Linux en los Estudios de Grabación Dr. Maximino Peña Guerrero Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional, Academia de Acústica, Unidad Profesional Adolfo López Matéos, Zacatenco D.F.

RESUMEN Hoy en día, uno de los problemas que encontramos en los estudios de grabación es que, en pocos años, los equipos electrónicos se vuelven obsoletos. Pensamos que se puede reducir este problema utilizando los sistemas de hardware y software que conforman el sistema operativo Linux como puede ser el control automático de los equipos de grabación y el software que se requiere para hacer la edición de audio, de partituras y de secuencias de música. Creemos que los sistemas de cinta magnética y algunos medios de almacenamiento de audio especiales se pueden sustituir por un banco de discos duros controlados con esta tecnología. Además, es posible realizar modificaciones y adaptaciones de acuerdo con una necesidad específica. Esto es posible porque podemos disponer de los programas (código fuente) para su modificación. En este documento se presenta una breve reseña de las aplicaciones orientadas al control, captura, procesamiento y post-procesamiento de sonido, las cuales están disponibles libremente, asimismo se encuentran soportadas por programadores profesionales en todo el mundo.

Introducción Allá por los años sesentas visité los viejos estudios de grabación de la RCA para probar una de mis primeras partituras. Confieso que quedé impresionado por la grande y bien cuidada sala de grabación, dentro de la cual se encontraba un elegante piano negro de aquellos llamados de cola. Pero lo que más me llamó la atención fueron unos gabinetes de metal de color gris, sobre los cuales tenían colocados carretes de cinta como aquellos que sólo había visto en algunas películas. Esas viejas grabadoras de carrete abierto y los equipos electro-mecánicos que controlaban el proceso de mi primera grabación en un estudio profesional ocupaban un espacio considerable. ¿Algún día podría tener un estudio propio como este? -me pregunté-. Era evidente que se requería una gran inversión de dinero, algo que un estudiante de ingeniería y aficionado a la música no podía tener. Sin embargo, hoy en dia, es posible implementar un estudio de grabación casero y barato con una calidad de audio bastante aceptable. Esto se debe a que aquellos costosos equipos de grabación se han ido sustituyendo por equipos electrónico-digitales y muchas de las funciones que antaño se realizaban con equipos electrónicos sofisticados y voluminosos se realizan ahora con una computadora digital de medianas prestaciones. Aunque las primeras computadoras personales, aparecidas al principio de los ochentas, venían con cartuchos magnéticos (cassetes) para el almacenamiento “masivo” de datos, casi de inmediato se fueron sustituyendo por discos flexibles y discos duros como aquellos que tenían las grandes computadoras (mainframes) de aquellos días. Aún recuerdo aquellos primeros programas que aparecieron para la edición de partituras, cuyos rústicos caracteres de notas musicales muy poco se parecían a una nota en el pentagrama. Por otra parte, el procesamiento de audio siempre ha dado lata desde que se diseñaron las primeras computadoras a mediados del siglo pasado. La conversión de analógico a digital del sonido y su contraparte era muy difícil en aquel entonces. Pero hoy en día este proceso es realiza fácilmente con microprocesadores especializados de procesamiento de señales digitales DSPs (Digital Signal Processing). Combinando esta tecnología con otras técnicas de construcción de discos magnéticos o Hard Disks podemos disponer de un sistema que nos permita una grabación digital de datos musicales sin tener equipos caros y sofisticados.

Consola ALSA activada con el comando alsamixer

Pensamos que el corazón de un estudio de grabación moderno es el disco duro o hard disk. Este puede sustituir a las viejas grabadoras de cinta de carrete abierto. Naturalmente que una computadora digital requiere de un sistema que controle todas aquellas actividades automáticas que se requieren durante las sesiones de una grabación de sonido. Linux es un sistema operativo que puede controlar y administrar las funciones de entrada y salida de una o más tarjetas de sonido. También maneja las funciones que controlan la grabación de datos musicales dentro de uno o más discos duros. Además, Linux permite controlar otros sistemas periféricos como la consola de entrada de audio, las pantallas de visualización y la edición de la información durante el post-proceso de una producción discográfica.

