ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECANICA Y ELÉCTRICA
CABINA DE AUDIO POR INTERNET
(AUDIO STREAMING)
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
P R E S E N T A N
PINEDA ROQUE VICTOR MIGUEL
ROJAS TINAJERO JEANETTE
ASESORES:
ING. LUCERO IVETTE TRINIDAD ÁVILA
ING. JOSÉ JAVIER MUEDANO MENESES
Agradecimiento:
Son muchas las personas especiales a las que me gustaría agradecer, su amistad, apoyo y compañía en las diferentes etapas de mi vida. Algunas se encuentran conmigo otras en mis recuerdos y en mi corazón. Sin importar en donde estén o si alguna vez llegan a leer estas líneas quiero darles las gracias por formar parte de mí, por todo lo que me han brindado y por todos sus buenos deseos porque este gran logro es también de ustedes.
Gracias mamá por todo tu apoyo, por preocuparte por mí, por estar siempre pendiente de mí y de mis hermanos, gracias por tus palabras de aliento, de recordarme que si se pueden hacer las cosas. Te quiero mamá
Papá, es sin duda que sin ti, esfuerzos y sacrificios que has dado por cada uno de nosotros y en este caso por mí no estuvieras leyendo esto. Gracias por cada consejo que me diste por enseñarme a no rendirme nunca. Recuerdo una vez que me dijiste que las cosas buenas nunca caen del cielo y si tienes razón, que todo en este mundo cuesta y este logro es prueba de lo anterior. Gracias por brindarme tu apoyo, te lo agradeceré toda la vida.
Alejandro que te puedo decir sé también que tú lograras este mismo objetivo en unos cuantos años más, sigue adelante y nunca te rindas. Gracias por recordarme el sentido de ser justo con lo que tienes y con las amistades. Tú me has enseñado a no tener miedo y enfrentar los problemas de frente. Sabes que cuentas conmigo.
Brian espero sigas no el mismo camino, no los mismos pasos, pero si el mismo destino que ten por seguro que tú mismo te lo agradecerás. Sabes que puedes contar conmigo. Además de ser tu hermano recuerda que también tienes a un amigo.
Y pues no puede faltar agradarte a ti Jeanette, gracias por estar a mi lado, por tu compañía, tu cariño y amistad. Gracias por estar ahí cuando más lo necesitaba, por tus consejos, por apoyarme en general Gracias por todo Jeanette.
Y pues no acabaría de mencionar a todos gracias a todos por ser parte de mi vida gracias mis tíos , primos, amigos, conocidos que me han apoyado y que gracias a todos soy lo que soy.
Víctor
“Cuanto más alto estemos situados, más humildes debemos ser.”
Marco Tulio Cicerón
Agradecimiento:
Primeramente le agradezco a DIOS por haberme dado la oportunidad de llegar hasta este momento de mi vida, por regalarme una familia tan maravillosa que siempre esta apoyándome.
Con mucho amor principalmente a mis padres, por haberme dado la vida, y que en base de todo su esfuerzo lograron permitirme terminar una carrera, que será fundamental para mi futuro, gracias papás por creer en mí y brindarme toda su confianza, por estar dándome ánimos cuando más lo he necesitado, GRACIAS por todo papás --- ¡Los amo! – y sé que siempre podré confiar en ustedes, esto es sólo una pequeña muestra de regresarles lo que ustedes me han brindado.
A ti, Víctor por haber llegado a mi vida y compartir todo este tiempo conmigo, por tenerme tanta paciencia y apoyarme tanto, en situaciones personales, como escolares, gracias por todo tu amor, comprensión y en verdad que es un gran honor trabajar a lado de un futuro gran ingeniero, ya que a tu lado he aprendido muchas cosas.
A mis profesores por sus enseñanzas, estímulos y consejos ofrecidos a lo largo de mi carrera, que de no haber sido por ellos, no hubiera podido adquirir todos los conocimientos que me brindaron.
Gracias a todos, porque sin ustedes a mi lado no lo hubiera logrado, les agradezco por compartir tantos momentos agradables y tristes, pero siendo estos los que nos hacen crecer como personas y aprender a valorar lo que tenemos.
INDICE
Objetivo General ... viii
Introducción ... ix
Justificación ... x
Capítulo 1Conceptos Teóricos ... 1
1.1. Conceptos acústicos ... 2
1.1.1 Acústica ... 2
1.1.2 Sonido ... 2
1.1.2.1 Características de una onda ... 2
1.1.2.2 Fenómenos de propagación ... 5
1.1.3 Niveles acústicos ... 6
1.1.4 Decibel ... 6
1.1.5 Aislamiento acústico ... 7
1.1.5.1 Ruido ... 8
1.1.5.2 Tipos de ruido ... 8
1.1.5.3 Criterios de Evaluación de ruido de fondo en un recinto. (Curvas NC) ... 9
1.1.6 Acondicionamiento Acústico ... 11
1.1.6.1 Absorción Acústica. ... 12
1.1.6.2 Reverberación ... 13
1.1.6.3 Tiempo de reverberación ... 13
1.1.6.4 Tiempo de reverberación óptimo ... 14
1.2 Conversión Analógico/Digital ... 17
1.2.1 El Audio ... 17
1.2.2 Digitalización de señales de audio ... 17
1.2.3 Digitalización del sonido ... 19
1.2.3.2 Muestreo ... 20
1.2.3.3 Aliasing ... 21
1.2.3.4 Cuantización ... 21
1.2.3.5 Codificación ... 22
1.2.4 Transformada Rápida de Fourier (TRF) ó Fast Fourier Transform ... 23
1.2.5 Ventajas del formato digital frente al analógico ... 23
1.3 Transmisión vía internet... 24
1.3.1 Internet ... 24
1.3.2 Tecnología y velocidad de Ethernet ... 25
1.3.2.1 Ethernet IEEE 802.3 ... 26
1.3.3 Radio por internet ... 26
1.3.4 Tecnología “Audio Streaming” ... 27
1.3.5 El Streaming ... 27
1.3.5.1 Componentes ... 28
1.3.5.2 Funcionamiento del Streaming ... 30
1.3.5.3 Programas de Streaming ... 31
1.3.5.4 Servidores de Streaming ... 31
1.4 Transferencia de información ... 32
1.4.1 Redes y transferencias de archivos ... 32
1.4.2 Redes de Computadoras ... 33
1.4.3 El Modelo OSI ... 34
1.4.3.1 Capa Física ... 35
1.4.3.2 Capa de Enlace de datos ... 35
1.4.3.3 Capa de Red ... 36
1.4.3.3.1 Direcciones IP ... 36
1.4.3.6 Capa de Sesión ... 38
1.4.3.6. Capa de Presentación ... 38
1.4.3.7. Capa de Aplicación ... 38
Capítulo 2 Ubicación y propuesta de la Cabina de Audio Streaming ... 39
2.1 Localización de la Cabina de Audio Streaming ... 40
2.2 Identificación del problema ... 44
2.3 Ventajas al usar Audio Streaming ... 44
2.4 Niveles de ruido en condiciones iniciales ... 44
Capítulo 3 Diseño de la Cabina de Audio Streaming ... 47
3.1. Diseño de la cabina ... 48
3.2 Aislamiento ... 49
3.3 Acondicionamiento ... 53
3.4 Transmisión del audio streaming ... 63
3.5 Recepción de audio streaming ... 72
3.6 Análisis de la señal al Tx y Rx con Audio Streaming ... 73
Capítulo 4 Prácticas Propuestas ... 81
4.1 Práctica 1: Creación de archivos de audio ... 82
4.1 Práctica 2: Creación y transmisión del audio por medio del Streaming ... 94
4.2 Encuesta ... 120
Costos ... 125
Conclusión. ... 127
Bibliografía ... 128
Anexos... 129
Objetivo General
Introducción
El cambio social y el desarrollo tecnológico durante la década de los noventa, han transformado la mayor parte de los ámbitos de la vida cotidiana, desde el trabajo al ocio, pasando por las formas de relacionarse y los modelos de gestión
La digitalización y comprensión de la información permite soñar con una nueva radio. Analizar la evolución de la radio desde sus orígenes hasta la actualidad, obliga a mirar hacia atrás y observar los cambios que han ocurrido en la comunicación social y el papel que ha desempeñado históricamente la innovación tecnológica.
