La edad de oro de las tarjetas de sonido

No todos los ordenadores fueron creados igual. Unos nacieron para educar, otros para jugar, y el caso del PC de IBM para los negocios. En 1981 vio la luz el 5150, el primer modelo de la que acabaría siendo la arquitectura ubicua que todos hemos usado ya. Sus capacidades sonoras: fundamentalmente inofensivas.

Sin embargo y poco a poco estos ordenadores barrieron con todo. Durante su apogeo los Macintosh fueron minoritarios, y tanto los Amiga como los ST de Atari  se apagaron y desaparecieron. ¿Qué tal les fue en el aspecto sonoro como para competir con ellos? Fue el momento de las tarjetas de sonido para PC y compatibles.

El primero de los PC era un ordenador modesto. Sus características no eran mejores que las de, por ejemplo, un Commodore 64, pero estaba orientado a los negocios de manera correcta: un teclado y un monitor de mucha calidad, una arquitectura relativamente abierta, un microprocesador decente y amplia documentación sobre su BIOS, que fue replicada por terceros para disgusto del gigante azul. Esto y muchos otros discutidos detalles contribuyeron enormemente a su popularización, pero esto es otra película.

En este artículo voy a tratar de dar una visión sobre cómo evolucionó el sonido en los PCs, cuál fue el hardware detrás de ello y por supuesto de cómo impactó en el mundo de los videojuegos, a través de la edad de oro del PC y su omnipresente MS-DOS. Por ahora no conozco suficiente el mundo de los MSX, por ejemplo, para extenderme a otras plataformas, pero confío que en un futuro me toque la quiniela y tenga tiempo de sobra para hacerlo. Voy a intentar, no obstante, explicar la jerga y los términos empleados para tratar de hacer el texto inteligible. Prometo ser breve.

El pitito, o PC Speaker

Todo lo que tenemos en el estándar PC sobre el sonido es el que acompañó al primer modelo, llamado sencillamente PC Speaker. Se trata de un pequeño altavoz de dos pulgadas y un cuarto montado en el chasis de la máquina. Un elemento que se ha mantenido en las placas base de PC incluso hoy, siendo sustituído por un menos aparatoso buzzer piezoeléctrico.

El funcionamiento de un altavoz de membrana magnética es de sobra conocido: el sonido analógico, transmitido mediante una corriente eléctrica, actúa sobre un electroimán que hace moverse una membrana magnética. Las vibraciones de esta membrana, transmitidas como ondas de presión en el aire, constituyen los sonidos que podemos oír.

El caso de los altavoces piezoeléctricos es algo más interesante: aprovechan la capacidad de ciertos cristales para vibrar en función de la corriente eléctrica que los atraviesa para generar directamente ondas de presión en el aire. Esto permite miniaturizarlos al máximo y hacerlos muy baratos, a costa por supuesto de que la calidad del sonido sea ínfima. En todo caso adecuada para las características del PC Speaker.

Pero ya basta del Mundo de Beakman. Siguiendo con lo que nos ocupa, las características técnicas del sonido del PC Speaker son realmente pobres: tan sólo es capaz de emitir una señal cuadrada de 1 bit con una frecuencia arbitraria. Es decir, sólo pitidos a todo volúmen con la frecuencia que queramos, lo cual nos deja en pelotas frente a prácticamente cualquier otro sistema.

El funcionamiento del PC Speaker es igualmente sencillo. El controlador es un Intel 8253, un temporizador programable que controla la tensión del altavoz. El ordenador simplemente le dice cuándo pitar y cuándo parar, comunicándose con éste a ¹⁰⁵⁄₈₈ MHz. Esta extraña medida se debe a que corresponde con un tercio de la frecuencia de la ráfaga de color de NTSC, y dividido por el mayor número entero de 16 bits corresponde a la frecuencia de las interrupciones por software de MS-DOS. ¡Qué bien! ¿Verdad?

A principios de los 90 comenzó a usarse una técnica que permitía obtener sonido digital, la modulación por anchura de pulsos, o PWM (pulse width modulation). Esta técnica consiste en aprovechar las características físicas de un altavoz mediante pulsos TTL en alta frecuencia. Básicamente las partes físicas de un altavoz poseen inercia, de modo que si un pulso es lo suficientemente corto esta inercia puede amortiguar el movimiento y conseguir estados intermedios. Como todo esto debe hacerse por software hace falta comunicarse muchas veces por segundo con el controlador, de modo que hace falta mucha CPU para hacer algo a derechas. El resultado no era espectacular tampoco se ha calculado (personas más listas que yo, fíjate) que es equivalente a un DAC de 6 bits, con una frecuencia de respuesta de unos 11 KHz.

Con todo, dado que todos los PCs contaban con este dispositivo fue ampliamente soportado a lo largo de toda su historia, y a menudo bien entrados en los 90 existieron juegos que sonaban fundamentalmente con otras tarjetas que daban soporte de una forma u de otra al PC Speaker. El mejor ejemplo de ello fueron los juegos de Digital Illusions CE (ahora DICE) como Pinball Fantasies (1992). Los trackers, populares programas de producción musical amateur, también solían dar soporte, como Impulse Tracker (1995) o Fast Tracker II (1994) entre otros.

