B.1.1. MEDIDA DE LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA.

Para realizar la medida de la sensibilidad de un micrfono dispondremos un sistema como el de la siguiente figura.

Hay que tener en cuenta lo siguiente: La medida de la sensibilidad se da a la frecuencia de 1 Khz.

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El altavoz deber ser de calidad, libre de distorsin. El micrfono se colocara a 1 metro de distancia del altavoz. La medida se efectuara en cmara anecoica. El procedimiento es el siguiente: Aumentamos la seal hasta obtener en la posicin del micrfono 1 Pascal, es decir, 94 dBSPL, esto se puede verificar colocando un sonmetro en la posicin del micrfono y luego sustituyendo ste por el micrfono a medir. (Es importante que el sonmetro est calibrado para asegurar la precisin de la medida). Medimos la salida del micrfono con un voltmetro. La sensibilidad la tendremos directamente en milivoltios/Pascal y si aplicamos la formula de 20 log obtenemos la medida en dB. Observaremos la indicacin del apartado D del volumen 1.3. Circuitos electrnicos bsicos pg. D2, R de entrada aproximadamente 10 veces R del micro, colocando para ello en paralelo con el voltmetro esta resistencia. Indicaremos siempre la medida acompaada esta impedancia con que se realiza por los motivos que veremos a continuacin.

B.2. IMPEDANCIA DEL MICRFONO Y PRDIDAS DE INSERCIN.En el volumen 1.3 se ha explicado los diferentes tipos de micrfono y su impedancia. Para medir sta es conveniente conocer aproximadamente cual es sta. Se realizara el montaje de la figura siguiente:

Primero mediremos con RL= . Es decir, sin colocar la resistencia, y obtendremos un valor en el voltmetro, esta tensin coincidir con V pues el voltmetro tiene impedancia infinita por lo que no hay cada de tensin en Ri, por tanto, Vo=V Si ahora colocamos una resistencia RL de valor conocido, obtendremos otra tensin en el voltmetro, que ser diferente a la primera, ya que ahora si tendremos cada de tensin en Ri. Llamemos a esta tensin leda en el voltmetro Vo Y sacando RL factor comn: Tendremos que la corriente que pasa por el circuito ser:i= Vo RL

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Como la cada de tensin en Ri es:V - Vo

(8)

Tenemos que:

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Ri =

Vo RL V - Vo V - Vo = RL = V V/RL iRL Vo 1V

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Y sacando RL factor comnRi =

(10)

Hay que tener en cuenta que la impedancia de un micrfono electrodinmico ser una impedancia compleja, tendr parte activa y parte reactiva, por lo que vara con la frecuencia. Es normal por esto que los fabricantes siempre especifiquen la frecuencia de medida del dato. Es usual dar la medida de la sensibilidad a 1 KHz en milivoltios o en dB referidos a 1 V/Pa e indicar la impedancia RL con la que ha sido cargado el circuito para efectuar la medida. Si nos proporcionan el dato de la impedancia a 1 KHz tenemos a nuestra disposicin todos los datos concordantes. En el caso de micrfonos con circuito electrnico de amplificacin asociado la impedancia de salida es baja, pero normalmente casi todos los micrfonos tienen impedancia de salida de algunos centenares de ohmios. Los circuitos de amplificacin para micrfono, tienen impedancia de entrada del orden de algunos kilo-ohmios, y puede resultar significativa la perdida de insercin del micrfono en el circuito, esto debe tenerse en cuenta sobre todo cuando el fabricante da la especificacin de la sensibilidad sin carga. En efecto, si un micrfono tiene impedancia de 200 y el circuito de amplificacin tiene impedancia de entrada de 1 k formarn ambos un divisor de tensin, y tendremos una perdida aproximada del 20%, pero si el dato de la sensibilidad vena dado con carga de 1 k coincidirn los datos.

B.3. RESPUESTA EN FRECUENCIALa respuesta en frecuencia de casi todos los micrfonos (excepto en los de condensador) suele caer en frecuencias baja y altas. Una tpica respuesta en frecuencia es la de la figura siguiente, que corresponde al micrfono BF 504 del fabricante SENNHEISER.

La curva est dada en dBV referida a la tensin de referencia 1 V. Es usual en los micrfonos dinmicos, como este es el caso de la figura, se d la curva a 1 metro y a una distancia prxima a la fuente emisora.

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En el campo prximo, el acoplamiento de las ondas esfricas del emisor con el cono de la membrana del micro es mejor, pues en el campo remoto tenemos ondas esfricas de gran radio, lo que se asemeja ms a ondas planas. Se puede observar la perdida de sensibilidad, en frecuencias altas a partir de 15 KHz, y en las bajas en los 60 Hz incluso en el campo prximo. Para un micrfono de condensador o un electret las cosas cambian, se tiene una ms amplia respuesta en frecuencia. Damos a continuacin la respuesta en frecuencia de un electret de la misma firma, el MKE2-pc, que corresponde a un micrfono miniatura que puede ser alimentado a 3 V el circuito de amplificacin.

Para medir la respuesta en frecuencia necesitaremos de una fuente de sonido de la que conozcamos su respuesta en frecuencia. En la cmara anecoica colocaremos a la distancia que queremos hacer la prueba, el micrfono de la fuente de seal conocida y haremos un barrido en frecuencia, obteniendo la respuesta del micrfono a medir. Deberemos luego normalizar dicha curva con la del emisor, simplemente substrayendo o sumando a la curva obtenida, en cada una de las frecuencias respecto a la respuesta de 1.000 Hz a la respuesta del emisor que como hemos dicho debe ser conocida. Para dar la respuesta en el campo prximo, la normalizacin la haremos sin ms que atenuar la fuente los dB que aumentan debido a la proximidad. Por ltimo indicar que hay micrfonos cuya respuesta en frecuencia est indicada para un determinado tipo de instrumento, voz, etc. Este es el caso del micrfono del mismo fabricante anterior, modelo e-602, que est especialmente diseado para la captacin de las bajas frecuencias, de esta forma aun siendo un micrfono dinmico, tiene una buena respuesta en bajas frecuencias incluso a 1 metro de distancia, siendo indicado su uso para bombos, bajos, tubas etc., su respuesta en frecuencia la damos en el siguiente grfico.

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Todas las curvas de respuesta en frecuencia han sido dadas en el eje del micrfono, es decir, a 0, naturalmente la respuesta cambia, segn el ngulo que forman el emisor y el eje del micrfono. Ahora analizaremos una de las partes ms importantes de los micrfonos, su direccionalidad.

B.4. DIRECCIONALIDAD.Es quiz la caracterstica ms importante de los micrfonos, pues de ella depende la captacin del sonido y, por tanto, la colocacin respecto a los emisores, adems, como veremos en el volumen de sonorizacin depende tambin de sta el acoplamiento de la seal y los altavoces, aspecto este de gran importancia. En la figura se muestra el globo de direccionalidad en tres dimensiones y en plano de un micrfono tpico supercardioide.

Los micrfonos pueden clasificarse, atendiendo a su direccionalidad en cinco clases: 1.- Omnidireccional. 2.- Cardioide. 3.- Super-cardioide. 4.- Hiper-cardioide. 5.- Bidireccional.

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En la siguiente figura se pueden apreciar los globos de direccionalidad de los cinco y su ngulo de cobertura, entendiendo como tal, el ngulo donde la seal pierde 6 dB con respecto al mximo de sta.

Existen tambin los direccionales, que son solamente usados en aplicaciones muy especficas. Conocemos ya que en general la direccionalidad depende de la frecuencia, es por este motivo, que deben darse los globos de direccionalidad en funcin de la frecuencia. Las frecuencias a las que se dan suelen ser de 125 Hz hasta 16.000 Hz en octavas y en ocasiones debido a la simetra de los micrfonos se divide la grfica en dos partes, en una se dan las frecuencias bajas y en la otra las altas, indicndose con diferentes tipos de lneas punteadas cada frecuencia, cubriendo 180 y sabiendo que el resto hasta los 360 es totalmente simtrico. Un micrfono puede ser cardioide a una frecuencia y tener otra caracterstica a otra frecuencia, es por esto la denominacin se toma como norma con arreglo al globo de directividad a 1.000 Hz. Como ejemplo, podemos ver la siguiente grfica, el globo de un micrfono cardioide especial para grabacin de instrumentos.