Actualmente la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica – Unidad Zacatenco, no cuenta con los medios necesarios para el uso de la tecnología Streaming, por lo que se
propone implementar una cabina de audio por internet “Audio Streaming”, en la que se
llevarán a cabo pruebas de transmisión y recepción de diferentes tipos de señales.
Con la siguiente tesis se pretende por un lado, implementar la cabina de audio Streaming dentro del estudio de grabación de la ESIME Zacatenco y por otro lado, se propone el acondicionamiento acústico; así como el hardware y software para utilizar en la cabina de Audio Streaming.
De igual forma se describe el procedimiento y la forma en que se realiza la transmisión y recepción del Audio Streaming analizando diferentes formatos de audio, para identificar las características de cada una de ellos, así como las pérdidas que se presentan en el momento en que viaja la información por medio de internet.
Complementar el estudio de grabación, con la cabina y por otro dar una propuesta para poder llevar a cabo lo antes mencionado, describiendo dentro de los siguientes capítulos el procedimiento y forma de hacer la transmisión y recepción.
De igual forma se proponen dos prácticas las cuales serán realizadas por alumnos de la especialidad de acústica de próximas generaciones y de esta forma llevar a cabo el estudio del Streaming
Justificación
Este proyecto pretende complementar el aprendizaje de las generaciones futuras
proponiendo una “cabina de audio Streaming” dentro del estudio de grabación en la
Capítulo 1
1.1. Conceptos acústicos
1.1.1 Acústica
Acústica es la ciencia que estudia la generación, transmisión y recepción de energía en la forma de ondas vibraciones en la materia. El fenómeno acústico más común es la percepción del sonido, tanto en el intervalo de la audición humana (20 Hz a 20 KHz) como en las frecuencias ultrasónicas (frecuencias superiores a los 20 KHz) e infrasónicas (frecuencias inferiores a los 20 Hz).
1.1.2 Sonido
Se puede definir el sonido como la vibración mecánica que se propaga a través de un medio material elástico y denso, que es capaz de producir una sensación auditiva.
Figura 1. 1 Sonido
1.1.2.1 Características de una onda
Generalmente se utilizan cuatro cualidades subjetivas para describir un sonido musical:
Figura 1. 2 Intensidad del sonido
Sonoridad: Es la sensación auditiva que permite calificar los sonidos de fuertes y débiles
Tono: Cualidad del sonido que permite distinguir entre los graves y los agudos. La magnitud física que está asociada al tono es la frecuencia. Los sonidos percibidos como graves corresponden a frecuencias bajas, mientras que los agudos son debido a frecuencias altas.
Figura 1. 3 Tono del sonido
Figura 1. 4 Tono del sonido
Duración: Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc.
Figura 1. 5 Duración del sonido
Cada uno de las características del sonido depende de uno o más parámetros físicos que pueden ser medidos, como lo son:
Amplitud: Indica la magnitud de las variaciones de presión. Cuanto mayor sea este valor mas fuerte será la sensación de sonido que se percibe. Debido a que el rango de amplitudes que el oído es capaz de detectar es muy amplio, se utiliza una escala logarítmica o 'comprimida', cuya unidad es el decibel (dB) para facilitar su valoración Frecuencia: Número de ciclos producidos por un objeto oscilante que ocurren en un
segundo y se mide en Hertz (Hz)
Longitud de onda : Es la distancia recorrida por una onda en un ciclo completo. Ya que se habló de frecuencia del sonido y de velocidad del sonido es posible hablar de longitud de onda, ya que estas tres guardan una relación y esto se observa mediante la siguiente expresión:
Ec. 1
Donde:
c = velocidad del sonido. f= frecuencia del sonido,
1.1.2.2 Fenómenos de propagación
Reflexión: La onda sonora se reflejará siempre que encuentre en su trayecto una discontinuidad o un cambio de medio. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
Refracción: Cuando la onda sonora pasa de un medio a otro cambia la dirección de propagación en la frontera que separa a los dos medios.
Difracción: Cuando las ondas sonoras encuentran un obstáculo, se difundirán alrededor de los lados del obstáculo, Si la longitud de onda es mayor que la longitud del obstáculo, entonces la onda sonora pasará como si el obstáculo no existiera.
Atenuación: Se presenta cuando hay una pérdida de energía debido a la oposición del medio a la propagación de la energía acústica.
Absorción: Disipación de energía en forma de calor, que ocurre cuando una onda sonora incide en una superficie dada, En el caso de que exista una pérdida de energía cuando la onda sonora se propaga en algún medio (por lo general el aire), ésta pérdida también es conocida como absorción, de aquí el concepto de "absorción del aire”,
Interferencia: Se presenta cuando se superponen dos o más ondas. Se presenta la interferencia destructiva en los puntos en donde las ondas se encuentran en oposición de fase y la interferencia constructiva en los puntos en donde las ondas se encuentran en fase.
1.1.3 Niveles acústicos
Aunque la magnitud para estudiar los fenómenos sonoros sea la presión o la intensidad acústica, es común describirlos como niveles acústicos, los cuales se basan en escala logarítmica, como se puede ver en la figura 1.6, el rango de la escala lineal es muy grande, mientras que la escala logarítmica comprime el intervalo de valores, debido a que el oído humano responde de forma logarítmica.
Por definición, el nivel es el logaritmo de la razón de una cantidad dada respecto de una cantidad de referencia del mismo tipo, la escala logarítmica de uso más general para
describir “niveles de sonido”, es la escala de decibeles.
Figura 1. 6 Niveles de presión Acústica
1.1.4 Decibel
El decibel es una aplicación usada para medir la intensidad relativa de los sonidos. Es aproximadamente igual al menor cambio en la sonoridad que puede percibir un oído humano agudo. El número de decibeles que corresponde a esta relación es 10 veces el logaritmo (de base 10) de la razón de las dos cantidades.
[image:18.612.215.414.285.498.2]En donde:
Curva A (dBA): Sonidos de intensidad baja, mide la respuesta del oído, ante un sonido de intensidad baja. Es la más semejante a la percepción logarítmica del oído humano, aunque los estudios de psicoacústica modernos cuestionan esta afirmación. Se utiliza para establecer el nivel de contaminación acústica y el riesgo que sufre el hombre al ser expuesto a la misma. Por ello, es la curva que se utiliza a la hora de legislar.
Curva B (dBB): Sonidos de intensidades medias, su función era medir la respuesta del oído ante intensidades medias. Como no tiene demasiadas aplicaciones prácticas es una de las menos utilizadas. Muchos sonómetros no la contemplan.