Los periféricos de audio en el PC

El sistema operativo por excelencia de estas máquinas es el MS-DOS y sus variantes, y no fue hasta la segunda mitad de los años 90 cuando las tornas empezaron a cambiar. Incluso entonces y hasta al menos el año 97 siguió siendo muy popular para los juegos de PC. Siendo que este sistema no daba soporte a nada que no fuera el PC Speaker, ¿cómo se usaban las tarjetas de audio?

Como se suele decir, con cuidado. Dado que el sistema operativo no daba soporte, cada software que se hiciese debía construirse para manejar cada una de las tarjetas que quisiera hacer funcionar. Además, como cada una empleaba una tecnología de su padre y de su madre, probablemente usaría distintas fuentes. (audio digital PCM, secuencias MIDI, programas para un generador de sonido…)  Por ello no todos los juegos soportaban todo el hardware, dado que no todas eran populares.

Una forma popular de que un programa usara muchas tarjetas de audio distintas era a través de un middleware, y el más común por mucho fue el Miles Sound System, a partir de 1991. A través de estas librerías era posible programar sistemas de audio para juegos que aprovecharan todas las tarjetas de sonido de consumo, y a menudo ayudaba unificando los recursos musicales del juego para que sirvieran a todas ellas. Además solía ser mucho más sencillo configurar los ajustes de hardware mediante los asistentes que se solían incluir. (¿Quién se acuerda de SETSOUND.EXE?)

Configurar una tarjeta de sonido no siempre fue una tarea sencilla. En sistemas operativos como Microsoft Windows todo era manejado por éste, y con el driver adecuado cualquier programa sonaba como es debido. En MS-DOS el programa debía acceder al hardware directamente, y los recursos del sistema no siempre se encontraban en el mismo lugar. ¿En qué puerto debía escribirse? ¿Qué interrupción es la que controla la tarjeta? ¿Tendré un conflicto con el puerto de impresora?

La forma más popular de hacerlo es, por supuesto, mediante programas que podían configurar nuestro hardware, asignándoles recursos libres. Luego podríamos indicar a nuestro juego qué recursos hemos asignado, o podrían averiguarlo ellos mismos mediante variables de entorno. No obstante, y sobre todo al principio, sólo se podía modificar los recursos a la tarjeta manipulando físicamente. Esto se hacía mediante jumpers que cerraba puentes en distintos contactos de la placa, pero a principios de los 80 muchas veces el usuario se veía en la necesidad de coger soldador o cúter para modificar las pistas de la tarjeta. Afortunadamente, no solía ser el caso en los tiempos del PC.

¿Qué tarjetas exactamente fueron las más vendidas o las más usadas en los juegos de PC? ¿Cómo funcionaban? Intentemos ver las más comunes y las más interesantes.

PCjr y Tandy 1000: SN76489

Ya he escrito sobre este chip de audio. Creado por Texas Instruments a principio de los 80, fue usado en multitud de sistemas a lo largo de la década y llegó al PC mediante el PCjr a mediados de 1984, un ordenador (parcialmente) compatible con el PC de IBM. Más orientado al ámbito doméstico incluyó un modo de vídeo mejorado, un teclado chiclet y un sistema de sonido que incluía el SN76489.  Unos meses más tarde surgió el Tandy 1000, un clon del PCjr con compatibilidad parcial que trató de mitigar los problemas tanto del PC original como del PCjr, aunque al mismo tiempo introduciendo nuevas incompatibilidades con ambos.

Este es un hardware con unas capacidades más bien modestas: tres voces de ondas cuadradas y una de ruído blanco, dando lugar a una salida mono. Claro que comparado con el sonido del PC Speaker era una gran mejora. El éxito de este sonido fue limitado, ya que aunque el Tandy 1000 se vendió razonablemente bien ningún otro compatible volvió a incluir este chip, y no se vendió ninguna tarjeta de sonido que lo tuviese.

En ambos casos este chip de sonido se podía programar escribiendo a la dirección C0h, modificando así sus registros. Estro contribuyó aún más a que su éxito fuera limitado, ya que a partir del IBM AT (1984, el tercer modelo de PC, después del PC y el XT) esa dirección de memoria estaba reservada para otros menesteres. Además pronto surgirían las tarjetas de audio propiamente dichas, pero con todo recibió soporte de algunos juegos interesantes, como King Quest (1984, Sierra On-Line) en el PCjr. Como veremos, los juegos de Roberta Williams fueron siempre punteros en las tecnologías del PC.

A principio de los 90, con la llegada de la línea PS/1 de IBM, se lanzó al mercado una tarjeta de sonido con capacidades sospechosamente similares al PCjr y el Tandy 1000. Fue llamada simplemente PS1-Audio, y tenía también tres voces y generador de ruido, con un sonido idéntico a lo escuchado en los dos ordenadores mencionados anteriormente. Además del sonido particular del SN parecía tener un DAC para sonido digital e incorporaba un puerto de joystick/MIDI. Desconozco la calidad de este audio digital, pero para cuando despegó ya existían alternativas mucho más interesantes.

