La latencia de audio en los ordenadores (2)
Tras la publicación de la primera parte de este artículo sobre LA LATENCIA DE AUDIO EN LOS ORDENADORES, publicamos la 2ª parte de este, donde vemos lo relativo a las latencias de equipos de procesado de sonido, en los equipos digitales y los ordenadores en especial.
Latencia de audio en equipos de procesado de sonido
Con latencia en los sistemas de audio, sean analógicos o digitales, nos referimos al retardo que sufre una señal de audio en su tránsito a través de un sistema de procesado de audio, es decir el tiempo que transcurre desde que la señal entra por una de sus entradas hasta que esta es entregada por una de sus salidas. Esta latencia o retardo de la señal se debe al tiempo de proceso que el sistema necesita hasta que nos devuelve de nuevo la señal.
En el mundo analógico (mesas de mezcla analógicas, amplificadores, etc.) esta latencia o tiempo de retardo también existe aunque en este caso es puramente una cuestión de tránsito de la señal y es tan pequeño que es absolutamente despreciable e irrelevante en términos musicales, por eso nunca ha sido una cuestión importante en un entorno de proceso analógico de audio.
Sin embargo con la llegada de los procesadores digitales esta cuestión comenzó a tomar importancia, al introducir estos sistemas latencias o retardos apreciables y en algunos casos, como en el de los ordenadores, muy significativos, impidiendo en el trabajo de los ordenadores en muchos casos su uso para la monitorización de las señales en tiempo real, convirtiéndose por tanto en un factor clave y en un claro escollo a superar para que el procesado de audio mediante ordenadores pudiera considerarse de igual a igual con los sistemas analógicos y otros sistemas digitales que carecen de latencia apreciable, probablemente el último a superar hoy día.
El caso es que aun hoy, a pesar de la enorme potencia de proceso de los ordenadores, esta cuestión sigue sin estar completamente resuelta por diversos motivos y es uno de los factores que mas dolores de cabeza puede producir a los músicos que trabajan en este entorno. Por supuesto, este problema afecta tanto a usuarios de PC como de MAC.
Como funcionan los sistemas de audio digital
En los sistemas de procesado digital de audio el primer paso es digitalizar la señal, es decir pasarla o convertirla de su estado analógico al digital para su posterior procesado en dicho sistema. De dicha transformación se encargan los conversores analógico/digital (de ahí su nombre), dispositivos muy comunes y presentes en todos los aparatos digitales que nos rodean. Ello se realiza mediante un sistema de muestreo de la señal (digitalización propiamente dicha) a una determinada resolución (16, 24 o 32 BIT) y frecuencia (desde 44,1 Khz. a 192 Khz.), dependiendo de cada sistema, con esto se realiza una representación digital de la señal con la suficiente resolución y detalle para que mantenga todas sus características y por tanto no pierda nada en el proceso (esta es la teoría al menos). Una vez hecho esto tendremos que cada una de las muestras o samples que ha realizado el conversor analógico/digital es la unidad mas pequeña de que se compondrá la señal digitalizada con las que va a trabajar el procesador digital. En el caso del compact disc la digitalización se realiza, como todos sabemos, a 16 bits y 44.1 Khz.
Para poder procesar la señal con cierta holgura el sistema necesitará operar con pequeños paquetes de muestras, ya que una sola muestra suele ser demasiado pequeña para realizar los procesos y cálculos necesarios, estos paquetes se guardan provisionalmente en pequeños almacenes de memoria intermedia que se han dado en llamar «buffers». Así pues todo procesador digital necesita utilizar estos «buffers» o paquetes de muestras para cada paso del procesado, por tanto cuanto mayor sea dicho «buffer» mayor será la latencia que genera este paso en el equipo digital.
Los propios conversores utilizan dichos buffers y ya añaden una latencia, que normalmente está en torno a 0,5 o 1 milisegundos dependiendo de diversos factores.
Afortunadamente muchos de los equipos digitales por hardware (como mesas de mezcla y toda clase de procesadores de efectos digitales), gracias a que trabajan con procesadores digitales de señal (DSP) altamente especializados, pueden operar con «buffers» muy pequeños y a pesar de que hay varios la latencia final resultante se mantiene en unos rangos tolerables en términos musicales que normalmente no superan los 5 milisegundos.
El problema de la latencia de audio en ordenadores
En los ordenadores la cosa cambia radicalmente respecto a otros sistemas de proceso de audio, ya que no es un sistema especializado en audio (desgraciadamente), si no un sistema de propósito general y por tanto el audio no tiene la prioridad necesaria para poder operar con buffers ultra pequeños como ocurre en otros sistemas de procesado digital dedicados.
En primer lugar el procesador y los subsistemas que incluye (no olvidemos que en un ordenador hay muchos tipos de dispositivos conectados, desde ratones, puertos para discos duros, tarjeta gráfica, usb, firewire, memoria central, etc. y el sistema tiene que atender a todos ellos) deben operar conjunta y cooperativamente y por tanto repartirse las llamadas al procesador y las tareas a realizar. Esto ya de por si impone un gran tráfico de datos de todo tipo y normalmente implica que no es posible otorgar de entrada al flujo de audio (que para el sistema es una simple tarea mas) un buffer tan pequeño como para ser minimizable. Además cuanto mas pequeño sea ese buffer mayor estrés se generará en el sistema aumentando exponencialmente el consumo de cpu.
En segundo lugar y mas importante está el sistema operativo. Este es quien en definitiva arbitra y administra las tareas y las prioridades y el que permite a nuestros programas de audio trabajar y comunicarse con la tarjeta de sonido y demás periféricos. Desafortunadamente el procesado de audio no es una prioridad esencial para los sistemas operativos y por tanto el audio puede sufrir las interferencias de otros procesos constantemente y por tanto no es el entorno precisamente mas propicio para operar a latencias lo suficientemente bajas.
Nuestros programas de audio se comunican con la tarjeta de sonido mediante un programa intermediario llamado driver (utilizaremos el anglicismo por su extendido uso), el cual lo proporciona el propio fabricante de la tarjeta y debe instalarse en el ordenador para poder trabajar con la tarjeta conectada a nuestro equipo.
El propio sistema operativo proporciona un protocolo o modelo de driver genérico para que los fabricantes de sonido lo implementen con el objetivo de que la tarjeta funcione correctamente en nuestro ordenador. Este tipo de driver genérico está pensado para funciones básicas, pero nunca ha sido especialmente óptimo para el trabajo a muy bajas latencias, no obstante ha ido evolucionando a lo largo del tiempo y en su forma actual (WDM) permite bajas latencias, pero sigue sin ser el mas adecuado para el propósito de que estas sean especialmente bajas (recordemos que el objetivo es tener una latencia total igual o inferior a 11 ms).
Algunos programas han apoyado este tipo de driver nativo o genérico como Sonar y otros, pero finalmente se han visto obligados a soportar también el que se ha convertido de hecho en el formato de driver mas extendido y universal para el trabajo con audio: el driver ASIO.
Hasta aquí la 2ª parte de este artículo, pronto publicaremos la 3ª y última, entrando en detalle en los problemas de latencia y las posibles soluciones.
Si tienes alguna pregunta, no dudes en dejar un comentario.
INDICE
La latencia de audio en los ordenadores 1ª PARTE
La latencia de audio en los ordenadores 2ª PARTE
La latencia de audio en los ordenadores 3ª PARTE