Grabando sonido con Linux En sus inicios, Linux no tenía aplicaciones de audio y video, pues sólo era para los experimentadores de los sistemas operativos, sin embargo poco a poco fueron apareciendo aplicaciones de audio. Hoy en día existen herramientas de hardware y software que nos permiten realizar grabaciones de audio con la calidad que los estándares requiere una grabación profesional. Para lograrlo se tuvieron que escribir los primeros controladores de audio: primero surgió la OSS/Free, después la OS/Linux comercial, y por último ALSA. ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) consiste de una colección de controladores (drivers) para el núcleo kernel de linux. Estos drivers fueron diseñados para proporcionar la funcionalidad que requiere Linux en cuanto a audio y música MIDI. Soporta la mayoría de las tarjetas de audio y drivers de sonido en forma de módulos. Tiene una biblioteca (alsa-lib) que simplifica la programación de aplicaciones y proporciona una funcionalidad de alto nivel. También proporciona una compatibilidad binaria con programas OSS. Tanto los músicos profesionales como los aficionados tienden a utilizar una computadora digital como estación de trabajo de audio (DAW, Digital Audio Workstation). Como hemos mencionado, el componente principal en la grabación es el disco duro o HDR (Hard Disk Recorder). Empleando este dispositivo controlado mediante un software multicanal es posible implementar tantas pistas como canales de sonido sean necesarios. Por citar un ejemplo, ARDOUR es un software de grabación de audio multicanal en disco duro, que hasta el momento presente, permite realizar una grabación en 24 canales de manera simultanea a 32 bits y 48 Kz. Pero es posible que el componente físico insustituible sea la consola de entrada, pues es necesario capturar y mezclar el audio en bruto que proviene de los micrófonos. Con un buen convertidor AD-DA conectado a dicha consola todo lo demás es posible hacerlo con sistemas de software. Afortunadamente el sistema de sonido se ha estado diseñando siguiendo un sistema modular equivalente a los módulos aparatos electrónicos fisicos colocados en un bastidor (rack modules)- pero implementados con software. Uno de los sistemas que permite la colocación y extracción de módulos de una manera automática es LADSP (Linux Audio Developers Simple Plugin, Módulo Interconectable Sencillo para Desarrolladores de Audio en Linux), interfaz de software que consiste de módulos de efectos adicionales como podrían ser eco, reverberación, compresores, entre otros.

Algunas de las aplicaciones Cuando se hace una grabación es necesario realizar una serie de conexiones para dirigir el sonido que proviene de los micrófonos hacia donde se necesite. De la misma forma de como se haría con equipamiento físico, necesitamos ahora un panel de pantalla gráfica que nos muestre las conexiones y de ser posible mostrar con animaciones el flujo de los datos de audio. Para ello se utiliza entonces un sistema de los que se conocen como sistemas cliente-servidor. Esta tecnología de comunicaciones es utilizada por JACK (Jack Audio Connect Kit), el cual es un servidor de audio de baja latencia escrito para formar parte de sistemas operativos POSIX como Linux y OS X. Permite conectar muchos clientes de música y audio con un solo dispositivo de audio compartido. Fue diseñado para ejecutar clientes de manera síncrona operando con ALSA de baja latencia. En una sesión de grabación musical se requieren varias herramientas que nos permitan realizar los ajustes necesarios en el sonido, tanto en la captura cono en el procesamiento posterior. Estas herramientas de software pueden ser desde las que permiten la edición analógica como la edición de secuencias MIDI (Musical Instrument Digital Interface). Por citar algunos ejemplos: ROSEGARDEN permite la edición de partituras; MIX es un programa de mezclas elegido pos AGNULA; SOX es un traductor universal de muestras de audio; SND es un editor de datos de sonido; TiMidity es convertidor de formato de archivos MIDI a formato WAV, también funciona como sintetizador MIDI local; ALSAMIXER es la consola de ALSA. En general existe muchas aplicaciones que pueden desacargarse desde la red.