En cuanto a la forma de obtener estas grficas, tenemos que decir que el procedimiento es anlogo la obtencin de las de los emisores de sonido, excepto naturalmente que es ahora el micrfono el que debe girar.

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En el anexo I se dan algunas grficas sin rellenar, que puedes usar para tomar datos.

B.5. CIRCUITOS ASOCIADOSLos circuitos asociados con los micrfonos son en general circuitos caracterizados por:

Gran ganancia de amplificacin. Usan componentes de bajo ruido. Poseen entradas y salidas diferenciales.

En los micrfonos alimentados, en muchas ocasiones se incluye un amplificador, de esta forma salimos con la seal ya amplificada y tenemos muchos menos problemas de ruidos, incluso en algunos, se incluyen diferentes filtros, para adecuar su uso concreto y ser ms verstiles. En ocasiones se emplean transformadores de audio para configurar la entrada diferencia, como vimos en el volumen 1.3., apartado D.4., pero normalmente se usan circuitos electrnicos que lo sustituyen. En volumen 1.3., apartado D.3, vimos un circuito tpico de entrada diferencial, para micrfono, si bien los circuitos que se suelen usar, son algo ms complejos. Su configuracin suele ser la de un amplificador de instrumentacin, que consigue mejor rechazo en modo comn. Veamos este circuito tpico.

Podemos calcular fcilmente la ganancia del circuito: Sabemos que los amplificadores operacionales tienen ganancia infinita (terica), y que tienen impedancia en su diferencial de entrada, tambin infinita. Para cualquier amplificador operacional, cuando esta funcionando linealmente, tenemos que la tensin en la patilla inversora es igual a la tensin en la patilla no inversora, es decir, sabemos que se debe cumplir V(+)=V(-) Por tanto, para U2A tendremos que:

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V1+

(V(0) - V(1)) R8 V2 R6 = R5 + R8 R7 + R6(V(0) - V(1)) R7 V2 R6 = R6 + R7 R7 + R6

(11)

como en nuestro circuito tenemos que R8=R7 y R5=R6V1+(12)

y si multiplicamos arriba y abajo por R6+R7

V1(R6 + R7)+V(0) R7 - V(1) R7 =V2 R6 V1R6 + V(0)R7 = V2R6 y despejando V(0) V(0) R7 =V2 R6 - V1 R6 = R6 (V2 - V1)V(0)= R 20k 6 7 (V2 - V1)= (V2 - V1)= 2 (V2 - V1) 10k R

(13)

as, por tanto, tenemos que sacando V1 factor comn(14)

(15) (16)

Veamos ahora el valor de V2-V1 en funcin de la entrada V(+)-V(-) La corriente que pasa a travs de V2, V1 ser i. i= (V2 - V1) R1+ R2 + R3 + R4(17)

Llamemos al conjunto R2+R3 = Rv es la resistencia ajustable ms la mnima posible del conjunto que lleva asociada. Veremos posteriormente para que se pone esta pequea resistencia. Como en cada uno de los amplificadores operacionales la tensin en la patilla inversora y no inversora es la misma, se tiene que la corriente que atraviesa la resistencia Rv=R2+R3 ser:i= (V(+) - V(-)) Rv

(18)

e igualando las dos intensidades tendremos que i= (V2 - V1) (V(+) - V(-)) = R1+ Rv + R4 Rv(19)

por tanto, la diferencia de tensin V2-V1 ser (despejando de la anterior ecuacin y teniendo en cuenta que R4=R1):(V2 - V1) = (V(+) - V(-)) R1+ Rv + R4 2 R1+ Rv = (V(+) - V(-)) Rv Rv(20)

Sustituyendo este resultado en la ecuacin (15)V(0)= R 6 6 2 R1+ Rv (V(+) - V(-)) 7 (V2 - V1)= R 7 R R Rv

(21)

En nuestro, caso si sustituimos R6= 20k, R7=10k y R1=10 k, la ganancia del sistema, que es el cociente entre la tensin de salida V(0) y la tensin de entrada= (V(+)-V(-))

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Av =

V(0) 6 2R1 + Rv 20k 210k + Rv =R 7 = (V(+) - V(-)) R Rv 10k Rv

(22)

Teniendo en cuenta que Rv=R2+R3, podr tener valores entre 150 y 20150 ohmios, segn coloquemos el cursor de la resistencia variable R3, la ganancia del sistema Av, tomar su mximo valor cuando R3=0 ohmios sea menor, es decir, Rv=150 ohmios y su mnimo valor cuando R3=20.000 ohmios sea mayor, es decir, Rv=20150. As pues:Av max = Av mim = 20000 + 150 20k 2 10k + Rv = 2 = 268.66 10k Rv 150 20000 + 20150 20k 2 10k + Rv = 2 = 3.98 10k Rv 20150

(23) (24)

B.6. POSICIONAMIENTO DE LOS MICRFONOS.Ver ANEXO III

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C. DISPOSITIVOS DE GRABACIN REPRODUCCINUna parte importante en los sistemas de audio es la grabacin de los sonidos y su posterior reproduccin. Para este fin se emplean diferentes tipos de soporte fsico, soporte mecnico, magntico y soporte ptico (en algunos casos, se combinan diferentes tipos de soporte principalmente en el caso de seales digitales, un ejemplo, es el caso de los discos magneto pticos, de los que tendremos ocasin de hablar, con posterioridad), y en ellos se pueden grabar dos tipos muy diferentes de seales, seales analgicas y seales digitales.

C.1. SOPORTE MECNICOLa primera grabadora, fue mecnica y la realizo Thomas Alva Edison en 1877 que denomin fongrafo. El fongrafo recoga las ondas sonoras mediante un embudo (bocina cnica), en el extremo de este haba un pequeo estilete al que a travs de un diafragma le transmita el embudo la vibracin de las ondas sonoras, impresionado de esta manera un cilindro de papel de estao sobre el que estaba apoyado, la reproduccin la realizaba el mismo aparato ya que el sistema resulta reversible, las vibraciones de la aguja eran amplificadas por la bocina. Edison con posterioridad mejor el sistema, con la invencin de un fongrafo en el que el sonido se registraba en un disco, en lugar de un cilindro.

Edison realizaba la grabacin verticalmente, es decir, con profundidad, posteriormente se invento el Gramfono (Emile Berliner 1887), en el que la grabacin se realizaba en las paredes de un surco ya existente (Grabacin lateral). Con posterioridad la grabacin se realiz estereofnica, grabando en cada pared la seal de cada canal. El surco se graba con un estilete a 90 de forma que los laterales del surco presentan inclinaciones de 45 hacia la derecha y 45 hacia la izquierda. Dos bobinas independientes y situadas a 90 activan el estilete de forma que en cada lateral de los dos canales se graban seales diferentes. Cuando se reproduce un disco, se monta un cabezal, que dispone de dos sensores uno para cada pista separados por 90. Los primeros discos fueron de baquelita. En la actualidad, la fabricacin en serie de discos de vinilo, se realiza de la forma siguiente: el sonido es primero convertido en impulsos elctricos procesado, y se realiza en el soporte adecuado la grabacin maestra, a partir de esta, se obtienen los impulsos que son amplificados y utilizados para activar la aguja por medios electromagnticos. La aguja graba un disco, llamado maestro, fabricado en laca, y ste se utiliza para hacer el molde metlico a partir del cual se realiza la produccin masiva de los discos de vinilo.