Curva C (dBC): Sonidos de gran intensidad y más graves, mide la respuesta del oído ante sonidos de gran intensidad. Es tanto, o más empleada que la curva A la hora de medir los niveles de contaminación acústica.
Gráfica 1. 1 Curvas de ponderación A, B, C
1.1.5 Aislamiento acústico
El aislamiento acústico se refiere al conjunto de materiales, técnicas, tecnologías desarrolladas para aislar o atenuar el nivel sonoro en un determinado espacio.
acústica sobre un elemento constructivo, una parte de la energía se refleja, otra se absorbe y otra se transmite al otro lado. El aislamiento que ofrece el elemento es la diferencia entre la energía incidente y la energía transmitida, es decir, equivale a la suma de la parte reflejada y la parte absorbida.
1.1.5.1 Ruido
Se conoce de esta forma a cualquier sonido no deseado que puede interferir la recepción de un sonido.
Así, el ruido acústico es aquel ruido producido por la mezcla de las ondas sonoras de distintas frecuencias y distintas amplitudes. La mezcla se produce a diferentes niveles ya que se conjugan tanto las frecuencias fundamentales como los armónicos que las acompañan. La representación gráfica de este ruido es una onda sin forma, aunque también hay ruidos generados para realizar mediciones y que cuentan con formas de onda mas definidas.
1.1.5.2 Tipos de ruido
Ruido blanco: Es un ruido aleatorio que posee la misma amplitud a lo largo de toda la banda de frecuencias del espectro visible, el ruido blanco deriva su nombre de contener también todas las frecuencias.
Figura 1. 7 Ruido Blanco
sonido de ambiente. Es un ruido inherente a un recinto en ausencia de fuentes de ruido externas.
Ruido rosa: Este ruido es una señal o un proceso con un espectro de frecuencias tal que su densidad espectral de potencia es proporcional al reciproco de su frecuencia. Su contenido de energía por frecuencia disminuye en 3dB por octava. Esto hace que cada octava contenga la misma energía total.
Figura 1. 8 Ruido Rosa
Este tipo de ruido se asocia a los ruidos que escuchamos en forma habitual en una vivienda (televisión, música, conversaciones en voz alta)
1.1.5.3 Criterios de Evaluación de ruido de fondo en un recinto. (Curvas NC)
El criterio NC fue establecido en 1957 por Leo Beranek con el que se pretendió originalmente relacionar el espectro de un medio con una perturbación que producía la comunicación oral, teniendo en cuenta los niveles de interferencia de la palabra y los niveles de sonoridad.
El criterio de Ruido (NC) determina la comparación de los niveles de sonido en bandas de octava, medidos en un recinto ocupado. Dichas curvas consideran la respuesta en frecuencia del oído humano más permisivas en cuanto niveles de presión sonora para bajas frecuencias, y en contraparte, menos permisivas a medida que la frecuencia aumenta.
Las curvas NC son utilizadas de forma generalizada para establecer los niveles de ruido máximos recomendables para diferentes tipos de recintos en función de su aplicación (oficinas, salas de conferencias, teatros, salas de conciertos, etc.).
Se dice que un recinto cumple una determinada especificación NC (por ejemplo: NC- 20) cuando los niveles de ruido de fondo, medidos en cada una de dichas bandas de octava, están por debajo de la curva NC correspondiente.
Las curvas NC siguen de forma aproximada la respuesta del oído humano en función de la frecuencia. Ello significa que, para una determinada curva NC, los niveles máximos permitidos a bajas frecuencias (sonidos graves) son siempre más elevados que los correspondientes a frecuencias altas (sonidos agudos), ya que el oído es menos sensible a medida que la frecuencia considerada es menor.
Gráfica 1. 2 Curvas NC
En la tabla 1.1 se muestran las curvas NC recomendadas para diferentes tipos de recintos, junto con su equivalencia en dBA.
TIPOS DE RECINTOS RECOMENDADA CURVA NC EQUIVALENCIA EN dBA
Estudios de grabación 15 28
Salas de conciertos y teatros 15-25 28-38
Hoteles (habitaciones individuales) 20-30 33-42
Salas de conferencias / Aulas 20-30 33-32
Despachos de oficinas / Bibliotecas 30-35 42-46
Salón de usos múltiples 35-40 46-50
Restaurantes 35-40 46-50
Salas de ordenadores 35-45 46-55
Cafeterías 40-45 50-55
Polideportivos 40-50 50-60
Talleres (maquinaria ligera) 45-55 55-65
Talleres (maquinaria pesada) 50-65 60-75
Tabla 1. 1 Valores recomendados del tiempo de reverberación
1.1.6 Acondicionamiento Acústico
El objetivo del acondicionamiento acústico es conseguir una propagación adecuada, fiel y funcional del sonido en un recinto definiendo las formas y revestimientos de las superficies interiores.
1.1.6.1 Absorción Acústica.
La absorción en acústica, es el cambio de energía sonora a energía calorífica. El estudio de la absorción acústica se aplica, por lo general, en el interior del recinto. En espacios abiertos el sonido se atenúa a medida que aumenta la distancia de la fuente.
El coeficiente de absorción
es la porción de energía sonora que es absorbida en cualquier superficie. Tiene usualmente un valor entre 0 y 1, y varía con la frecuencia y el ángulo de incidencia del sonido.Usando el modelo de rayos, el cual supone que el sonido sale de la fuente a lo largo de rayos divergentes y en cada choque con las fronteras del recinto los rayos son parcialmente absorbidos y reflejados, el coeficiente de absorción a puede definirsecomo:
Ec. 2
El coeficiente de absorción representa la porción de la energía acústica que se pierde hacia el espacio de la fuente. Si el coeficiente de absorción es 0, no se pierde energía y todo el sonido permanece en el espacio de la fuente. A medida que el coeficiente se aproxima a 1, tanto más se pierde la energía hacia el espacio de la fuente,
La absorción de una superficie (A) se obtiene multiplicando el área de la superficie (S), por su respectivo coeficiente de absorción
:Ec. 3
La absorción total de las superficies de mi recinto está dada por:
Ec. 4
1.1.6.2 Reverberación
Es el fenómeno acústico de reflexión que se produce en un recinto cuando un frente de onda o campo directo incide contra las paredes, suelo y techo del mismo. El conjunto de dichas reflexiones constituye lo que se denomina campo reverberante. El parámetro que permite cuantificar el grado de reverberación de una sala es el llamado tiempo de reverberación (TR), siendo el período de tiempo en segundos que transcurre desde que se desactiva la fuente excitadora del campo directo hasta que el nivel de presión sonora ha descendido 60 dB con respecto a su valor inicial. La determinación teórica del TR permite relacionar dicho indicador con los parámetros dimensionales y de absorción de cualquier recinto. La expresión más conocida y utilizada es la fórmula de Sabine Ec. 5.
1.1.6.3 Tiempo de reverberación
Con el fin de poder cuantificar la reverberación de un recinto, se define como tiempo de reverberación (TR), a una frecuencia determinada, como el tiempo (en segundos) que transcurre desde que la fuente emisora se detiene hasta el momento en que el nivel de presión sonora SPL cae 60dB con respecto a su valor inicial.
Un recinto con un TR grande se denomina “vivo” (nave industrial, iglesia, etc.), mientras que el TR es pequeño recibe el nombre de recinto “apagado” o “sordo” (locutor, estudio de
grabación, etc.)
