Así ha evolucionado el hardware de sonido para PC, ¿ha merecido la pena?

La reproducción del sonido en el PC tiene una historia cuanto menos interesante, desde los pitidos del altavoz de los primeros ordenadores al complejo hardware de sonido que tenemos en los ordenadores de hoy en día, acompañadnos en este pequeño viaje donde os explicamos la evolución de las tarjetas de sonido para PC.

El audio es una de las experiencias esenciales a la hora de disfrutar del contenido multimedia, ya sean videojuegos, películas o el simple hecho de escuchar nuestra canción favorita. Pero en el PC no siempre ha sido así y existe una historia de como evoluciono el audio en esta plataforma.

El primer IBM PC, y su pequeño altavoz

El IBM PC (5150) fue de los más vendidos de la historia

Cuando IBM lanzo su IBM 5150 tuvo muy clara una cosa, no iba a utilizarse para generar música, por lo que le añadieron un simple altavoz para reproducir sonidos, el cual era plenamente controlado por la CPU en todo momento. Es decir, la CPU tenía que parar por completo todo lo que tuviera que hacer si quería reproducir algo más allá que un simple pitido o sucesión de los mismos.

Aunque muchos utilizaban el altavoz en escenas estáticas en las que no había acción, su calidad y falta de canales de sonido hubiesen provocado que si el PC pudiese hacerlo palideciera de la vergüenza. Lo cual era normal, IBM no diseño su estándar para ser utilizado en los hogares y de la misma manera que los gráficos estuvieron por detrás en sistemas domésticos, lo mismo ocurrió con el sonido.

Música desde un ordenador, pero no desde el PC

Chip de sonido PSG

Mientras que el PC estaba centrado en el mercado empresarial y no para los hogares, otros ordenadores completamente pensados para el mercado doméstico empezaron a incluir chips de apoyo que se encargaban de generar el sonido, los cuales son conocidos como PSG o generadores de sonido programables.

En general funcionaban de la siguiente manera; eran capaces de generar tres ondas cuadradas distintas, de las cuales controlaba la frecuencia y duración de cada onda para dar una nota concreta. Además incapaces de imitar cualquier sonido de la realidad y sonaban como una banda de músicos tocando un mismo instrumento, pero debido al tipo de onda reproducida las notas no se producían con tal precisión, dando una textura al sonido que hoy en día reconocemos como 8 bits.

IBM PCJr

No obstante IBM lanzo una versión de su primer IBM PC para el mercado doméstico al que llamaron PC jr, su particularidad aparte de una versión avanzada de CGA capaz de mostrar los 16 colores en pantalla fue el añadido de un chip PSG capaz de generar 3 canales de onda cuadrada y un canal de ruido.

¿La contrapartida de esto? IBM en su mentalidad de ver el PC como un ordenador para el mercado empresarial y corporativo no hizo estándar el sonido del PC Jr, aunque la gama de ordenadores TANDY lo acabo utilizando y la propia IBM en modelos posteriores para el mercado doméstico como el IBM PS/1.

La Game Blaster de Creative

Game Blaster Tarjeta de Sonido

La Creative Music System, abreviada como CMS y renombrada más tarde como Game Blaster. La cual se trataba de una tarjeta para las interfaces ISA de 8 bits, por lo que también se podía utilizar con el IBM PC original.La tarjeta de Creative era un PSG vitaminado que en vez de hacer uso de 3 canales para las ondas cuadradas tenía un total de 9, pero no tenía soporte para otro tipo de ondas de sonido.

Pero ningún juego aprovechaba dicha tarjeta y en especificaciones era inferior a la Adlib Music Synthetizer que se había lanzado ese año, pero Creative firmo un acuerdo con Radio Shack que la revendió como la Game Blaster, lo que catapulto su estandarización en los juegos pero al nivel de la Adlib. ¿Su principal punto fuerte? El hecho de tener una salida estéreo, por lo que podía asignar una serie de canales al altavoz izquierdo y otra serie de canales al altavoz derecho.

Pero la síntesis FM ya había encandilado a una gran cantidad de audiofilos, la cosa no volvería a ser la misma y el sonido en el mundo del PC cambiaría para siempre.

Síntesis FM y la evolución de las tarjetas de sonido

Síntesis FM

La síntesis FM fue inventada por John Chowning. Pero, ¿qué es la síntesis FM? Al igual que los PSG también utilizan ondas, pero esta vez no reproduce aproximaciones a la onda sinusoidal sino dicho tipo de onda, pero si nos quedamos aquí lo que obtenemos es un PSG para este tipo de ondas. El concepto del FM va mucho más allá y hace uso de otras ondas llamadas operadores, las cuales modifican la onda u ondas principales para conseguir sonidos que no son posibles con un PSG.