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Sin extendernos demasiado, pues la grabacin mecnica est siendo reemplazada, principalmente por grabacin ptica y magneto-ptica digital. Queremos cuanto menos hacer mencin de las partes, y circuitos asociados en un aparato giradiscos actual. Soporte y plato giradiscos: El soporte del sistema es importante, pues no debe transmitir las vibraciones parsitas, al plato del giradiscos, para esto es conveniente que tenga masa elevada, y est aislado por una suspensin. El plato giradiscos debe ser de un material ligero y maleable como, por ejemplo, aluminio. Unido a l debe llevar el motor que hace girar el plato, ste suele ser de lo que se denomina traccin directa, es decir, no lleva correas ni ningn sistema de trasmisin sino que el propio eje del motor es el eje del plato. El motor que es de corriente continua, lleva un sistema de regulacin de velocidad que permite ajustar a 33, 45 y 78 r.p.m., para el ajuste fino disponen de un mando potenciomtrico, y por estroboscopia se observa la velocidad de giro. (El sistema de observacin con el estroboscopio consiste en una luz de nen que se enciende con la red a 60 Hz, es decir, sesenta veces por segundo, si en la periferia del disco se colocan marcas separadas una distancia segn sea velocidad de 33, 45, y 78, tal que cuando la marca est delante se encienda la luz, nos parecern las marcas inmviles, si coincide la velocidad con la deseada, si aparentemente se mueven en el mismo sentido o en sentido contrario al sentido de giro, nos indicarn que la velocidad es mayor o menor que la deseada para la que se han ajustado las marcas). El brazo: para soportar la cpsula fonocaptora y conseguir el justo equilibrio de presin de sta sobre el disco, posee un contrapeso, en la parte opuesta a la sujecin de la cpsula, este suele ser regulable para poder ajustarse a las especificaciones que el fabricante de presin recomendada de la aguja sobre el disco. Tambin posee un sistema, para contrarrestar la fuerza tangencial del arrastre del sistema en el surco helicoidal del disco. Sino existe este sistema, la inercia del conjunto cpsula y brazo, provoca que el apoyo sobre una de las paredes es mayor que el de la otra, producindose el consiguiente desgaste del mismo. C.1.1. ESTNDAR RIAA En cuanto a la cpsula fonocaptora fue estudiada en el volumen 1.1 apartado I., para el caso de una cpsula fonocaptora de tipo magntico (dinmicas, magnetodinmicas, o de reluctancia variable) se debe corregir la salida con el circuito asociado RIAA, circuito que suelen llevar todos los mezcladores, o al menos existe la opcin del fabricante de la implementacin en ellos. A continuacin damos la tabla del RIAA estndar para los fonocaptores: RIAA estndar referida a 0 dB a 1 KHz FRECUENCIA (Hz) 20 30 40 50 60 80 100 150 200 300 400 500 AMPLITUD (dB) +19.3 +18.0 +17.8 +17.0 +16.1 +14.5 +13.1 +10.3 +8.2 +5.5 +3.8 +2.6 FRECUENCIA (Hz) 800 1.000 1.500 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 8.000 10.000 15.000 20.000 AMPLITUD (dB) +0.7 +0,0 -1.4 -2.6 -4.8 -6.6 -8.2 -9.6 -11.9 -13.7 -17.2 -19.6

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En la figura siguiente, se muestra la tabla anterior de ganancia que debe tener el circuito, en funcin de la frecuencia.

Multitud de circuitos pueden dar esta respuesta, vamos a ver a continuacin varios de ellos.

Este es el circuito ms tpico de preamplificacin para cpsulas fonocaptoras RIAA.

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Este es un circuito equivalente al anterior, pero con la salvedad de que invierte la seal. Por ltimo el siguiente circuito usa dos amplificadores operacionales para implementar el RIAA, usando los AO de bajo ruido LM 833, consiguiendo de esta forma ajustarse al estndar con error menor que 0.1 dB.

Es importante el uso de componentes de precisin, normalmente para este tipo de circuitos el 1%. En las figuras se muestra 1 el error con respecto a la respuesta en frecuencia ideal del RIAA y 2 la distorsin armnica total, para 330 mV eficaces a ala salida y para 1 V eficaz.

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C.2. SOPORTE MAGNTICOSe aprovecha la cualidad de algunos materiales magnetizables, por la que se puede imantar zonas concretas del material sin que esto afecte a sus alrededores.

Telefraphon de Waldemar Poulsen

El primer grabador sobre soporte magntico lo construy el fsico Dans, Waldemar Poulsen en 1898, basndose en los trabajos de Janet y Oberlin Smith, y empleo como soporte del registro una hilo de acero (una cuerda de piano). Actualmente se usan diferentes soportes, rgidos o flexibles, sobre los que se deposita pequeas partculas (polvo) de material magntico que es adherido al soporte. Estos materiales magnticos, como ocurre con el acero, poseen los llamados dominios magnticos (pequeas partes de material que se comportan como pequeos imanes independientes), que, adems, poseen imanacin remanente, es decir, cuando son magnetizados conservan la imantacin. Cualquier material paramagntico con esta propiedad, es caracterizado por las curvas de histresis del material. Estas curvas se representan en un diagrama B=f (H) donde B es el flujo magntico remanente y H el campo magntico aplicado. El trazo discontinuo representa la imantacin positiva o negativa segn el campo creado por el cabezal sea positivo o negativo. (CABEZAL: dispositivo para grabar-reproducir o borrar sobre el material magntico. Normalmente es un circuito magntico, constituido por un fino entrehierro que lleva asociada una bobina).

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C.2.1. CURVAS DE HISTRESIS.

Hasta que el campo no adquiere cierto valor, representado en la curva de histresis por los puntos 1,-1 no comienza a existir imanacin remanente. Luego existe un tramo hasta 2,-2 en que tiene un comportamiento no lineal, y desde estos puntos hasta 3,-3 el comportamiento es lineal, hasta 4,-4 vuelve a ser no lineal, y a partir de aqu se satura, de tal manera que por mucho que se aumente el campo H la imanacin remanente no aumenta. Una vez alcanzada la saturacin, para desmagnetizar hace falta aplicar campo negativo, siguiendo lo que es en si la curva de histresis, que continua por los puntos, 5,6,7,8,9,10,11,5,6...

Curva de histresis B=f (H)

Por esto que para grabar en un material magntico, una vez ha sido magnetizado, hace necesario borrar la cinta, es decir, llevarlo al punto de 0,0 en la que el material est totalmente desmagnetizado. Como entre los puntos, 1, y -1, el material no se magnetiza, y entre los puntos 2,-2 no es lineal, se mezcla con la seal de baja frecuencia que se desea grabar, una seal de alta frecuencia normalmente de 90 a 120 Khz, que luego es filtrada, consiguindose de esta forma que oscile la seal de baja frecuencia superpuesta a la de alta. Para el borrado se usa otro cabezal, al que se le inyecta, con gran intensidad la seal de alta frecuencia, a medida que la cinta se aleja del cabezal el campo se debilita, aproximndose al punto 0,0, y quedando as la cinta preparada para una prxima grabacin. Este cabezal suele ser ms ancho, para que borre las dos pistas en caso de seales estero, y para conseguir un campo ms amplio, que se va atenuando con la distancia al cabezal de borrado. Para conseguir que la energa en el cabezal sea igual en cualquier frecuencia, puesto que tenemos una bobina como carga, se ataca el cabezal en corriente. Basta para ello, intercalar una resistencia en serie varias veces superior a la impedancia de la bobina, de esta forma la corriente que circula por la bobina, queda poco afectada por el valor de la reactancia inductiva de la cabeza.