Por lo general, el TR varía con la frecuencia, tendiendo a disminuir a medida que esta aumenta. Ello es debido, en parte a las características de mayor absorción con la frecuencia de los materiales comúnmente empleados como revestimientos, así como a la absorción del aire, especialmente manifiesta en recintos grandes y a altas frecuencias.
En algunas publicaciones se suele representar también este valor con el símbolo TR60 (tiempo de reverberación), seguida por la referencia a los 60 dB. Otra abreviatura es T60.
La propiedad anterior se puede expresar por medio de una fórmula, denominada fórmula de Sabine, en honor al físico norteamericano. Según dicha fórmula el tiempo de reverberación T puede calcularse como:
Ec. 5
Donde
V: Volumen de la habitación en m3
S: Es el área de su superficie interior total en m2
Es el coeficiente de absorción sonora, ya definido como la fracción de la energía sonora incidente que es absorbida por las superficies de la habitación.
En general, los recintos están formados por diversos materiales, cuyos coeficientes de absorción no tienen por qué ser iguales. Si una sala tiene una parte S1 de su superficie con coeficiente 1, otra parte S2 con coeficiente 2 y por último una parte Sn con coeficiente n,
entonces
Ec. 6
1.1.6.4 Tiempo de reverberación óptimo
El valor óptimo del tiempo de reverberación depende del uso que tenga la sala. Si el tiempo de reverberación es largo, todos los sonidos individuales sonarán simultáneamente, por lo que se debe conseguir un compromiso entre aquellos valores que nos dan claridad por un lado y suficiente nivel sonoro por otro. En salas utilizadas para conferencias, la claridad es primordial, y deben situarse suficientes elementos absorbentes para disminuir el tiempo de reverberación lo más posible. En estos casos, si el nivel de intensidad es bajo, es mejor instalar amplificación eléctrica. Sin embargo, en el caso de las salas dedicadas a escuchar música, puede alargarse el tiempo de reverberación, consiguiendo de esta forma una buena intensidad sonora.
Gráfica 1. 4: Tiempos de reverberación óptimos.1
El tiempo de reverberación es el principal criterio para evaluar el comportamiento acústico de un recinto, aunque no el único. En función del empleo que tenga un local, deberá ser el valor de su tiempo de reverberación, así como su variación en función de la frecuencia considerando que las curvas de la gráfica 1.4 corresponden a recintos con buena acústica a frecuencias medias:
1. Música religiosa
2. Salas de concierto para música orquestal
3. Salas de concierto para música ligera 4. Estudios de concierto
5. Salas de baile
6. Teatros de opera
7. Auditorios para la palabra 8. Cines y salas de conferencia 9. Estudios de grabación 10. Estudios de radio
1
Se empleará el TR óptimo en las frecuencias centrales de banda de octava (125 - 4000Hz) para realizar el diseño acústico, ya que en la literatura técnica y las hojas de especificaciones de materiales, los coeficientes de absorción están diseñadas para cada frecuencia.
Para obtener los tiempos de reverberación óptimos de las frecuencias restantes: 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz, se utilizará la gráfica 1.5 que Kinsler propone, en donde bosquejan los comportamientos deseados para los tiempos de reverberación en función de la frecuencia para los casos de lenguaje música.
Gráfica 1. 5 Límites relativos para el TR para música y discursos. Según Kinsler 2
La tabla 1.2 muestra los valores del TR óptimo para cada frecuencia realizando la multiplicación del TRóptimo a 500Hz por los factores obtenidos en la gráfica 1.5.
Frecuencia
Hz 125 250 500 1000 2000 4000
Factor 1.24 1.1 1 0.9 0.87 0.85
TR óptimo (s) 0.026 0.029 0.032 0.035 0.037 0.038
Tabla 1. 2 TR óptimos permitidos para cada banda de frecuencia
Para evaluar si los resultados del diseño son aceptables, Knudsen propone una tolerancia del en el valor del TR óptimo en el intervalo de frecuencias de 125 a 4000 Hz.
2
1.2 Conversión Analógico/Digital
1.2.1 El Audio
Es la tensión eléctrica o magnética proporcional a un sonido, se genera por medio de
elementos “transductores” como lo son los micrófonos y suele estar acompañado de
variados pasos y procesos para su tratamiento, almacenamiento y reproducción.
1.2.2 Digitalización de señales de audio
En un sistema analógico la información sonora está contenida en las infinitas variaciones de algún parámetro continuo, tal como la tensión o la intensidad de flujo magnético. Un determinado parámetro puede ser una exacta representación del original solamente si el proceso de conversión es lineal, por lo que la señal de audio analógica inevitablemente sufre degradaciones, dependiendo del número de etapas o procesos por los que dicha señal atraviesa.
En un sistema de audio digital, la señal es discreta en función del tiempo y en función de la amplitud ya que la información se encuentra en forma binaria, las señales enviadas tienen solamente dos estados y cambian en determinados momentos de acuerdo con una señal de reloj estable.
Figura 1. 9 Sistema Analógico Digital y Digital Analógico.
En la tabla 1.3 se muestran las ventajas y desventajas de una señal digital.
Ventajas Desventajas
Cuando una señal digital es atenuada o experimenta perturbaciones leves, puede ser reconstruida y amplificada mediante sistemas de regeneración de señales.
Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, que se utilizan cuando la señal llega al receptor; entonces comprueban la señal, primero para detectar algún error, y algunos sistemas, pueden luego corregir alguno o todos los errores detectados previamente.
Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es fácilmente realizable a través de cualquier software de edición o procesamiento de señal.
La señal digital permite la multigeneración infinita sin pérdidas de calidad.
Es posible aplicar técnicas de compresión de datos sin pérdidas o técnicas de compresión con pérdidas basados en la codificación.
Se necesita una conversión analógica-digital previa y una decodificación posterior, en el momento de la recepción.
Si no se emplean un número suficientes de niveles de cuantificación en el proceso de digitalización, la relación señal a ruido resultante se reducirá con relación a la de la señal analógica original que se cuantificó.
Es necesario emplear siempre un filtro activo analógico pasa bajo sobre la señal a muestrear con objeto de evitar el fenómeno conocido como aliasing, que podría hacer que componentes de frecuencia fuera de la banda de interés quedaran registrados como componentes falsos de frecuencia dentro de la banda de interés.
Es necesario aplicar un filtro activo analógico del mismo tipo (pasa bajo) conocido como filtro de reconstrucción durante la reconstrucción de la señal en la posterior conversión D/A, para que dicho filtro sea de fase lineal en la banda de interés, siempre se debe dejar un margen práctico desde la frecuencia de Nyquist.
1.2.3 Digitalización del sonido
Las vibraciones sonoras pueden ser representadas como señales electrónicas a través de algunos dispositivos, que convierte estas vibraciones en una señal de voltaje o tensión dependiente del tiempo. El resultado de la conversión se denomina señal analógica.
Las señales analógicas son continuas en el sentido en que consisten en un continuo de valores.
Una señal analógica puede grabarse en una cinta magnética mediante tecnología electromagnética. Con el fin de reproducir este sonido grabado, la señal es escaneada y enviada a un altavoz que reproduce las vibraciones del sonido en el aire, los sintetizadores analógicos tienen la función básica de crear sonidos desde cero utilizando dispositivos electrónicos capaces de producir este tipo de señales adecuadas para la vibración de los altavoces. Por lo tanto, las señales analógicas pueden ser manipuladas, grabadas y amplificadas mediante técnicas analógicas.