Este humilde chulón sólo conoce un puñado de juegos que lo soportara, como una edición especial del Silpheed realizada por Sierra en 1990. Otro fue el King Quest 4 por la misma compañía y en el mismo año. Ambos soportaban las tres voces musicales y el DAC para los efectos de sonido.

Roland MPU-401

El que probablemente fue el primer periférico de audio profesional en PC fue el Midi Processing Unit 401, fabricado por Roland a partir de 1984. En realidad no proporcionada capacidades de audio al PC en absoluto, «sólo» comunicaciones en el estándar MIDI. Se fabricaron variantes para casi todos los sistemas, como el Commodore 64 o el MSX.

El estándar MIDI (Musical Instrument Digital Interface) establece un protocolo para comunicarse con instrumentos musicales, así como una norma para los conectores. Se creó en 1983 por un comité a propuesta de la empresa japonesa Roland, y permitía a partir de entonces que todos los instrumentos que la siguieran pudieran comunicarse y cooperar entre sí. Un aparato podía servir de secuenciador, otro de sintetizador, un tercero de caja de ritmos y así. El hecho de que un ordenador cumpliera con este estándar permitía usarlo como estación de trabajo, y a menudo se cita  como la razón hizo triunfar al Atari ST en el mundo de la producción profesional musical durante muchos años.

Volviendo al MPU-401 y al PC, existieron varias variantes, cada una con capacidades ligeramente distintas, incluso algunas tenían hardware adicional con sintetizadores MIDI populares. Básicamente consistía en una tarjeta de expansión con un enorme conector al que debíamos enchufar una caja externa con la mayoría del hardware. En ésta podíamos encontrar conectores MIDI IN (entrada), OUT (salida) y THRU (a través de), pudiendo enchufar cualquier instrumento o aparato que compartiera la norma MIDI. También tenía un conector de metrónomo y uno de sincronización de cinta.

Existieron dos modos de funcionamiento para este aparato: normal y UART (conexión de serie). El modo normal (también llamado modo inteligente) proporcionaba ocho pistas MIDI, metrónomo y sincronía para cinta. El modo UART era una conexión midi sin más, y era la que soportaban la mayoría de clones y hardware similar. El modo inteligente cayó en desuso en unos años, ya que era más sencillo implementar sus funciones con el propio PC.

Este hardware por sí solo no servía de gran cosa, ya que sólo servía para controlar otros aparatos. Si teníamos un módulo sintetizador o similar, no obstante, podíamos conseguir un sonido tan bueno como proporcionara nuestro cacharro. El modo UART era ampliamente soportado por los juegos, ya que era relativamente sencillo. Tan sólo escribir en el puerto 330h (300h en algunos casos) las notas y ya se encargaría de recibirlo lo que tuviéramos conectado. Como veremos, existieron algunos artilugios realmente notables que podían usar esta interfaz.

Covox Speech Thing y variantes

En 1986 apareció un aparatito muy sencillo que permitía al PC reproducir audio digital de 8 bit, y era tan fácil de instalar como conectarlo al puerto de impresora.

El funcionamiento de este aparatito era realmente sencillo, siendo una mera escalera de resistencias de valor creciente para las ocho salidas digitales del puerto de impresora. Para obtener un sonido más limpio algunas variantes usaron condensadores electrolíticos. Ni que decir tiene que, aunque no era un hardware caro (80 dólares) casi de inmediato surgieron clones baratísimos, incluso uno podía fabricarse uno con un poco de soldador y maña.

Su mayor virtud era también su mayor defecto. Al ser un dispositivo completamente pasivo todo quedaba bajo el control de la CPU. El sonido de 8 bits que salía podía tener la frecuencia que queramos, aunque la arquitectura de los puertos de impresora hacía difícil llegar a la calidad CD de 44,1 KHz. Además, la técnica requerida para hacerlo funcionar consumía muchísima CPU, ya que este aparato no tenía acceso a memoria ni buffer de ningún tipo. Era necesario escribir valores al puerto de impresora constantemente, y tanto esto como el control de los intervalos debía hacerse «a mano» por nuestro programa.

Una de las variantes más populares fue el Disney Sound Source, lanzado al mercado por la ubicua compañía del ratón Mickey a principios de los 90. Externamente se diferenciaba en que incluía su propio altavoz, alimentado por pilas, pero en sus tripas se hallaba una diferencia fundamental: se incorporó una pequeña memoria intermedia que hacía muchísimo más sencillo programarlo, requiriendo además mucho menos control por parte de la CPU. A cambio de esto, el sonido debía tener una frecuencia de muestreo que no era posible ajustar.

El Covox no tuvo mucha aceptación, aunque de nuevo los juegos de Digital Illusions CE daban un soporte bastante bueno, además de los trackers que hablamos en el apartado del PC-Speaker. Mejor suerte tuvo el Disney Sound Source, que recibió mejor soporte por parte de los creadores de juegos, empezando por las producciones de Roberta Williams. También existió un emulador por software del SN76489, que si disponíamos de una CPU decente dotaba del audio del PCjr (o del Tandy 1000) a algunos juegos. No obstante no tenía muy buena compatibilidad, y no muchos juegos podían usarlo sin más.