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La superposicin de la seal de alta frecuencia, provoca una atenuacin de la parte alta del espectro de audio, junto con las perdidas debidas a corrientes de foucaut, adems, como la ley de Lenz enuncia: La f.e.m., (fuerza electro motriz) en una bobina (el cabezal) es directamente proporcional al flujo magntico que atraviesa las espiras e inversamente proporcional a la frecuencia de la tensin aplicada, tendremos una atenuacin en las bajas frecuencias. Para anular estos dos ltimos efectos se ecualiza la seal a grabar, esta ecualizacin depende del material magntico de la cinta. Como parte de la ecualizacin se realiza para conseguir flujo igual a todas las frecuencias, la cinta queda grabada, con ecualizacin no lineal, de forma que para su reproduccin es necesario ecualizar inversamente para obtener de nuevo la seal lineal. Estas curvas estn normalizadas para los diferentes tipos de cintas, de forma que al ser reproducidas, en un aparato distinto, se obtenga una respuesta en frecuencia lineal.

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C.2.2. EL ESTNDAR NAB

En la actualidad se emplean dos redes RC de constante de tiempo para citas de oxido de hierro 120 y 3.180 microsegundos, una red es paso alto y la otra paso bajo, (el producto de c en ohmios y c en faradios nos da los segundos que multiplicamos por un milln para obtener los microsegundos).

Para las cintas de bixido de cromo y las denominadas Metal, se utiliza en lugar de la red de 120 microsegundos, una de 70 microsegundos pues estas tienen mayor sensibilidad en la zona de altas frecuencias. En la figura podemos ver un circuito tpico de lo que se conoce como, el estndar NAB, para ecualizacin de 120 microsegundos, y en la siguiente figura la respuesta en frecuencia de este circuito, simulada con Pspice (Programa de simulacin de la firma MicroSim). En las cintas de cromo, adems, de cambiarse la ecualizacin, como estas cintas tienen una fuerza coercitiva superior, se puede aumentar el nivel de premagnetizacin (conocido como bias). Aunque en principio su sensibilidad es menor (unos 3 dB), se tiene la ventaja de que la desmagnetizacin en agudos es menor, dando como resultado un aumento de la relacin seal ruido de unos 5 dB en estas frecuencias. Es importante no llegar nuca a saturar el material magntico, recordemos que en la curva de histresis, a partir de aplicar un campo de la intensidad mxima admitida por el material, ya no se obtiene ms flujo remanente. Este mximo viene indicado en los equipos como 0 dB, y, por tanto, es aconsejable no llegar nuca a l. Ahora bien la relacin seal ruido depende de la cantidad de seal grabada, pues el ruido es intrnseco al conjunto aparato+ cinta, por esto hay que llegar a un compromiso entre ambos.

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C.2.3. MEJORA DE LA RELACIN SEAL RUIDO

Existen muchos sistemas comerciales para mejorar la relacin seal ruido, todos ellos basados en principios parecidos, los ms conocidos son el DNL y el Dolby y el DBX. El DNL (Dynamic Noise Limiter) lo introdujo Philips, es el ms sencillo de todos, acta tan solo en la reproduccin. Consiste en recortar en la salida de la seal, las frecuencias superiores a 4 Khz cuando la seal es del orden de -40 dB con respecto al mximo de 0 dB. Aprovecha la circunstancia sabida de que el odo responde a las altas frecuencias peor que a las dems, en los pasajes dbiles, que son precisamente donde tendremos la peor relacin seal ruido. Consigue de esta forma mejorar la relacin seal ruido hasta 6 dB.

Circuito integrado LM1151 para Dolby B

El Dolby y el DBX se basan en realizar una compresin de los pasajes fuertes y una expansin de los dbiles, en las altas frecuencias, durante la grabacin, e incluso en el Dolby A de los aparatos profesionales, en las diferentes bandas de frecuencia. En la reproduccin son sometidas dichas bandas a la correspondiente expansin compresin que contrarresta las anteriores. En un principio se usaban circuitos discretos para implementar los reductores de ruido, si bien actualmente se usan circuitos integrados. Un ejemplo de circuito integrado para aparatos comerciales lo podemos ver en la figura. (En su interior se ha pintado su diagrama de bloques). Podemos observar los interruptores de modo grabacin/reproduccin que estn situados en la figura en modo grabacin (REC), se activan desde la patilla 12 (REC/PB). De la patilla 5 (ON/OFF) se activa o desactiva el dolby. El circuito se alimenta por la patilla 2 (VCC) que en este caso admite tensiones de funcionamiento entre 6.5 y 15 voltios. El circuito es estereofnico, y procesa las seales del canal derecho e izquierdo, por la patilla (16 y 1) REC IN se introduce la seal a grabar y por (8 y 9) REC OUT tenemos la salida para el cabezal de grabacin.

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Para la reproduccin se inyecta la seal procedente del cabezal, una vez a pasado por el preamplificador de NAB por la patilla (14 y 3) PB IN y la salida la tenemos por la patilla (11 y 6) LINE OUT.C.2.4. EL SISTEMA MECNICO

Tienen gran importancia en los magnetfonos los mecanismos de arrastre, bobinado de cinta, y posicionado de cabezales.

La cinta es posicionada, por dos guas (izquierda y derecha) si bien pueden existir ms guas, de forma que la posicin queda fija con respecto al sistema mecnico. En los magnetfonos de cinta cassette estas guas se encuentran en el mismo cassette. Una vez asegurada la posicin de la cinta, para determinar su velocidad, existe un cabrestante, que est presionado por un rodillo de goma, el cabrestante gira a velocidad angular constante, y la cinta es atrapada entre ste y el rodillo de goma, de forma que se desplaza a velocidad lineal constante. La velocidad en los magnetfonos profesionales es comn el uso de 19 cm/s (7.5 ips, pulgadas por segundo) como velocidad estndar, si bien tambin se usan 38 cm/s (15 ips) y 9.5 cm/s (3.75 ips). En los cassettes la velocidad est normalizada en la DIN 45.511 se determina la velocidad de la cinta para los magnetfonos a cassette en 4.76 cm/s (1.875 ips). Es importante, tanto que la velocidad sea exacta, para que podamos leer cintas en diferentes aparatos, como que no exista fluctuacin de la velocidad, hecho grave, pues si esto ocurre, aparecen fenmenos llamados de lloro y fluctuacin, a los cuales el odo es muy sensible. Para conseguir velocidad constante, se implementa un circuito de regulacin de velocidad, al motor que mueve el cabrestante. (La DIN 45.500 que es la equivalente a la DIN 45.511 pero para sonido HI-FI, indica que no debe superar el 1.5% de variacin en la velocidad).

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Para que no exista fluctuacin en la velocidad se dota al cabrestante de un volante de inercia. (La DIN 45.500 indica que no debe superar el 0.2% de fluctuacin en la velocidad). Es muy importante que todo el sistema, est perfectamente alineado, no debiendo existir desviaciones. La presin que ejerce la cinta sobre los cabezales, en los cassettes viene determinada por un pequeo fleje, que dispone en su centro de una almohadilla de fieltro, pero en equipos profesionales la proporciona la tensin de la cinta, para regular esta presin, tienen un sensor de tensin que vara la velocidad del motor de bobinado de la cinta. Otro aspecto importante en la mecnica es el ajuste del azimut. Disponen los cabezales de un pequeo tornillo regulable que ajusta el paralelismo del entrehierro con respecto a la cinta. Hay que tener en cuenta que si una cinta avanza a velocidad de 4.7 cm/s=47 mm/s y grabamos en ella una frecuencia de 1.000 Hz tendremos que cada oscilacin se grabar en 0,047 mm, esto nos da idea de que los ajustes en posicin y velocidad deben ser muy precisos. Sabemos que las frecuencias altas son las ms delicadas, un mal ajuste, en el paralelismo de la cabeza con respecto a la cinta se traducira en un aumento aparente del espesor del entrehierro, lo que perjudicara gravemente la reproduccin de los sonidos en altas frecuencias. Para ajustar el azimut de las cabezas se emplean cintas patrn, y se regula el tornillo hasta conseguir el mximo nivel de reproduccin en las frecuencias ms elevadas. En los magnetfonos profesionales el cabezal de grabacin y el de reproduccin no es el mismo, pero como disponen de sistema de monitorizacin que nos permite escuchar lo que estamos grabando. Podemos inyectar al sistema por la entrada de grabacin una frecuencia alta (suele ser de 6.300 Hz) y una vez ajustado el cabezal de reproduccin con la cinta patrn, de forma que estamos seguros de su buen posicionamiento, se realiza el ajuste del de grabacin, ajustando el tornillo de ste para que se produzca el mximo nivel en la salida de monitorizacin. Naturalmente en los magnetfonos de un solo cabezal slo es necesario el ajuste con la cinta patrn, ya que al ser el cabezal de reproduccin y grabacin el mismo el ajuste en grabacin esta asegurado. Los tornillos una vez ajustados deben ser sellados con laca para asegurarlos, pues cualquier tipo de vibraciones podran desajustarlos.C.2.5. GRABACIN MAGNTICA DIGITAL.