Figura 1. 10 Cadena de reproducción de audio analógico
Figura 1. 11 Pasos para convertir de Analógico/Digital
1.2.3.1 Frecuencia de muestreo (Frecuencia de Nyquist)
Se denomina frecuencia de Nyquist a la frecuencia más alta que se puede capturar con una determinada frecuencia de muestreo fm
Ec. 7
La frecuencia de muestreo (fs) define el número de muestras por unidad de tiempo, tomada
de una señal contínua para hacer una señal discreta.
En el dominio del tiempo, la unidad de frecuencia de muestreo de las señales es el Hz (segundo inversa, , s-1), a veces señalado como (muestras por segundo). La inversa de la frecuencia de muestreo es el período de muestreo o intervalo de muestreo, que es el tiempo entre las muestras.
1.2.3.2 Muestreo
El bloque de muestreo funciona midiendo la amplitud de la señal contínua a intervalos de igual duración. Cada valor que se mide se denomina muestra (sample) de la señal. Esto matemáticamente se puede expresar de la siguiente manera: muestrear una señal es tomar valores de una señal continua x(t) a determinados instantes de tiempo:
La distancia temporal o el intervalo de tiempo que hay entre dos muestras consecutivas se denominan período de muestreo, y se mide en segundos. Su inversa se denomina frecuencia de muestreo o sampling rate, y se mide en ciclos por segundo o Hz.
Ec. 9
Es importante muestrear la señal lo suficientemente rápido como para capturar toda la información. El teorema de muestreo, o teorema de Nyquist, demuestra que para representar adecuadamente una sinusoide es necesario tener al menos dos muestras por cada ciclo de la sinusoide. Por tanto, para representar adecuadamente un sonido, la frecuencia de muestreo fm tiene que ser mayor, como mínimo, del doble de la frecuencia más alta
contenida en la señal:
Ec. 10
1.2.3.3 Aliasing
Una onda compleja puede componerse de sinusoides a frecuencias muy altas, las cuales oscilan tan rápidamente que no son representadas correctamente por las muestras de la señal, al estar éstas demasiado espaciadas entre sí. A estos fenómenos se le denomina Aliasing, y ocurre cuando la señal que se muestrea tiene componentes de frecuencia que son mayores que la mitad de la frecuencias de muestreo o frecuencia de Nyquist. Para estas frecuencias no se cumple el teorema de muestreo y se produce, por lo tanto, este fenómeno.
Ec. 11
1.2.3.4 Cuantización
Una vez la señal muestreada nos encontramos con un conjunto de muestras o de valores contínuos de la amplitud de la señal. La cuantización se realiza al limitar los posibles
valores de amplitud de una señal, definiendo una serie discreta (no continua) de valores
posibles.
de un convertidor se mide en número de bits de la palabra que utiliza, y un convertidor de n bits de resolución cuantizará a 2n valores de la señal.
Gráfica 1. 6 Señal Cuantizada
1.2.3.5
Codificación
El proceso de codificación consiste en asignar un código binario o conjunto de bits a
cada uno de los valores posibles de las muestras de la señal. Hay muchas posibilidades de
realizar este proceso de codificación. Se denomina códec (abreviatura para codificador/decodificador) es el código específico que se utiliza para codificar y decodificar
datos.
El códec incluye parámetros referentes a todo el proceso de digitalización, indicando cómo se tiene que realizar el proceso de conversión:
a) Número de canales: monoaural, binaural o multicanal. b) Frecuencia de muestreo.
e) Pérdida: algunos codec’s realizan una compresión del sonido, y por tanto eliminan cierta cantidad de información, y el sonido resultante puede tener algunas pérdidas.
1.2.4 Transformada Rápida de Fourier (TRF) ó Fast Fourier Transform
La FFT es la abreviatura de un eficiente algoritmo que permite calcular la transformada de Fourier discreta (DFT) y su inversa. Es de gran importancia en una amplia variedad de aplicaciones, desde el tratamiento digital de señales y filtrado digital en general a la resolución de ecuaciones en derivadas parciales o los algoritmos de multiplicación rápida de grandes enteros. El algoritmo pone algunas limitaciones en la señal y en el espectro resultante. Por ejemplo: la señal de la que se tomaron muestras y que se va a transformar debe consistir de un número de muestras igual a una potencia de dos. La mayoría de los analizadores TRF permiten la transformación de 512, 1024, 2048 o 4096 muestras. El rango de frecuencias cubierto por el análisis TRF depende de la cantidad de muestras recogidas y de la proporción de muestreo.
Las aplicaciones de la transformada rápida de Fourier son múltiples. Es la base de muchas operaciones fundamentales del procesamiento de señales, donde tiene amplia utilización. Además, proporciona un medio oportuno para mejorar el rendimiento de los algoritmos para un conjunto de problemas aritméticos comunes
1.2.5 Ventajas del formato digital frente al analógico
La principal ventaja del formato digital frente al analógico es la posibilidad de repetición. Una vez digitalizado, el sonido puede reproducirse y copiarse exactamente sin pérdida de calidad alguna. Esto no ocurre en el formato analógico, en el que existen pérdidas debido al ruido de reproducción que se van acumulando con las copias.
Figura 1. 12 a) Señal analógica representando una serie de bits (0100111101011…), b) Señal con
ruido de fondo (canal, ondas interferentes, ruido del soporte, etc). c) Regeneración de la señal digital, d) Señal reconstruida.
1.3 Transmisión vía internet
1.3.1 Internet
Internet es una colección mundial de redes interconectadas que permite la transmisión de datos de diversos usuarios.
[image:36.612.177.448.86.302.2]El Internet es una red de conmutación de paquetes. Un usuario envía información a una red local, que es controlado por un servidor central. En el servidor, el Protocolo de Control de Transmisión (TCP) analiza el mensaje, colocándolo en los paquetes de acuerdo con el protocolo de Internet, con la dirección de cada paquete. La red envía los paquetes a un equipo enrutador que dice la dirección y envía los paquetes a través de líneas de datos a otros routers, cada uno para determinar el mejor camino por cual viajar para llegar a la dirección.
1.3.2 Tecnología y velocidad de Ethernet
Ethernet es una especie de red de computadora utilizado para conectar las computadoras personales, impresoras, discos duros, y otros equipos a través de cable coaxial, par trenzado y fibra óptica. Ethernet utiliza la transmisión asíncrona y la detección de colisiones. Las velocidades de bits siguientes se utilizan con frecuencia
Tecnología Velocidad de
transmisión Medio
Distancia
máxima Topología Física
Topología Lógica
10Base2 10 Mbps Coaxial 185 m Estrella (Hub o
Switch) (Conector T) Bus 10BaseT 10 Mbps Par Trenzado 100 m Estrella (Hub o
Switch) Bus
10BaseF 10 Mbps Fibra óptica 2000 m Estrella (Hub o
Switch) Bus
100BaseT4 100Mbps Par Trenzado (cat
3UTP) 100 m
Estrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex
(switch) Bus
100BaseTX 100Mbps Par Trenzado (cat 5
UTP) 100 m
Estrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex
(switch) Bus
100BaseFX 100Mbps Fibra óptica 2000 m No permite el uso de hubs 1000BaseT 1000Mbps 4 pares trenzado
(cat 5e, 6, 6A (UTP ) 100 m Estrella. Full Duplex (switch) Bus 1000BaseSX 1000Mbps Fibra óptica
(multimodo) 550 m Estrella. Full Duplex (switch) Estrella
1000BaseLX 1000Mbps Fibra óptica
(monomodo) 5000 m Estrella. Full Duplex (switch)
Tabla 1. 4 Tecnologías Ethernet
Las tecnologías Ethernet que existen se diferencian en:
Velocidad de transmisión: Velocidad a la que transmite la tecnología.