AdLib

Todo lo visto anterior se parecía poco a una tarjeta de sonido tal como lo conocemos, pero la canadiense AdLib Inc. lanzó en 1987 una exitosa tarjeta de sonido, la AdLib Music Synthesizer Card, conocida simplemente como AdLib. Con ella, el concepto de tarjeta de sonido para uso doméstico nace como tal.

Esta tarjeta proporcionaba síntesis de audio FM mediante el chip OPL2 de Yamaha, pero nada de sonido digital. Proporcionaba nueve voces, cada una con su envolvente ADSR con varias formas de onda y operadores distintos. La síntesis de audio por modulación de frecuencia es un poco más difícil que un simple generador de sonido programable, ya que intervienen varias ondas cuya frecuencia modula el sonido de la onda principal, que puede tener varias formas: cuadrada, sinusoidal, triangular, diente de sierra y alguna más. Efectivamente: es tan complicado como suena, e idear un sonido chulo es un verdadero infierno.

Y ya metidos en tecnicismos, ADSR parece una sigla super complicada pero no es más que «attack-decay-sustain-release», o «ataque-caída-sostenido-relajación». Son cuatro parámetros que definen el volumen de un instrumento en sus fases fundamentales, también llamado envolvente: el ataque (el inicio de la nota), tanto antes como después de ejecutarse, el volúmen al mantenerla y lo que tarda en desvanecerse. Es abstracto tratar de explicarlo con palabras, con un gráfico se entiende mucho mejor.

La tarjeta tuvo una gran acogida y fue ampliamente soportada en la mayoría de juegos de PC, estableciéndose como el primer gran estándar de sonido para la mayoría de aplicaciones domésticas. Obtuvo soporte durante toda la vida del MS-DOS, incluso algunos juegos de Windows (3.X fundamentalmente) funcionaban con ella. Sin embargo las ventas no acompañaron en los 90, dado que casi todas las tarjetas y clones posteriores disponían del mismo chip de Yamaha y, o bien eran más baratas, o bien añadían más características.

Ciertamente las capacidades de síntesis de audio de esta AdLib, que era poco más que un envoltorio para el OPL2, eran mucho más ricas y más que notables para 1987. Los juegos de PC podían contar con una música parecida a los famosos sintetizadores de Yamaha a un precio muy competitivo, unos 130 dólares. A partir de la popularización de los middleware, no obstante, la calidad de la música para AdLib de los juegos descendió, ya que la mayoría de las veces simplemente se usaba la tarjeta para tocar instrumentos General MIDI con una fuente de sonido dada por el programador de dicho middleware. Dado que no contaba con sonido digital, esta técnica era rápida pero con resultados pobres.

¿Qué era eso de General MIDI? Básicamente es una norma adicional al protocolo MIDI que exige hasta 24 voces simultáneas y 128 instrumentos definidos en el estándar. Surgió a partir de 1991, y desde entonces la mayoría de los sintetizadores de audio y tarjetas de sonido con capacidad MIDI cumplían esta especificación.

En 1992 la empresa comercializó un segundo modelo, la AdLib Gold 1000. En lugar del chip OPL2 contaba con el mejorado OPL3, que permitía más voces simultáneas y más formas de hacer sonidos diferentes, además de incluir un DAC de 12 bit. Por desgracia fue víctima del éxito de su hermana menor, y no vendió una escoba. Recibió soporte de algunos juegos destacados como Dune (Cryo, 1991), pero terminó llevando a la bancarrota al fabricante.

Roland MT-32

Una de mis superfavoritas, y las de muchos aficionados a los videojuegos. El  Roland MT-32 Multi-Timbre Sound Module, conocida simplemente como MT-32, se lanzó al mercado como un sintetizador MIDI asequible para músicos amateur, pero adquirió rápidamente una gran popularidad entre los jugadores de PC. Sólo podía usarse a través de conexiones MIDI, por lo que hacía falta una interfaz MPU-401 o un hardware con dicha funcionalidad.

El principio de operación del MT-32 se llamó LA, linear arithmetic (aritmética lineal).  Combinaba muestras digitales de instrumentos (instrumentos grabados) con síntesis de audio sustractiva, obteniendo voces de gran calidad sin gastar miles de dólares en cartuchos ROM y carísimos muestreadores de sonido. En su memoria se hallaban muchas muestras parciales de instrumentos que, combinadas con sonido sintético, filtros y DSP se generaba su banco de 128 instrumentos y 30 efectos de sonido y de batería. Este aparato no era exclusivo de PC, podía usarse en cualquier sistema que contara con una conexión MIDI, caso del ordenador X68000, de Sharp.

Este aparato no era compatible con el estándar General MIDI, que no apareció hasta cuatro años más tarde, por lo que Roland lo dotó de compatibilidad parcial vendiendo un añadido. No obstante, su uso en juegos se limitó mayormente a su equipamiento base, que costaba unos 700 dólares, precio al que había que añadir la interfaz MIDI, típicamente una MPU-401 que partía de los 550. Como instrumento musical era muy competitivo, pero como solución de audio para juegos era muy caro.

Su precio fue la razón de que, cuando aparecieron sistemas más baratos basados en wavetable (básicamente bancos de muestras digitales de instrumentos) acabó en desuso, no sin antes dejarnos alguna de las bandas sonoras de más calidad del PC. De nuevo, Sierra On-Line fue pionera en su uso, con juegos como King Quest IV en 1988. A principios de los 90 las mejores bandas sonoras estaban compuestas para este aparato: Monkey Island 2 (LucasArts, 1991), Dune II (Westwood Studios, 1992) y muchos otros.