El avance de la micro electrnica digital, no tard mucho tiempo en ser aplicado al mundo del audio, entrando de lleno en este campo. El sistema de grabacin en cinta magntica fue aplicado a los ordenadores, (en la grabacin digital el fenmeno fsico es el mismo que para la grabacin analgica), se grababan los estados 1 y 0 lgicos magnetizando la superficie en un sentido u otro. Este mtodo fue usado como sistema de almacenamiento masivo en los ordenadores. Con la aparicin de los convertidores AD (analgico-digital), y los DA (digital-analgico), no se tard en aprovechar los avances del campo digital en el audio. Actualmente en los ordenadores se emplean como almacenamiento magntico, los discos flexibles, los discos duros, y las cintas. Los discos, van divididos en pistas concntricas, y cada pista en sectores de pista, donde se colocan los datos. Frente a las cintas tienen la ventaja de la rapidez de acceso a los datos, pues para acceder a un punto concreto de la informacin podemos desplazar el cabezal, mientras que en la cinta se exigen procesos de bobinado. En los discos cabe distinguir dos tipos fundamentalmente: Los discos duros o discos rgidos (HD del ingles Hard Disk), y los flexibles (FD del Ingles Flopy Disk). La diferencia

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fundamental entre ambos es el soporte del material magntico y el contacto fsico entre el cabezal y la superficie magntica que s que existe en el FD mientras que en el HD la cabeza flota sobre la superficie magntica no existiendo contacto fsico. Un disco duro normal gira a una velocidad de 3.600 revoluciones por minuto y las cabezas de lectura y escritura se mueven en la superficie del disco sobre una burbuja de aire de una profundidad de 2.5 a 5 millonsimas de milmetro. Como el nombre indica, el FD es de material flexible, normalmente de Mylar (un tipo de plstico), sobre el que se deposita el material magntico. Actualmente el ms usado es el de 3.5 pulgadas doble cara doble densidad. Al tener dos caras es necesario dos cabezales de lectura/escritura. Por el contrario en el disco duro, el material magntico se deposita sobre una superficie rgida. El posicionamiento es mucho ms exacto y, por tanto, los cabezales pueden ser ms finos. El nmero de discos rgidos contenido en una unidad HD suele oscilar entre 2 y 8, siendo siempre de doble cara cada uno de ellos. Por estas razones su capacidad es mucho mayor. Los discos HD cuentan con un dispositivo de recalibracin trmica, esto es debido, a que el material soporte de la capa magntica sufre dilataciones, con el incremento de temperatura por el funcionamiento. Este fenmeno puede ser pernicioso en algunos casos por perderse el sincronismo grabando a otros dispositivos de audio, vdeo, por lo que existen discos duros llamados AV (audio-vdeo) que realizan precalentamientos y si es necesario incluso retrasan la calibracin para no afectar en el proceso de trasmisin de datos. C.2.5.1. EL DAT CINTA DE AUDIO DIGITAL Es una cinta magntica utilizada para grabacin de sonido y reproduccin. El DAT se cre en la dcada de 1970, su aplicacin slo era en el campo profesional, pero a finales de los ochenta se introdujo en el mercado de consumo. Los equipos digitales de grabacin/reproduccin que como hemos dicho hicieron su aparicin a principios de los aos ochenta en forma de adaptadores de modulacin mediante cdigos de pulsos (PCM), para los equipos domsticos de vdeo. Las grabaciones digitales proporcionan una reproduccin del sonido con mayor fidelidad, mayor gama dinmica y respuesta en frecuencia, y menor distorsin que las tcnicas analgicas convencionales. Los fabricantes adoptaron el Serial Copy Management System (SCMS), que limita la posibilidad de duplicar reproducciones digitales, la limitacin consiste en no poder realizar reproducciones en formato digital, a no ser que esta se efectu del original, no se impone ninguna restriccin a la duplicacin analgica). Hacia mediados de 1990 los usuarios particulares disponan de la posibilidad de efectuar grabaciones con calidad CD, sobre cintas. El Mini Disk que es un formato de disco de 2.5 pulgadas, fue introducido por Sony en 1982, la grabacin es MO (Magneto ptica, y ser estudiada ms adelante, pero hemos de decir que se realiza compresin de datos con perdida, lo que afecta aunque muy poco a la calidad del sonido.

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C.3. ALMACENAMIENTO EN MEDIOS PTICOSC.3.1. Grabacin ptica

La grabacin sonora comienza en el cine con el sistema llamado Movietone, que grababa el sonido directamente en la pelcula, en una tira lateral. Este proceso, inventado por Lee de Forest, hacia el ao 1931. La seal sonora es convertida mediante un micrfono en seal elctrica, o bien la seal elctrica procedente de cualquier equipo reproductor es amplificada y activa un dispositivo que modifica la intensidad de un rayo de luz (mediante una vlvula de luz activada electromagnticamente) o su tamao (por medio de un espejo vibrador activado electromagnticamente o una ranura de anchura variable). Los rayo de luz resultantes se enfocan sobre una pelcula en movimiento, que cuando se revela proporciona una pista fotogrfica. La pista grabada en el primer caso, al modificar la intensidad del rayo, presenta una densidad variable y una anchura constante. La pista grabada en el segundo caso, variando el tamao del rayo de luz con un espejo vibrador o una ranura de anchura variable, presenta reas de pelcula oscuras y claras. Para reproducir la pista de sonido se enfoca una fuente de luz sobre la pelcula y se coloca una clula fotoelctrica detrs de ella. Las fluctuaciones en la cantidad relativa de luz que pasa a travs de la pelcula generan una corriente elctrica variable en la clula fotoelctrica. Esta corriente se amplifica posteriormente. El auge de los sistemas de almacenamiento ptico, comienza a principio de los aos ochenta con el disco compacto CD.C.3.2. EL CD

El CD es un medio de almacenamiento ptico digital.

El CD fsicamente es un disco de policarbonato (una clase de plstico traslcido) que tiene 120 u 80 mm de dimetro y 1.2 mm de grueso, en su interior y concntrico al permetro exterior, posee un agujero de 15 mm de dimetro. Los datos se estampan en la cara superior formando una espiral, que se recubre posteriormente de aluminio pulverizado sobre ella, esta cara es conocida como espejo, posteriormente se le aplica a esta cara una laca que polimeriza con rayos ultravioleta consiguiendo de esta forma endurecerla y proteger la superficie. El lector de CD, usa un haz lser para leer la informacin grabada en el CD, este haz es generado por un diodo LED lser de arseniuro de galio, mediante una lente se enfoca la luz generada por el lser y luego es recogida por un foto diodo.

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Lector de CD (cortesa de Sono Pres Ibermemori)

En la figura podemos ver el funcionamiento del dispositivo lector. Algunos tipos de amplificadores con diversos tipos de clulas fotocaptoras se pueden ver en las figuras.

Amplificador para fotodiodo.