Longitud máxima: Distancia máxima que puede haber entre dos nodos adyacentes (sin estaciones repetidoras).
Topología: Determina la forma física de la red. Bus si se usan conectores T (hoy sólo usados con las tecnologías más antiguas) y estrella si se usan hubs (estrella de difusión) o switches (estrella conmutada).
1.3.2.1 Ethernet IEEE 802.3
Ethernet consiguió situarse como el principal protocolo del nivel de enlace. Ethernet 10Base2 consiguió, ya en la década de los 90s, una gran aceptación en el sector. Hoy por hoy, 10Base2 se considera como una "tecnología de legado" respecto a 100BaseT. Los fabricantes ya han desarrollado adaptadores capaces de trabajar tanto con la tecnología 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una mejor adaptación y transición.
Preámbulo (7 bytes) Inicio (1 byte) Dirección Destino
(2 o 6 bytes)
Dirección Origen
(2 o 6 bytes) Long. De datos (2 bytes) Datos (0 -1500 bytes) Relleno (0 – 46 bytes)
CRC (4 bytes)
Tabla 1. 5 Formato de la trama IEEE 802.3.
1.3.3 Radio por internet
El cambio social y el desarrollo tecnológico durante la década de los noventa, han transformado la mayor parte de los ámbitos de la vida cotidiana, desde el trabajo al ocio, pasando por las formas de relacionarse y los modelos de gestión.
La digitalización y comprensión de la información permite soñar con una nueva radio. Analizar la evolución de la radio desde sus orígenes hasta la actualidad, obliga a mirar hacia atrás y observar los cambios que han ocurrido en la comunicación social y el papel que ha desempeñado históricamente la innovación tecnológica.
El crecimiento económico y la competitividad vienen de la mano de Internet y de sus aplicaciones, por lo que la radio debe de incluirse en ellos, como un servicio interactivo.
adaptarse a estos cambios sin dejarse perder en la red, y sin perder las señales de identidad, que comienzan en la información local.
1.3.4 Tecnología
“
Audio Streaming
”
Esta tecnología consiste en utilizar los medios existentes que ofrece Internet, y utilizar sus protocolos de comunicación, para enviar paquetes de información por medio de un emisor, así mismo por medio de un software cliente receptor, poder escuchar y obtener el contenido de la radio.
El salto de las redes viene inducido por la introducción de tres vectores de desarrollo: la implementación de redes de fibra óptica, (que mejora la velocidad y el ancho de banda), la digitalización de la información (voz, imagen y texto), y la compresión de las mismas.
El desarrollo de estos tres aspectos permite la manipulación, almacenamiento y transporte a una gran velocidad, aportando unas potencialidades impensables en la era analógica. La creciente integración de servicios de telecomunicaciones ha trastocado el servicio universal que tradicionalmente se venía prestando con el teléfono y la radio común.
El incremento de la potencia de emisión, unificación de servicios en un mismo medio, hardware y software de compresión, son estudios que se siguen realizando por los estudiosos de cada tema, lo que conllevará a mejores tecnologías, accesibles y a bajos costos.
1.3.5 El Streaming
La palabra 'Stream' significa 'chorro' o 'flujo' que se refiere a la descarga de un fichero que no tiene principio ni final, el streaming es la distribución de multimedia a través de una red de computadoras de manera que el usuario consume el producto al mismo tiempo que se descarga. La palabra streaming se refiere a una corriente continua (sin interrupción). Este tipo de tecnología funciona mediante un búfer de datos que va almacenando lo que se va descargando para luego mostrarse al usuario. Esto se contrapone al mecanismo de descarga de archivos, que requiere que el usuario descargue los archivos por completo para poder acceder a ellos.
necesariamente implicaba tener que descargar completamente el "archivo contenedor" al disco duro local. Como los archivos de audio tienden a ser enormes, su descarga y acceso como paquetes completos se vuelve una operación muy lenta.
Sin embargo, con la tecnología del streaming un archivo puede ser descargado y reproducido al mismo tiempo, con lo que el tiempo de espera es mínimo.
El streaming requiere una conexión por lo menos de igual ancho de banda que la tasa de transmisión del servicio. El streaming de video se popularizó a fines de la década de 2000, cuando el ancho de banda se hizo lo suficientemente barato para gran parte de la población.
Algunas de las ventajas al usar Audio Streaming
1. Fácil de instalar y configurar, ya que no requiere tener conocimientos avanzados para su uso y configuración.
2. El usuario decide con qué programa reproductor de audio escuchar su emisión de audio (compatible con los sistemas operativos Windows, Mac y Linux, los reproductores Windows Media, Amarok de Unix y Mac, Quick Time, Winamp, Real Player, las consolas de videojuegos XboX y en breve para Wii y Playstation, incluso acceso desde móviles de última generación). Todo ello, dentro de la misma emisión, sin instalaciones adicionales, limitaciones o sobrecostes.
3. Más usuarios conectados en simultáneo.
4. Mayor calidad de emisión, sin cortes y sin ruidos. 5. Menor tiempo de conexión.
6. Mejores servicios a sus oyentes
1.3.5.1 Componentes
Para poder proporcionar un acceso claro, convincente, contínuo y sin interrupciones ni cambios, el streaming se apoya en las siguientes tecnologías:
Codec’s: Es la abreviatura de codificador-decodificador. Describe una especificación
estas operaciones, son usados a menudo en videoconferencias y emisiones de medios de comunicación
Códec AAC MP3 Vorbis
(Ogg) WMA
Tipo de compresión
Con pérdidas,
Híbrido Con pérdidas
Con pérdidas
Con pérdidas, Sin pérdidas Frecuencia de
muestreo 8kHz a 192kHz
8, 11.025, 12, 16, 22.05, 24, 32, 44.1, 48kHz
1Hz a 200kHz
8, 11.025, 12, 16, 22.05, 32, 44.1, 48, 96kHz
Tasa de bits 8-529Kbps (estéreo)
8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320
Kbps
Variable 4-768kbps / variable (sin pérdidas)
Bits por
muestra Cualquiera Cualquiera Cualquiera
16, 24 (modo sin pérdidas) / Cualquiera
(modo con pérdidas)
CBR Si Si Si Si
VBR Si Si Si Si
Multicanal hasta 28
canales No
hasta 255 canales
hasta 8 canales (WMA Professional) / hasta 6
canales (WMA sin pérdidas)
Tabla 1. 6 Características de algunos codec’s
Protocolos Ligeros: UDP y RTSP (los protocolos empleados por algunas tecnologías de "streaming") hacen que las entregas de paquetes de datos desde el servidor a quien reproduce el archivo se hagan con una velocidad mucho mayor que la que se obtiene por TCP y HTTP. Esta eficiencia es alcanzada por una modalidad que favorece el flujo contínuo de paquetes de datos. Cuando TCP y HTTP sufren un error de transmisión, siguen intentando transmitir los paquetes de datos perdidos hasta conseguir una confirmación de que la información llegó en su totalidad. Sin embargo, UDP continúa mandando los datos sin tomar en cuenta interrupciones, ya que en una aplicación multimedia estas pérdidas son casi imperceptibles.
similar a lo que ocurre en un reproductor de CD portátil, que evita los saltos bruscos y los silencios ocasionados por interrupciones en la lectura debidos a vibraciones o traqueteos, almacenando los datos, antes de que el usuario tenga acceso a ellos.