Este sistema de audio carecía de sonido digitalizado, pero la mayoría de los juegos permitían usar en paralelo una tarjeta de sonido que sí tuviera esta capacidad, de modo que un jugador que estuviera en el taco (es decir, con unos bolsillos bien pertrechados) podía disfrutar del sonido digital y de la mejor música al mismo tiempo.

A medida de los años este aparato tomó diferentes formas, como la LAPC-I de 1989. En lugar de un módulo MIDI consistía en una tarjeta de expansión que aunaba las características de una interfaz MPU-401 y del MT-32, que sonaba de forma muy parecida pero era mucho más cómoda.

Otras tantas y variadas

A finales de los 80 existió todo un despliegue de tarjetas de diferentes características, precios y tiempos de vida. He tratado de detallar los más destacados, pero ni que decir tiene que hubo algunos otros que no vendieron un pimiento.

Una de estas tarjetas fue la primera creada por IBM. La única, si no contamos la del PS/1 que era más bien una expansión para ese sistema. Se trata de la IBM Music Feature Card, producida en 1987 con un diseño similar a la LAPC-I: una interfaz MIDI con un sintetizador, esta vez el YM2164 de Yamaha, usado en algunos sintetizadores de la época. Costaba 500 dolarinos, y no era mucho mejor que una AdLib. Fue enfocada al mercado semiprofesional, pero no encajó en ningún sector concreto y fue barrida por la competencia.

Este mismo año, Creative Technology Limited (conocida como Creative Labs en Estados Unidos) comenzó a comercializar su primera tarjeta de sonido: la Creative Music System. Consistía básicamente en dos chips Philips SAA1099, de características similares a los SN76489 pero superiores: estos generadores de sonido programables dotaban a nuestro PC de 12 voces estéreo, pudiendo usar cuatro de ellas como generadores de ruido. La popular cadena RadioShack la vendió como Game Blaster un año más tarde, y aunque su chip de audio estuvo soportado por cierta cantidad de juegos la tarjeta fue ensombrecida rápidamente por las siguientes creaciones de la empresa.

En 1989 una empresa llamada Innovation Computer Corporation desarrolló algo que, sobre el papel, les pareció buena idea. La SSI 2001 era una tarjeta de sonido que incluía el ya consagrado chip SID, del Commodore 64. La demoscene de este ordenador era popular, pero en el PC existían productos mucho mejores y sólo obtuvo soporte de un puñado de juegos. Al menos incluía un puerto de juegos para conectar nuestro joystick.

Finalmente, Sound Blaster

La creación más exitosa de Creative, y con mucho la línea más popular de tarjetas de sonido domésticas de la época, es sin duda Sound Blaster. La práctica totalidad de los juegos incluyó soporte para esta tarjeta, cuya primera versión data de 1989. Las razones de su éxito fueron un lanzamiento en el momento justo, unas características completamente enfocadas a los juegos de ordenador. Además, como la compatibilidad con la AdLib era perfecta, no había razón para no decantarse por la Sound Blaster.

La Sound Blaster, conocida como 1.0 a posteriori, era capaz de reproducir sonido digital mono de 8 bits muestreado (PCM y ADPCM) hasta 22 KHz. Además, podía grabar sonido mono de 8 bits hasta 11 KHz. Era retrocompatible también con la Game Blaster, de modo que podía usar sus chips SAA1099 para hacer sonar música, pero esta característica fue poco usada dado que también era compatible con la AdLib, al disponer también de un OPL2. Esta verdadera todo-en-uno se convirtió en un año en la tarjeta de expansión más vendida para PC. Además de todo, incluía un puerto de juegos y MIDI.

Un año más tarde, para abaratar costes, la tarjeta comenzó a venderse sin los chips SAA1099, aunque conservaba los huecos por si querías añadirlos más tarde. Esta versión fue conocida como 1.5 a posteriori.

En poco apareció la tercera revisión: Sound Blaster 2.0, en 1991.  La calidad del sonido aumentó hasta los 44 KHz, el puerto MIDI era ahora full-duplex (podía transmitir y recibir al mismo tiempo), y ahora el DMA soportaba la extensión «auto-init», lo cual permitía que fuera ahora totalmente compatible con Windows 3.X.

¿Por qué triunfó Sound Blaster en el mercado de tarjetas de sonido para juegos? Una de las razones es el uso de DMA, direct memory access (acceso directo a memoria). En la mayoría de dispositivos de hardware doméstico era necesario usar la CPU de forma síncrona con el dispositivo de audio, mandando la información en el momento preciso, gastando nuestro preciado tiempo de CPU. Gracias al DMA podemos indicar a la tarjeta de audio en qué sitio de la memoria está el sonido que tiene que reproducir, y ella sola se encargará de ir tomándolo cuando lo necesite. Naturalmente bajo la atenta mirada de la CPU, pero que ahora puede limitarse a enviar estas órdenes a la tarjeta de audio.