Procesamiento de una partitura con KL (compilador escrito por el autor). Para concentrar toda la información que va surgiendo en el mundo acerca de las investigaciones y aplicaciones de sonido en Linux, han surgido algunas organizaciones como AGNULA A (GNU/Linux Audio distribution), que tiene una colección de programas de software multimedia para Linux, las cuales se distribuyen como DeMudi (Debian Multimedia Distribution) y ReHMudi (Red Hat Multimedia Distribution). Cabe mencionar que AGNULA fue fundada por la Comision Europea para proporcionar Audio y Video en aplicaciones profesionales multimedia de Linux.

Conclusiones Desde que apareció la computadora personal, el disco duro ha sido uno de los medios de almacenamiento masivo de datos que se ha ido desarrollando aprovechando los últimos avances de esta tecnología de grabación de datos y los sistemas distribuidos computacionales. Los sistemas cliente-servidor es un paradigma de la tecnología que permite correr muchas aplicaciones en paralelo dentro de una computadora digital, tal como requiere el procesamiento de sonido con ARDOUR, JACK y los controladores ALSA. Hoy tenemos que en muchos de los estudios de grabación en el mundo han sustituido las viejas grabadoras de carrete abierto y los sistemas de control de audio por bancos de dichos discos (HRD) en una estación de trabajo digital (DAW) con programas que se pueden adaptar a las necesidades particulares para cada instalación de grabación. La mayoría de las aplicaciones de sonido GNU/Linux se

pueden descargar de la red, pues forman parte de la filosofía de software abierto, con lo cual se permite se modificación y adaptación de acuerdo con nuestras necesidades.

Agradecimientos Agradezco a las autoridades del Instituto Politécnico Nacional y de la Academia de Acúastica de la ESIME Zacatenco, las facilidades que proporcionaron en la realización de estedocumento.

Bibliografía Gagné Marcel, “Music to Feed Your Soul....”, Linux Journal, January 2001, Issue 81, pp:46-52. Hall John, “A Crash Course in SDL”, Linux Journal, January 2001, Issue 81, pp:94-101. Tranter Jeff, Linux Multimedia Guide, O'Reilly & Associates, Inc., USA 1996. 363 pgs. Peña-Guerrero M. “Mira”, en Conjunto Marakatumba, Dir. M. Peña, M-026 45 rpm, Discos Marhnos, 1977. Peña-Guerrero M., “Captura de Múltiples Eventos MIDI en Tiempo de Ejecución”, Inédita, México, Tesis presentada para aspirar al grado de Doctor en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, CINVESTAV-IPN, enero, 2005. Phillips, Dave, Linux Music & Sound: How to Install, Configure, and use Linux Audio Software, Linux Journal Press, USA, 2000. 408 pgs. Phillips Dave, “Part II: Aprofile of SoundTracker”, Linux Journal, January 2001, Issue 81, pp:116-126. Phillips, Dave, “Introducing to Ardour, Linux Journal, March 2005, Issue 131, pp:62-67. Phillips, Dave, “A User's Guide to ALSA”, Linux Journal, August 2005, Issue 136, pp:58-69. Saulo-Bolaños Cristo, “Sonido Digital”, Todo Linux, Año 3, Número 30, pp:12-17. Smith Roderick W., “Sound in Linux: Tux, can you her me?”, Linux Magazine, December 2000, Volume 6, Issue 12, pp:34-40. Stevens Al, “Band-In-A-Box, Finale, & MusicXML”, Dr. Dobbs Journal, #364, September 2004, pp:5256. Stevens Al, “MidiRecorder: An Exercise in Code Reuse”, Dr. Dobbs Journal, #368, January 2005, pp:5759. Morgan Don, “Surround Sound”, Dr. Dobbs Journal, July 2005, pp:78-83. Truman Aaron, “El Estudio de Grabación”, Mundo Linux, Año V, No. 67, pp:26-33. Miles Huber David, “Hard Disk Recording for Musicians”, Amasco Publications, USA, 1995. Baird Kevin C., “Generating Music Notation in Real Time”, Linux Journal, December 2004, issue 128, pp:72-76.

Acerca del autor:

www.max.esimez.ipn.mx Maximino Peña Guerrero: Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica (ESIME-IPN 1983); Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica (CINVESTAV-IPN 1987); Doctor en Ciencias en Ingeniería eléctrica (CINVESTAV 2005); Sistema Nacional de Investigadores (1987-1990); Profesor investigador del Instituto Politécnico Nacional desde 1981.