Amplificador para clula fotoelctrica

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Amplificador para clula fotoresistiva VLR Fue en 1982, cuando definen, Phillips y Sony, el estndar del disco compacto de audio (CD-DA) en el que se vino a llamar RedBook. Para leer un CD-DA era necesario un lector de CD-audio. Dos aos ms tarde, en 1984 Phillips y Sony definen las especificaciones del CD ROM en el YellowBook, que conservando el mismo formato fsico haca posible la grabacin de datos digitales, si bien era necesario para leerlos unidades especiales que se denominan lectores CD-ROM. Para las aplicaciones multimedia hubo que ampliar este ltimo, y se define el CD-i en el GreenBook (Phillips y Sony 1987), que permita con el mismo aspecto fsico, datos, audio, y vdeo interactivos, que con los programas adecuados, y claro est con un ordenador asociado, es lo que conocemos hoy como multimedia. Kodak y Phillips definieron el Photo-CD, para leerlos es necesario tambin lectores especiales, o lectores CD-rom /XA o lectores CD multisesin. El Photo-CD se basa en discos grabables, pues se van incrementando las fotos de los carretes a medida que se rebelan, a este tipo de discos se les conoce como CD-R. En 1990 en el OrangeBook (Phillips y Sony) se dio la definicin de l disco grabable CD-R. Hay dos clases de CD-R los CD-WO o WORM que as se denominan a los CD grabables una sola vez, legible muchas, del ingles write once, read many estos discos se graban en un lector grabador de CD-WO, si bien luego pueden ser ledos desde cualquier CD. La otra clase son los CD-MO regrabables tambin llamados o magneto-pticos que pueden ser ledos, borrados, y escritos, varias veces por un lector grabador especial, pero no es posible leerlos desde un lector de CD. En el anexo II se explica la tecnologa empleada en ambos. Hubo que esperar hasta 1993, para que Phillips, Sony y JVC definieran el siguiente estndar el CD-vdeo en el WhiteBook en la versin 1.1., ste no es ms que una herencia del CD Karaoke de JVC. En 1996, Phillips y Sony junto con RIIA (Recording Industry Association of America) y RIAJ (Recording Industry Association of Japan), Microsoft Corporation y Apple Computer, Inc. definen en el BlueBook el denominado CD-extra. El CD-extra no es ms que un CD-audio extendido. Como en la mayora de los CD de audio quedan pistas libres, en el CD-extra se aprovechan para introducir datos, pues cada minuto son unos 9 MB de informacin, esto permite introducir un programa multimedia en los 10 15 minutos (90-120 MB) libres que suelen no ser utilizados en los CD-DA. El CDextra que en un principio recibi diferentes denominaciones, CD plus, CD Enhanced, o stam-

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ped multisession CD, tiene la ventaja de que puede ser reproducido por un lector de CDaudio, es decir, es compatible con el CD-audio y con un lector CD-ROM puede leerse datos y programas adicionales, adems, del audio, con lo que en el ordenador, pueden ejecutarse verdaderas aplicaciones multimedia. Debido a que existen principalmente dos plataformas de ordenador para correr los programas multimedia, las Windows y las Apple Macintosh, se cre un disco con formato tipo hbrido (Hybrid CD), de forma que fuera posible leerlo tanto en las primeras que usan las especificaciones de la ISO 9.660 como en las segundas que usan el sistema HFS (Hierarchical File System). La pista de datos puede ser escrita en un CD-extra y si lo que introducimos en estos datos es formato multimedia, podremos leerlo como CD-i, de esta forma es posible que se lea tanto por reproductores de CD-audio como por los de CD-i, y por plataformas tipo PC Windows y por las Apple Macintosh. Este tipo de discos CD-extra es denominado, RainbowCD (CD-arcoiris). En el anexo II puede encontrar una ampliacin de este apartado.

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D. EL INTERFACE DIGITAL DE INSTRUMENTOS MUSICALESIntroduccinA lo largo del captulo hemos ido estudiando las fuentes sonoras ms habituales que aparecen en todo sistema de audio, como son: micrfonos, giradiscos, pletinas, receptores de radio, microfona inalmbrica y un largo etctera. En este apartado vamos a profundizar el campo que ha experimentado un mayor crecimiento en los ltimos aos: la msica electrnica. El Interface Digital de Instrumentos Musicales o MIDI (Musical Instrument Digital Interface) es un lenguaje de comunicaciones digitales y una especificacin tcnica de hardware que permite que mltiples instrumentos electrnicos, controladores y ordenadores se comuniquen entre s gracias a ese canal de comunicaciones al que estn conectados. Podemos ver un ejemplo en el siguiente grfico:

En el estndar MIDI las configuraciones de los instrumentos electrnicos y los eventos que estos producen (como son tocar una tecla, variar la modulacin de una nota...), se traducen en mensajes digitales equivalentes que son enviados a otros dispositivos MIDI. Los mensajes MIDI pueden ser grabados en dispositivos digitales denominados secuenciadores, los cuales pueden usarse para grabar, editar y reproducir msica. El trmino interface hace referencia a que el MIDI hace posible las comunicaciones de los sistemas a travs de un canal de comunicaciones que permite direccionar cada instrumento

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y enviar informacin en tiempo real. Concretamente es posible enviar mensajes de datos y de control sobre 16 canales.

D.1. UN BREVE RECORRIDO HISTRICOEn los primeros aos de la msica electrnica los dispositivos sintetizadores eran extremadamente simples: eran sistemas monofnicos que variaban sus caractersticas de frecuencia y volumen mediante tensiones continuas que se inyectaban a su entrada. Con el tiempo su complejidad fue aumentando pero la ausencia de un estndar hizo que los instrumentos de un fabricante fueran incompatibles con los dems.

El estndar MIDI vino a paliar este problema: la industria de la msica electrnica defini un medio comn para comunicar todos los instrumentos fabricados impidiendo que se produjeran incompatibilidades.

D.2. EL MIDI EN LOS ESTUDIOS DE GRABACINEl MIDI a supuesto un cambio dramtico en la forma de trabajar de los estudios de grabacin. Hasta su aparicin los estudios de grabacin eran el nico ambiente que permita a un msico o compositor combinar instrumentos, estilos y timbres para crear la grabacin. Esto haca que el proceso de grabacin se hiciera muy largo y pesado: se requeran grandes recursos durante todo el proceso creativo. El MIDI a cambiado por completo este panorama: ahora los msicos pueden preparar sus maquetas con sus propios sistemas MIDI y, al llegar al estudio de grabacin, slo queda que grabar cada una de las voces que forman la cancin. Las pistas MIDI no requieren ser grabadas en el multipistas del estudio, basta con introducir los elementos de sincronismo adecuados para que el secuenciador se comporte como una extensin de todas las pistas grabadas, ahorrando una cantidad inestimable de tiempo y dinero.

D.3. EL MIDI EN EL DIRECTOLa capacidad de control en tiempo real que tiene MIDI permite a los msicos controlar con un nico teclado multitud de sistemas diferentes. Adems, es posible modificar un importante nmero de parmetros que definen la respuesta de cada sistema MIDI. En la actualidad cada vez ms actuaciones en directo funcionan con multitud de instrumentos secuenciados, es decir, son reproducidos en tiempo real por un mdulo de sonido controlado directamente por un secuenciador y no por el teclado de un msico.

D.4. MIDIEl MIDI define un formato de datos y una especificacin hardware que son de obligado cumplimiento para todos aquellos fabricantes que quieran construir equipos compatibles MIDI. Podemos considerar el MIDI como la definicin de un lenguaje universal a travs del cual se comunican todos los instrumentos digitales. Los sonidos de este lenguaje son palabras

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digitales que se transmiten de unos instrumentos a otros, dichas palabras pueden agruparse para formar sentencias complejas con las que se transmite informacin. Los ordenadores son elementos de procesado de informacin digital por excelencia, trabajan con unidades bsicas de informacin denominadas bits, cuyo valor binario es 0 1. Los ordenadores son capaces de agrupar los bits en estructuras mayores con las que trabajan en paralelo, habitualmente se trata de palabras de 8 bits. Esto lo podemos ver en el siguiente ejemplo: (1001 0100) (0100 0000) (0101 1001) Status Data #1 Data #2D.4.1. El mensaje MIDI

Los datos MIDI son comunicados como mensajes MIDI que se transmiten a travs de una nica lnea MIDI a la velocidad de 31.25 kbaudios (mil palabras de 8 bits por segundo). Los datos que viajan por una lnea MIDI slo pueden hacerlo en una nica direccin, desde una fuente de informacin hasta un destino.