En el mismo 1991 fue lanzada al mercado un modelo distinto a los anteriores: la Sound Blaster Pro. Se aumentó la frecuencia máxima de muestreo de audio de salida a 44 KHz en mono (22KHz en estéreo), y se añadió un segundo chip OPL2, de modo que teníamos el doble de voces y encima en estéreo. Además esta tarjeta venía con un añadido más que bienvenido: una controladora de CD-ROM de interfaz Matsushita.

No tardó en salir una segunda revisión que sustituyó a la segunda, que cambió la pareja de OPL2 por un OPL3, de características mejoradas. Además, ahora era posible comprar la tarjeta con una controladora de CD-ROM para otros estándares, como Sony o Mitsumi. Esta tarjeta es una de las más clonadas de la época, y algunas tarjetas de sonido semiprofesionales incluían un emulador por software para poder usarlas en los juegos.

¿Cómo es eso de la controladora de CD-ROM de nosequé tipo? Antes de popularizarse el estándar ATAPI en los PCs, existieron diferentes estándares de unidades de CD-ROM. Incluso entonces este estándar convivió con el SCSI, de uso más profesional, por lo que a menudo era necesaria una tarjeta controladora extra si queríamos tener una unidad de CD-ROM. El hecho de que esta controladora estuviera integrada en nuestra tarjeta de sonido era un factor muy importante, pero tenía que ser la adecuada para nuestra unidad de CD-ROM. Cualquiera de estas unidades leía cualquier disco, eso sí.

En junio de 1992 llegó la que, para muchos, fue la tarjeta de sonido definitiva para juegos: Sound Blaster 16. Con todas las características de la Sound Blaster Pro 2.0, pero además su interfaz MIDI era ahora totalmente compatible con el MPU-401 UART.  Era posible adquirir una tarjeta hija para otorgarle capacidades wavetable, pero no fue una característica muy usada, ya que no era tan común en los juegos. Con todo, la característica estrella de este producto era otra: ¡Calidad de CD (44,1 KHz a 16 bit) tanto en reproducción como en grabación! Esto era otro mundo.

Las revisiones de la Sound Blaster 16 no añadieron ni quitaron nada, dada la tremenda popularidad de esta tarjeta de sonido. Tan sólo se rediseñó su factor de forma para incluirla en una placa base o para el mercado OEM, tomando el nombre de ViBRA 16. Nunca fue retrocompatible del todo con la Sound Blaster Pro en cuanto a sonido digital, pero sí en su sintetizador FM. De todas formas casi la totalidad de los programas a partir de 1992 soportaban ambos.

Windows Sound System

Era prácticamente imposible competir con las Sound Blaster, pues se había convertido en un estándar de facto. No había apenas lugar para la innovación, y desarrollar un estándar distinto era un suicidio porque nadie le daría soporte. Microsoft creó en 1992 una especificación con este nombre, de modo que cualquiera pudiera construir una tarjeta de sonido compatible con Windows 3.X y con cualquier programa que usara el estándar.

Existieron varios niveles de esta especificación, y el primero y más usado requería una calidad de sonido de 48KHz a 16 bit, y un OPL3 para síntesis musical. La Sound Blaster Pro cumplía con esta especificación, pero curiosamente no así la Sound Blaster 16. Cualquier tarjeta que se ajustara a la norma WSS, por chusquera que fuera, se podía usar en Windows y además emular una Sound Blaster Pro. Aunque hubo multitud de juegos que dieron soporte a este estándar en MS-DOS hubo algunos desarrolladores importantes, como Apogee, que no lo incluyeron en sus juegos. Tampoco lo soportó id Software, por lo que se quedó sin el imprescindible Doom (1993).

Este estándar quedó completamente obsoleto en 1997 con la introducción del AC97 de Intel, ideado mayormente para Windows. Nunca tuvo soporte para MS-DOS, aunque de todas formas para entonces la práctica totalidad de los desarrolladores se había centrado ya en Windows 95.

Gravis Ultrasound

El caso de la GUS es interesante. Cuando en 1992 todo el mundo compraba la Sound Blaster, esta compañía canadiense comenzó a vender esta tarjeta junto con el Gravis Gamepad, un mando para PC inspirado en el de la Super Nintendo. La razón no es otra que la de ofrecer una tarjeta con un diseño más parecido a las del ámbito profesional y a precio de derribo.

Esta tarjeta no tenía un DAC como el de la Sound Blaster, y tampoco incorporaba ningún chip de síntesis de audio por FM. En su lugar su hardware era un motor de síntesis de audio mediante muestras digitales, muy parecido si no igual que el concepto de wavetable. Tenía una memoria RAM dedicada en la que se cargaban los sonidos e instrumentos, y mediante su mezclador podía reproducir hasta 32 sonidos (hasta 14 en calidad CD). La calidad de reproducción era la misma que la de la Sound Blaster 16, 44 KHz y 16 bit en estéreo. No obstante, para grabación se requería una placa hija.

Diferentes revisiones de esta tarjeta proporcionaron más o menos memoria RAM, casi siempre actualizable mediante módulos SIMM de 30 contactos. Otras añadieron una controladora de CD-ROM o mezcla por hardware y grabación en calidad CD sin necesidad de placa hija. Una de las revisiones, la Gravis Ultrasound ACE, directamente eliminó todo lo accesorio y se comercializó como una tarjeta para usar en paralelo a las Sound Blaster.