Red de Acceso de Contenido: Si un determinado contenido comienza a atraer una cantidad de usuarios mayor a su capacidad de ancho de banda, estos usuarios sufrirán cortes o retraso. Finalmente, se llega a un punto en que la calidad del stream es pésima. Ofreciendo soluciones, surgen empresas y organizaciones que se encargan de proveer ancho de banda exclusivamente para streaming, y de apoyar y desarrollar estos servicios
1.3.5.2 Funcionamiento del Streaming
Primero la computadora (el cliente) conecta con el servidor y éste le empieza a mandar el fichero. El cliente comienza a recibir el archivo y construye un buffer donde empieza a guardar la información. Cuando se ha llenado el buffer con una pequeña parte del archivo, el cliente lo empieza a mostrar y a la vez continúa con la descarga. El sistema está sincronizado para que el archivo se pueda ver mientras que el archivo se descarga, de modo que cuando el archivo acaba de descargarse el fichero también ha acabado de visualizarse.
Si en algún momento la conexión sufre descensos de velocidad se utiliza la información que hay en el buffer, de modo que se puede aguantar un poco ese descenso. Sí la comunicación se corta demasiado tiempo, el buffer se vacía y la ejecución el archivo se cortaría también hasta que se restaurase la señal.
1.3.5.3 Programas de Streaming
En realidad, este proceso de Streaming se puede ver en las PC`s. Es lo que hacen programas como:
a) Winamp
b) Windows Media Player c) RealPlayer
d) iTunes e) QuickTime
Programas que se instalan como plug-ins en los navegadores para recibir y mostrar contenidos multimedia por streaming.
1.3.5.4 Servidores de Streaming
En principio no es necesario contar con un servidor especial para colocar archivos de audio con descarga streaming. Cualquier servidor normal puede mandar la información y es el cliente el que se encarga de procesarla para poder mostrarla a medida que la va recibiendo.
Sin embargo, existen servidores especiales preparados para transmitir streaming. Aunque en muchas ocasiones no es necesario utilizarlos nos pueden ofrecer importantes prestaciones como mandar un archivo de mayor o menor calidad dependiendo de la velocidad de la línea.
En determinados casos, como la puesta en marcha de una radio o la transmisión de un evento en directo, si que será imprescindible contar con un servidor de streaming al que se manda la señal y con ella, la se envía a todos los clientes a medida que la va recibiendo.
Algunos ejemplos de servidores de streaming son:
ShoutCast: Es uno de los servidores streaming mas solicitados. Apoya los formatos de audio (MP3, mp3PRO, AAC, aacPlus).
IceCast: Una característica principal del servidor es el concepto llamado Mountpoint. Esta función permite, entre otras cosas, activar paralelamente a través de un sólo IP y número de conexión y con un sólo proceso de servidor numerosos streams. Icecast2 apoya adicionalmente a los formatos corrientes (MP3, mp3PRO, NSV, AAc/aacPlus, Ogg Vorbis)
De estos servidores el ShoutCast se eligió ya que es compatible con los formatos de audio con los que trabaja el software SAM Broadcaster, el cual se esta usando para la transmisión.
1.4 Transferencia de información
1.4.1 Redes y transferencias de archivos
Considerando que las interfaces de audio más dedicados operan punto a punto, con flujo contínuo de datos y en tiempo real, las redes de computadora, suelen ser asíncronos, la transmisión de datos en paquetes discretos, y se pueden interconectar varios dispositivos distintos. A pesar de una interfaz de audio dedicado utiliza un formato de audio dedicado, una red no tiene que ver con el tipo de datos que se transmiten, y utiliza una estructura de archivos común para todos los tipos de datos como correo electrónico, gráficos, audio y video. Además, a diferencia de las interfaces de audio dedicado, la entrega de datos a través de una red general no es contínua, y con frecuencia no en tiempo real.
En algunas aplicaciones, una parte del ancho de banda puede ser reservada para permitir continuos intercambios en tiempo real de multimedia, como videoconferencias. Por supuesto, en la red de comunicaciones también están limitados por la compatibilidad de archivos de formato.
Una red puede conectar computadoras separadas de tal forma que la separación es transparente para el usuario. Los archivos se pueden descargar de la central de almacenamiento conectado a un servidor de archivos, se transformará en una estación de trabajo local, y luego transportado a un usuario final lejano.
1.4.2 Redes de Computadoras
Una Red es una manera de conectar varias computadoras entre sí, compartiendo sus recursos e información y estando conscientes una de otra. Cuando los PC’s comenzaron a entrar en el área de los negocios, el conectar dos PC’s no traía ventajas, pero esto desapareció cuando se empezó a crear los sistemas operativos y el Software multiusuario. Colección interconectada de computadoras autónomas. Dos computadoras están interconectadas, si son capaces de intercambiar información.
Las redes computacionales que operan en la actualidad están formadas por una jerarquía de redes de área amplia, redes metropolitanas y redes locales interconectadas entre sí, estas están hechas con enlaces de comunicaciones que transportan datos (sistema de comunicación), entre dispositivos conectados a la red. Los enlaces (canales de comunicación) se pueden realizar con cables, fibras ópticas o cualquier otro medio de comunicación. Existen tres tipos principales de redes de computadoras:
a) Redes Locales: Conocidas como LAN, son usadas para comunicar un conjunto de computadoras en un área geográfica pequeña, generalmente un edificio o un conjunto de edificios cercanos o en un campus.
b) Redes Metropolitanas: También conocidas como MAN, cubren por lo general un área geográfica restringida a las dimensiones de una ciudad. Usualmente se componen de la interconexión de varias redes locales y utilizan alguna facilidad pública de comunicación de datos.
c) Redes de Área Amplia: Las redes de área amplia, también denominadas WAN, son las primeras redes de comunicación de datos que se utilizaron. Estas redes cubren áreas geográficas muy grandes, del tamaño de un país o incluso del mundo entero, como es el caso de la red Internet.
Las redes pueden ser interconectadas en una variedad de topologías físicas; por lo general, un bus en serie, un anillo a lo largo de un circuito cerrado, y una configuración de estrella que le da a cada nodo acceso directo al controlador central.
1.4.3 El Modelo OSI
La Organización Internacional para la Normalización (ISO) realizó varias investigaciones acerca de los esquemas de red. La ISO reconoció que era necesario crear un modelo que pudiera ayudar a los diseñadores a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en conjunto (red) y por lo tanto, elaboraron el modelo de referencia OSI en 1984.
Figura 1. 14 Modelo OSI3
El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red, aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red.
El modelo OSI se encuentra integrado por siete capas, cada una de las cuales ilustra una función de red específica; esta división de las funciones de red se denomina división en capas, obteniendo las siguientes ventajas:
a) Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas.
3
b) Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes.
c) Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí.
d) Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, para que se puedan desarrollar con más rapidez.
La interconexión de sistemas abiertos se compone de numerosos protocolos estándar que se basan en el modelo OSI. Estos protocolos forman parte de un programa internacional para el desarrollo de redes de datos, protocolos y demás normas que faciliten la red de múltiples proveedores de equipos.
1.4.3.1 Capa Física
La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, procedimientos funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre la red de comunicación de los sistemas. Definen características tales como niveles de tensión, sincronización, las tasas de datos físicos, distancias máximas de transmisión y conectores físicos.