Tambin es posible implementar comunicaciones bidireccionales, pero es necesario emplear una segunda lnea que anexione el dispositivo esclavo con el maestro u origen de la informacin. Los mensajes MIDI son construidos mediante la agrupacin de palabras de 8 bits (denominadas bytes), las cuales son transmitidas por una canal de comunicaciones serie. Existen nicamente 2 tipos de bytes definidos en el estndar MIDI: el byte status, que sirve para indicar al receptor cual es la funcin y el canal MIDI que est siendo direccionado, y el byte data, que contiene el valor de la funcin referenciada. Aunque cada byte se compone de 8 bits, el bit ms significativo (MSB) o lo que es lo mismo, el bit situado ms a la izquierda de la palabra digital, se emplea nicamente para identificar el tipo de byte: el MSB de una palabra status es siempre 1, mientras que es 0 para una palabra data. (1SSS SSS) MSB del Status Byte es siempre 1 (0DDD DDD) MSB de Data Byte es siempre 0 Los mensajes MIDI pueden ser dirigidos a un dispositivo especfico o a un conjunto de ellos. Para realizar esta funcin, los cuatro bits ms a la derecha del byte de status (nivel bajo) indican el destinatario del mensaje en curso. Como empleamos 4 bits para realizar el direccionamiento, tener hasta 16 canales distintos para transmitir por un nico cable MIDI. (1SSS CCCC) Los 4 ltimos bits del Status Byte contienen el canal MIDI Siempre que un instrumento MIDI es configurado para responder a un canal, automticamente ignorar todos los mensajes que reciba por cualquier canal que no sea el suyo propio.

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Existen muchos comandos MIDI, cada uno de ellos con un formato de transmisin propio. Para no complicar las cosas vamos a ver someramente que funcin tiene cada uno de estos comandos: Definicin de sistemas broadcast, que escuchan y responden a todos los canales MIDI existentes. Note On, indica que una nota a sido activada y con que velocidad de ataque (volumen). Note Off, indica que una nota a sido desactivada y con que velocidad de relajacin (volumen). Informacin de control, que modifica la configuracin de un sistema MIDI, variando su comportamiento.D.4.2. Hardware MIDI

D.4.2.1. El cable MIDI Consiste en un grupo de cinco cables trenzados ms una malla alrededor, en los extremos se encuentran dos conectores DIN machos de 5 pines. Actualmente la especificacin MIDI slo hace referencia a 3 cables: los pines 4 y 5 para transferencia de datos y el pin 3 para conectar la malla del cable a la masa del sistema. Los pines 1 y 3 no se emplean en la actualidad, pero estn reservados para posibles cambios en futuras aplicaciones MIDI. En la siguiente figura podemos ver un esquema de un cable MIDI:

D.4.2.2. Los puertos MIDI Cada dispositivo MIDI posee 3 conectores DIN de 5 pines a travs de los cuales se conecta con el resto de sistemas MIDI: son los puertos MIDI in, MIDI out y MIDI thru. La norma exige que estos conectores estn optoacoplados para evitar problemas de bucles de masa. Un conector MIDI tpico puede ser el que muestra la figura siguiente:

El puerto MIDI in recibe los mensajes MIDI desde una fuente externa y comunica al microprocesador interno informacin de estado, control y tiempo.

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El puerto MIDI out se emplea para transmitir los mensajes MIDI generados por el propio dispositivo a los dems dispositivos de la red. El puerto MIDI thru es una copia exacta de los datos que llegan por el puerto MIDI in. Se emplea para transmitir los mensajes MIDI al siguiente dispositivo de la cadena en la topologa daisy chain. En la siguiente figura podemos ver como se cablea el microprocesador y los 3 puertos MIDI:

Algunos dispositivos MIDI no incluyen un puerto MIDI thru. En vez de esto ofrecen una funcin de transmisin basada en software que permite seleccionar entre un puerto MIDI out o un puerto MIDI echo. El puerto MIDI echo permite enviar por el canal de transmisin tanto los mensajes MIDI que le llegan al dispositivo como los generados por l mismo. Podemos ver un ejemplo en el siguiente grfico:

D.4.2.3. La cadena MIDI La interconexin de dispositivos MIDI ms tpica se denomina daisy chain. En ella los mensajes MIDI generados por el primer elemento de la cadena son enviados a todos los dispositivos, empleando para ello los puertos MIDI thru. Podemos ver un ejemplo en el siguiente grfico:

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Esta configuracin se emplea, por ejemplo, con unos teclados como dispositivo de control y varios sintetizadores como esclavos: todos los mensajes generados por los teclados son enviados a todos los sintetizadores para que cada uno responda al canal que tiene asignado. D.4.2.4. El ordenador MIDI Prcticamente todos los ordenadores presentes hoy en da en el mercado tienen capacidades MIDI, es decir, pueden ser ampliados de tal forma que constituyan parte, como un dispositivo ms, de la cadena MIDI. Esto supone un gran avance: la flexibilidad del ordenador nos permite que se comporte como sintetizador, secuenciador, generador de sincronismos, estacin de edicin de msica..., el lmite est en el programa que tengamos y en la potencia del hardware que hayamos adquirido. A modo de ejemplo diremos que los ordenadores compatibles IBM requieren nicamente una tarjeta Sound Blaster para integrar capacidades MIDI.

D.5. EL INSTRUMENTO ELECTRNICOTodos los instrumentos electrnicos estn formados por una serie de elementos bsicos:

Unidad Central de Proceso (CPU): pequeo ordenador dedicado a interpretar las acciones del msico y a controlar el hardware que genera la seal de audio. Panel de control. Dispositivos de entrada de informacin, como son los teclados, las bateras... Permiten la entrada de informacin en tiempo real. Sintetizadores: permiten la generacin y reproduccin de seales de audio analgicas que pueden ser amplificadas y escuchadas a travs de altavoces y cascos. Memoria: que se emplea para almacenar configuraciones internas, como pueden ser: formas de onda, estado del instrumento... Puertos de comunicaciones MIDI: proveen la habilidad de transmitir y/o recibir datos MIDI.

Un ejemplo tpico de instrumento MIDI podemos verlo en la siguiente figura:

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La variedad de instrumentos electrnicos que existente hoy es amplsima: podemos encontrar los tpicos teclados electrnicos, que integran el mdulo de sntesis, pianos de cola, pedales para rganos, percusin, flauta..., hasta instrumentos imposibles que slo existen en su versin electrnica.

D.6. HARDWAREEl interfaz MIDI opera a 31.25 (+/- 1%) kbaudios, siendo una transmisin asncrona, con bit de inicio, 8 bits de datos y bit de parada. Esto hace un total de 10 bits por trama, que tendr una longitud de 320 microsegundos. El circuito es un tpico bucle de corriente de 5 mA. El ON es el 0 lgico. El receptor deber estar optoacoplado, requiriendo menos de 5 mA para activarse. Los conectores son DIN de 5 pines en su versin para montaje en PCB y girados 180. Un ejemplo de circuitera podemos verlo en el siguiente grfico:

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BIBLIOGRAFAD. Davis and C. Davis Sound System Engineering. Second Edition Howard W. Sams & Co Don y Carolyn Davis Ingeniera de Sistemas Acsticos Marcombo Writen for Yamaha by Gary Davis & Ralph Jones Sound Reinforcement Handbook. Second Edition Hal Leonard Publishing Corporation The MIDI Manual David Miles Huber Sams MIDI for Musicians Craig Anderton Amsco MIDI Home Studio Howard Massey Music Sales Corporation Diversos artculos de Journal of the Audio Engineering Society Webs interesantes de las que se ha recogido informacin http:/www.National.com http:/www.shure.com http:/www.sennheiser.com http:/www.Neumann.com http:/www.sg.com (SGS TOMSOM)

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ANEXO IDiagramas de respuesta en frecuencia y polares.