Su funcionamiento hizo que el software de Amiga fuera relativamente fácil de traer al PC, ya que el manejo era similar, con la ventaja de la RAM dedicada. Los ya citados trackers y la demoscene también acogieron con entusiasmo las bondades de la GUS, ya que se podía trabajar en tiempo real en una música sin tener que invertir mucho dinero en una CPU potente.

El caso de los juegos fue complicado. Algunos de los lanzamientos más importantes, como Doom (id Software, 1993) dieron soporte nativo desde el primer momento, pero no todos los desarrolladores se subieron al carro. No ayudaba que no tuviera siquiera un chip OPL, y menos que no tuviera una interfaz MIDI de fábrica. Además, como es lógico, ningún juego de antes de otoño de 1992 daba soporte a esta tarjeta. Nada de esto era un problema para la producción musical pero, ¿cómo se exprimió su uso lúdico?

La respuesta estaba en la capacidad de las Gravis Ultrasound de imitar o emular otras tarjetas de sonido. De forma más o menos directa era capaz de emular un dispositivo General MIDI mediante un banco predeterminado de sonidos, así como imitar los instrumentos de un MT-32. Esto ya de por sí le daba soporte musical a la mayoría de los juegos de la época, pero el sonido digital seguía sin resolverse. Aparecieron algunos parches para juegos existentes o los que hubieran sido lanzados sin soporte para Gravis, pero dependíamos de que la revista de turno lo regalara con su CD, o tener acceso a Internet, lo cual era muy poco común antes de 1994. La respuesta llegó (más o menos) con el uso de emuladores.

IWSBOS y MegaEM fueron los dos programas más usados por los jugadores usuarios de Gravis. Estos permitían emular una Sound Blaster 2.0 y una AdLib, aumentando notablemente la cantidad de juegos que podían usarla. Esto no era ni mucho menos una solución completa, y dependía si un juego usaba un modo protegido, si requería memoria EMS, si necesitaba mucha memoria convencional… todo ello además echado a suertes ya que la compatibilidad era una lotería. Sólo la Gravis Ultrasound Extreme, de 1996, dio soporte por hardware a la emulación de Sound Blaster Pro, un poco tarde.

En todo caso, las Gravis Ultrasound proporcionaron un hardware estupendo para músicos amateur, costando no mucho más que una Sound Blaster. Si bien el soporte para juegos fue irregular era una forma de salirse del camino común. Su memoria de a bordo permitía mucha más variedad de sonido que los módulos MIDI, y al poder usarse de dispositivo General MIDI con sonidos cargados por nosotros teníamos una calidad musical en los juegos que la Sound Blaster ni soñaba sin su placa hija Wave Blaster.

Sound Blaster AWE32 y lo que te rondaré, morena

La Sound Blaster 16 era indiscutiblemente la tarjeta de sonido estrella para 1994, pero sus características más allá del sonido estéreo digital estaban más que estancadas. Creative Labs dio el paso con la AWE32, introduciendo muchas mejoras en la capacidad musical como memoria RAM dedicada, un procesador wavetable de 32 voces, un mezclador por hardware con  ecualizador integrado y un procesador de efectos digitales. El precio, eso sí, estaba acorde con todo lo ofrecido.

Ni que decir tiene que era perfectamente compatible con el sonido digital de la Sound Blaster 16, y que como también incluía el chip OPL3 lo era con la síntesis de audio FM de ésta y de la AdLib. Algunos modelos más baratos, no obstante, decidieron integrarlo en su procesador o simplemente no incluirlo y dar soporte mediante emulación. El sonido en este caso no era 100% el mismo, pero mantenía la compatibilidad. Por todo esto, a partir de su salida, estas tarjetas se consolidaron nuevamente como el estándar para uso doméstico, juegos sobre todo. Para los juegos antiguos se podían usar sus capacidades retrocompatibles, y los nuevos comenzaron a dar soporte en seguida.

Para un jugador de PC esta tarjeta aunaba todas las características deseables: funcionaba con todos los juegos y la música sonaba muchísimo mejor que una Sound Blaster 16, con soporte completo MPU-401 UART. Además fue una patada en sus partes a las Gravis Ultrasound, ya que se metía de lleno en su territorio gracias al chip EMU8000. Dotaba de síntesis wavetable de 32 voces usando su memoria RAM dedicada, que podía ampliarse en algunos modelos hasta unos increíbles (y carísimos) 32 megas. Curiosamente los populares trackers no dieron soporte directo a este increíble hardware (sí mediante compatibilidad Sound Blaster, por supuesto), tan sólo algunos reproductores especializados.

Los juegos que soportaban la AWE32 directamente ofrecían un sonido tremendo. No sólo por su sonido digital en calidad CD o su música compatible con General MIDI, también por sus efectos digitales como reverberación o flange. Además, como podíamos cargar en memoria instrumentos mediante el formato SoundFount, no todos los juegos tenían que sonar igual. Pese a todo, no hubo demasiado juegos que aprovecharan esta tarjeta, y la mayoría se limitó a usar el sonido digital heredado de la Sound Blaster 16 y reproducir música General MIDI de su banco de sonidos predeterminado.