1.4.3.2 Capa de Enlace de datos
La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace de red física. Diferentes especificaciones de la capa de enlace de datos definen la red y diferentes protocolos, incluyendo el direccionamiento físico, topología de la red de notificación de errores, secuencia y control de flujo. Direccionamiento físico (a diferencia de direccionamiento de red) define cómo los dispositivos se tratan en la capa de enlace de datos.
1.4.3.3 Capa de Red
El conjunto de protocolos del modelo OSI soporta una cantidad específica de protocolos de enrutamiento y protocolos en-rutados en esta capa; además implementa dos tipos de servicios de red:
El servicio orientado a la conexión y el servicio no orientado a conexión.
Servicio orientado a la conexión de red: Es cuando la comunicación se lleva a cabo a través del establecimiento de un circuito virtual permanente (sesión) entre dos dispositivos y como consecuencia presenta las siguientes características:
- Utiliza técnicas de detección y corrección de errores para garantizar la transmisión esto implica mayor uso del ancho de banda.
- Cada mensaje se recibe en el mismo orden en que se envió.
Servicio no-orientado a la conexión de red: En él no se establece circuito alguno entre nodos de la red. Como consecuencia las características que presenta son:
- Cada mensaje puede ser en-rutado de forma independientemente.
- No se garantiza que los mensajes lleguen en el mismo orden en que son enviados. - Requiere menos ancho de banda, debido a que no utiliza técnicas para detectar o
corregir errores. Esto no necesariamente implica que la comunicación es poco confiable. La detección y corrección de errores puede efectuarse en otras capas en referencia al modelo OSI.
1.4.3.3.1 Direcciones IP
Las clases de direcciones corresponden al esquema de segmentación original (RFC 791) de las direcciones de 32 bits en clases específicas, en las que quedan identificadas la numeración de la red y la numeración del host dentro de esa red.
Los primeros bits (comenzando por la izquierda) de una dirección IP identifican la clase a la que pertenece dicha dirección, y quedan automáticamente determinados la cantidad de bits que corresponden a la red y al host.
Si el primer bit de una dirección IP es “0”, dicha dirección pertenece a la clase A. En
Primer Octeto Direcciones IP
1eros.
bits Rango de valores Clase Mascara de red
Red y maquina Numero de redes Numero de máquinas o host 0 1.0.0.0 -126.0.0.0 A 255.0.0.0 N.h.h.h 27=128 16,777,214
1.0 128.1.0.0 –191.254.0.0 B 255.255.0.0 N.N.h.h 214=16.384 65,535 1.1.0 192.0.1.0 –223.255.254.0 C 255.255.255.0 N.N.N.h 221= 2,097,152 254 1.1.1.0 224.0.0.0-239.255.255.255 D No aplicable Reservado No aplicable No aplicable 1.1.1.1 240.0.0.0-254.255.255.255 E No aplicable Reservado No aplicable No aplicable
Tabla 1. 7 Formato de direcciones IP.
Si el primer bit es “1”, y el siguiente “0”, dicha dirección pertenece a la clase B. En
consecuencia, los dos primeros octetos (los 15 bits restantes) identifican a la red, y los últimos 2 octetos identifican al host.
Si los dos primeros bits son “1”, y el siguiente “0”, dicha dirección pertenece a la clase C. En
consecuencia, los tres primeros octetos (los 23 bits restantes) identifican a la red, y el último octeto identifica al host. Las direcciones IP cuyos primeros 3 o 4 bits son “1”, están
reservadas para usos especiales.
Clase Rango Ejemplo en Binario
A 1.0.0.0 - 126.0.0.0 01001011.00111101.10101001.01000100 B 128.0.0.0 - 191.0.0.0 10011011.00111101.10101001.01000100 C 192.0.0.0 - 223.0.0.0 11011011.10001111.10101001.01000100
Tabla 1. 8 Clases y rangos de direcciones IP
1.4.3.5. Capa de Transporte
El modelo OSI implementa dos tipos de servicios en la capa de transporte: servicios orientados a la conexión y servicios sin conexión
1.4.3.6
Capa de Sesión
Esta capa permite que los usuarios de diferentes máquinas puedan establecer sesiones entre ellos. Una sesión podría permitir al usuario acceder a un sistema de tiempo compartido a distancia, o transferir un archivo entre dos máquinas. En este nivel se gestiona el control del diálogo. Además esta capa se encarga de la administración del testigo y la sincronización entre el origen y destino de los datos. En esta capa se ubican los gateways y el software.
1.4.3.6. Capa de Presentación
Se ocupa de los aspectos de sintaxis y semántica de la información que se transmite y no del movimiento fiable de bits de un lugar a otro. Es tarea de este nivel la codificación de datos conforme a lo acordado previamente. Para posibilitar la comunicación de ordenadores con diferentes representaciones de datos. También se puede dar aquí la comprensión de datos. En esta capa se ubican los gateways y el software.
1.4.3.7. Capa de Aplicación
La implementación de la capa de aplicación se compone de entidades de aplicación diferentes. Una entidad de aplicación es la parte de un proceso de aplicación que sea relevante para el funcionamiento del modelo OSI. Una entidad de aplicación e compone de los elementos de usuario y el elemento de servicio de aplicación.
Existen diferentes tipos de aplicaciones para esta capa, pero la mayoría son servicios de red o aplicaciones brindadas al usuario para proporcionar la interfaz con el sistema operativo. Se pueden clasificar según los servicios que brindan:
a) Servicios de administración de archivos e impresión (transferencia); b) Servicios de conexión a la red;
Capítulo 2
i
ió y
propuesta de la
2.1 Localización de la Cabina de Audio Streaming
La cabina de audio Streaming se encontrará dentro de las instalaciones de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, edificio Z, acceso 1, segundo piso, dentro del Estudio de Grabación del Instituto Politécnico Nacional, ubicada en Unidad Profesional Adolfo López Mateos, delegación Gustavo A. Madero, de la Ciudad de México
Figura 2. 1 Mapa de localización de Implementación de Proyecto.
Las instalaciones del estudio de grabación está conformada por cinco espacios, los cuales son usados para llevar a cabo diferentes actividades para la formación de los alumnos de la especialidad de acústica y están divididos en:
Sala A Sala B
Sala de Video Sala de Audio
Imágenes del Estudio de Grabación
[image:54.612.136.490.399.676.2]Figura 2. 2 Sala A
Figura 2. 4 Sala de Audio
2.2 Identificación del problema
El estudio de grabación no cuenta con un espacio asignado donde se puedan llevar a cabo prácticas con la tecnología Streaming.
2.3 Ventajas al usar Audio Streaming
Algunas ventajas que se adquieren al implementar la cabina de audio streaming son:
Realizar prácticas reales y reforzar los conocimientos que se han adquirido durante la carrera en temas de acústica y comunicaciones.
El alumno verá en forma real el funcionamiento de la transmisión del audio por internet a través de la tecnología Streaming.
Observar los cambios que se presentan en la señal durante la transmisión y la recepción del audio.
Entender el proceso que se debe seguir para llevar a cabo la transmisión y recepción del envió de la información, entendiendo procedimiento, protocolos y demás pasos a seguir para la buena recepción del audio Streaming.
2.4 Niveles de ruido en condiciones iniciales
Los niveles de ruido NC medidos en el espacio confinado para la cabina de audio streaming se realizaron con ayuda del sonómetro Norsonic132, que cuenta con la opción para realizar el análisis de los niveles de presión sonora por bandas de octava.