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ANEXO IIDatos recogidos del manual del grabador de CD ToGo!

CD DE AUDIO DIGITAL (CD-DA)El estndar del disco compacto de audio digital (CD-DA) fue definido en 1982 por Philips y Sony en el RedBook. Un sector de un CD-DA contiene 2.352 bytes de datos de usuario. Los sectores se direccionan por minutos, segundos. La informacin de direccin est guardada en el subcanal (Q). El tiempo mximo de reproduccin de un CD de 12 cm es de 74 minutos, un CD de 8 cm tiene una duracin de unos 21 minutos. Existen dos clases de tiempos para direccionar un CD de audio: 1.- En tiempo absoluto desde el principio del CD. 2.- En tiempo relativo, que se refiere al principio de una pista. Una pista es una secuencia de datos continua y debe ser de al menos 4 segundos de duracin En un CD hay 99 pistas a las que el reproductor de CD-DA puede acceder directamente. (Lo que corresponde a 300 sectores, ya que 1 segundo corresponde a 75 sectores). La duracin mxima de una pista puede ser la duracin del CD completo, conteniendo ste entonces slo una pista. Cada cancin o tema es una pista en el CD-DA. En un CD-DA se utilizan los 2.532 bytes de un sector para dato de usuario. Cada segundo se transmiten, por tanto, 2.353 bytes por 75 sectores, es decir, 176.400 bytes. Esto corresponde a unos 1.41 Mbits/segundo. Los CD-DA operan con una frecuencia de exploracin de 44.1 kHz y 16-bit por 2 canales en estreo, que son 44.100 X 16 X 2 = 1.411.200 bits/segundo o 176.400 bytes de datos de audio cada segundo. Por cada sector con 2.352 bytes de datos de usuario se almacenan 882 bytes adicionales para los dos niveles del cdigo de deteccin y correccin de errores de CIRC (784) y los bytes de control (98). A cada bit del byte de control se le asigna una letra, P, Q, R, S, T, U, V y W. El primer bit tiene asignada la P, el segundo la Q y as sucesivamente. El flujo de datos compuesto por todos los primeros bits de los 98 bytes de control se llama subcanal P. El flujo de datos de todos los segundos bits es el subcanal Q. El tercer subcanal combina los bits R, S, T, U, V y W y forma una palabra de 6 bits y recibe el nombre de subcanal R a W. El subcanal P contiene un puntero (flag) que indica cundo empiezan los datos de audio en una pista. El subcanal Q contiene el cdigo de tiempo para el tiempo absoluto y el relativo. En la pista de entrada (lead in) del disco, este subcanal contiene la tabla de contenido (Table of

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contents, TOC) del CD. 72 de los 98 bits del subcanal Q se utilizan para informacin, los dems para el sincronismo, control y correccin de errores (para los subcanales). Aparte de los bits de sincronismo, control y correccin de errores, el subcanal R a W puede incluir datos usuarios (64 palabras de 6 bits por sector) para informacin adicional. Slo el RedBook permite este uso (para CD-DA), mientras que el YellowBook especifica que estos bits han de ser cero. En un CD de audio se utilizan algunas veces los bits adicionales del subcanal R a W para datos de grficos o MIDI. Los archivos MIDI contienen mensajes segn la especificacin MIDI que pueden ser interpretados por dispositivos MIDI). Estos CD se conocen como CD+G (CD ms Grficos) o CD+MIDI y pueden reproducirse en dispositivos especiales en combinacin con un televisor y una cadena de msica. El subcanal R a W se puede usar tambin para datos definidos por el usuario. Los temas de CD+G pueden ser ledos por reproductores CD-i y por algunos reproductores especiales japoneses para CD+G. Los discos CD+G y CD+MIDI tambin pueden ser interpretados por el reproductor VIS de Tandy (VIS = Video Information System) y el reproductor CDTV de Commodore. Sin embargo, estos formatos son poco usuales.

CD-ROMEl estndar para el CD-ROM de almacenamiento de datos de ordenador fue definido en 1984 por Philips y Sony en el YellowBook. Primero se definieron dos nuevas clases de sectores: el Modo 1 para almacenar datos de ordenador y el Modo 2 para datos comprimidos de audio o de vdeo/grficos. Los datos de ordenador requieren un acceso ms preciso que las pistas de un CD de audio. En un CD de audio se pueden direccionar 99 pistas, en un CD-ROM, sin embargo, pueden ser miles de ficheros. Este es el motivo por el que ambos formatos, el Modo 1 y el Modo 2, utilizan algunos bytes al principio del sector para el direccionamiento exacto. Los primeros 12 bytes son bytes de sincronismo para la separacin de los sectores. Pero como la estructura de los bytes de sincronismo tambin puede aparecer casualmente en los datos de usuario, se utilizan los bytes de sincronismo y la longitud del sector para identificar el sector. Los siguientes 4 bytes son la cabecera del sector, 3 de ellos se utilizan para el direccionamiento mientras que el cuarto es el byte que define el modo usado por los sectores de la pista. Los sectores del Modo 1 contienen 2.048 bytes de datos de usuario. El sector puede estar dividido en bloques lgicos. Se pueden usar bloques lgicos diferentes en CD-ROM diferentes, por ejemplo, 512, 1.024 o 2.048 bytes. El sector es la unidad direccionable menor de un CD-ROM a la que se puede acceder independientemente de otras partes direccionables del rea grabada. El tamao de un bloque lgico no puede ser mayor que el tamao del sector. A los bloques lgicos menores se accede a travs del sector.

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La direccin de los bytes de la cabecera contiene minutos, segundos, sectores e informacin adicional de los bloques. Con esta informacin se puede identificar el nmero del bloque lgico (Logical Block Number, LBN). El primer sector fsico accesible es el sector 00:02:00. Este sector contiene el primer bloque lgico, LBN 0. Si los bloques tienen 512 bytes, entonces corresponden 18.000 bloques a un minuto, 300 a un segundo y 4 bloques a un sector. El estndar de CD-ROM incluye la deteccin y correccin de errores CIRC de los CD de audio. Pero los datos de ordenador necesitan una integridad de datos ms alta, por eso se le aadi una deteccin y correccin de errores adicional, denominada Layered EDC/ECC, la cual ocupa algunos bytes en el sector al final de los datos de usuario: 4 bytes para la deteccin de errores y 276 bytes para la correccin de errores. Entre la deteccin y la correccin se encuentran 8 bytes no usados. Estos bytes son redefinidos para los discos CD-ROM/XA y CD-i. El Modo 2 de CD-ROM no tiene esta deteccin y correccin de errores adicional, de modo que se pueden utilizar los 2.336 bytes detrs de los bytes de sincronismo y de la cabecera para datos de usuario. Los sectores de CD-DA, CD-ROM Modo 1 y Modo 2 son igual de grandes, pero se diferencian en la cantidad de datos de usuario que se pueden almacenar en los sectores debido al uso diferente de los bytes de sincronismo, de cabecera, de deteccin y de correccin de errores. El CD de audio utiliza los 2.352 bytes de un sector para datos de usuario, el CD-ROM usa en el Modo 1, 2.048 bytes, y en el Modo 2, 2.336 bytes. En funcin de los diferentes tamaos resultan distintas tasas de transferencia de datos para el Modo 1 y el Modo 2 (aproximadamente 1.22 Mbits/segundo y 1.4 Mbits/segundo, respectivamente). Aunque el Modo 2 almacena ms datos en cada sector y tiene una tasa de transferencia de datos ms alta que el Modo 1, no se usa muy frecuentemente, excepto para CD-ROM/XA y CD-i (que utilizan siempre el Modo 2). El Modo 2 puede ser ledo con controladores especiales por unidades CD-ROM normales.

CD DE M