A la forma en la que los diferentes operadores se combinan se le llama «algoritmos» y cada uno de estos algoritmos representa un tipo de instrumento distinto. Gracias a ello no solo nacieron los teclados electrónicos capaces de reproducir otro tipo de instrumentos, sino que se hizo posible el añadido de bandas sonoras complejas.

Yamaha DX7

Para entender el éxito de la síntesis FM nos hemos de retrotraer un poco más en el tiempo, a 1983, momento en el que Yamaha lanzo su teclado musical DX7, el cual fue un enorme éxito por ser el primero en funcionar a través de síntesis FM, la cual permitía reproducir cualquier instrumento.

Yamaha vio el enorme potencial en la síntesis FM, no solo de cara al mercado de la producción musical sino también en el de los videojuegos, el primer procesador capaz de hacer síntesis FM que diseñaron fue el YM2151 que se utilizo en la recreativa Marble Madness, pero en PC tardaría un tiempo en aparecer, al menos unos cuatro años a través de la Adlib Music Synthetizer primero y la primera Sound Blaster después.

Las primeras tarjetas de sonido para PC

Tarjetas de sonido Adlib

Mientras que la Game Blaster era un quiero y no puedo, la Adlib Music Synthesizer marco un antes y un después, basada en el chip de síntesis FM Yamaha YM3812, ofrecía 9 voces simultáneas con calidad FM y la capacidad de mostrar en cada canal un instrumento distinto, lo cual coloco al PC por encima del resto de plataformas en cuanto a audio que había en el mercado a finales de los 80, solo los Commodore Amiga con el poderoso chip Paula basado en audio PCM mantenían el ritmo.

Sound Blaster Tarjetas de sonido

Pero la tarjeta que marco el antes y después en lo que al hardware de sonido en PC se refiere fue la Sound Blaster de Creative, utilizaba el mismo YM3812 de la Adlib pero añadía hardware adicional para la grabación y reproducción de audio en formato PCM, un puerto para Joysticks que a la vez era una interfaz MIDI. La popularidad de la Sound Blaster fue tal que se convirtió en el estándar de las tarjetas de sonido en el PC durante más de una década, todos y cada uno de los juegos pasaron a ser compatibles con la Sound Blaster y sus variantes.

Tarjetas de sonido con reproducción PCM y la época del CD-ROM

CD-ROM

Hoy en día estamos acostumbrados a tener nuestras canciones en archivos de audio, lo podemos hacer porque la memoria de almacenamiento es sumamente barata, pero en la década de los 80 tanto la RAM como el almacenamiento eran extremadamente caros y esto hacia que el audio no se almacenase en datos sino que incluso la síntesis FM no era otra cosa de como se había de generar el sonido, pero, no se usaban archivos de audio.

Pese a que la síntesis FM podía reproducir cualquier instrumento, tenia el problema que cosas como la voz humana que no deja de ser un tipo de ruido se seguían reproduciendo con generadores de ruido con resultados muy poco convincentes. Eso no fue un problema, hasta que la llegada del CD-ROM dejo claro que el problema del almacenamiento era inexistente, lo que marco el paso al uso del sonido PCM.

Audio PCM

En el caso de la reproducción de audio a través de chips PCM no se le dice a este que vaya variando la frecuencia, sino que convierta los valores que va leyendo de un archivo de datos en señales analógicas a tiempo real. Esto permite la reproducción de todo tipo de sonidos, el más importante de ellos la voz humana, permitiendo la futura reproducción de películas, la implementación de actores en los videojuegos y muchas otras posibilidades que hoy en día vemos como normales.

Con el paso del tiempo fueron apareciendo más y más tarjetas de sonido que ampliaban la cantidad de canales o voces que podían mostrar, la llegada años más tarde de los puertos PCI mejoro enormemente la calidad de sonido de las muestras que paso de ser de 16 bits a los 32 bits,

Sound Blaster PCI

Con el tiempo la Ley de Moore hizo su efecto, permitió hacer versiones cada vez más pequeñas de esas tarjetas de sonido, hasta el punto que con el tiempo se acabaron integrando dentro del chipset de la placa base y años más tarde con el surgimiento de los SoCs dentro de estos como un acelerador más, el término tarjeta de sonido quedo solamente para el mercado profesional y para gamers con una exigencias en este campo muy grandes.

Hoy en día hasta el PC más barato tiene una tarjeta de sonido integrada, la cual reproduce el audio de juegos y películas, pero se ha convertido en una pieza tan minúscula que ocupa una pequeña parte del chipset o del procesador.

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