Aunque la mayoría de las revisiones de la AWE32 consistieron en cambiar o quitar cosas (como la memoria disponible de fábrica, caso de la Sound Blaster 32), en 1996 se lanzó otro modelo que iba más allá de una simple revisión: la Sound Blaster AWE64. Las mejoras incluían un sonido más limpio gracias a una mayor relación de señal-ruído, un notable aumento de su polifonía (a 64 voces). El hardware era una ampliación de lo visto anteriormente, por lo que la compatibilidad estaba más que asegurada.

Las revisiones de la AWE64 fueron interesantes. La versión Gold nos acercaba al ámbito profesional al incluir un DAC profesional de 20 bits, así como salida por conectores RCA chapados en oro y una salida digital S/PDIF. La revisión Value, en cambio, se quedó sólo con lo concerniente al uso doméstico-lúdico a un precio muy competitivo, y aunque prácticamente no hubo soporte para AWE64 en los juegos era una forma más que asequible de jugar a los que soportaran AWE32 y compatibles, aunque sin posibilidad de ampliar la RAM. De todas formas, en AWE64 esto se volvió más difícil ya que se pasó del soporte de SIMMs estándar de 30 contactos a una memoria propietaria de Creative, más cara y difícil de encontrar. El dinero manda.

Las tarjetas profesionales: Turtle Beach

El mercado de tarjetas de audio para PC no estaba limitado a los juegos y las aplicaciones domésticas. Aunque a finales de los 80 y hasta bien entrados los 90 el vetusto Atari ST siguió siendo el rey de los estudios musicales (con los Macintosh a la zaga) los PCs también fueron una plataforma viable para la producción de audio profesional. Una de las casas más conocidas fue Turtle Beach, con una línea de tarjetas profesionales que empezó a venderse a partir de 1991.

El producto estrella de Turtle Beach en la era MS-DOS era la Multisound. La calidad de sonido de esta tarjeta estaba a otro nivel, que era naturalmente el uso en el ámbito profesional. Su corazón era un sintetizador profesional E-MU con hasta 4 MB de ROM, con capacidad de grabación en calidad estudio a 24 bit y entradas y salidas de sonido digital, todo ello en 1991, cuando la Sound Blaster se arrastraba para poder conseguir un sonido de 22 KHz mono en 8 bit. Incluso con la aparición de las AWE32 en 1994 seguían siendo competitivas, costando no mucho más que éstas por aquél entonces (alrededor de 400 dólares).

Naturalmente las aplicaciones de esta tarjeta eran muy especializadas, funcionando sólo con software específico. No eran en absoluto compatibles con el estándar de facto que era Sound Blaster, ni siquiera con MPU-401. La única forma de usarlas con juegos de la época MS-DOS fue a través de Windows NT, y sólo con un emulador tipo VDMsound, algo completamente desaconsejable y fuera del ámbito de este artículo. (además ocurrió mucho después)

Otros módulos y tarjetas General MIDI

Si bien todo el mundo estaba muy contento con las Sound Blaster, su calidad musical en juegos dejaba mucho que desear para los años 90. La solución era tener un MT-32, claro, pero eso requería un desembolso importantísimo. Además, al no cumplir la norma General MIDI no todos los juegos lo podrían usar correctamente o en absoluto.

El primer dispositivo destacable en este ámbito vino en 1991 y fue la Roland SC-55 (Sound Canvas), un módulo sintetizador MIDI que cumplió con General MIDI y con un nuevo estándar propietario de Roland, el General Standard, en el que al parecer se estrujaron bien el cerebro para darle nombre. Las bazas de este dispositivo eran notables: no sólo era compatible con General MIDI, haciendo funcionar muchos juegos de la época, sino también emulaba el MT-32 con su banco básico de sonidos. No sonaba igual, pero mantenía mucha calidad en los instrumentos y fue percibido como un sustituto bastante bueno. Una factor de forma popular en el PC fue la Roland SCC-1, con forma de tarjeta interna en lugar de módulo MIDI que ya incluía la funcionalidad del MPU-401.

No muchos juegos la soportaban directamente, aunque su compatibilidad con los estándares musicales de entonces hacía que funcionase razonablemente bien con programas que no estuvieran específicamente diseñados par ella. No obstante en 1993 el mismísimo Doom de id Sofware no sólo dio soporte específico, sino que su genial banda sonora metalera fue ideada para ser reproducida en este cacharro.

¿Dónde estaba Yamaha? Posiblemente trabajando en su estándar XG, eXtended General MIDI. En 1994 se lanzó el primer módulo que cumplía con esta norma, el MU80 Tone Generator. Superior al Sound Canvas y permitiendo mucha más variedad de modulación de los instrumentos, a lo largo de sus años fue vendiéndose como módulo MIDI o incluído en tarjetas de audio con capacidad de sonido digital.  Entramos no obstante en el pantanoso terreno del bus PCI, más moderno pero prácticamente incompatible con todas las tarjetas anteriores, que usaron el bus ISA. Durante muchos años, distintas versiones de Windows usaron un emulador de este estándar para dotar de sonido MIDI a su sistema operativo sin necesidad de un hardware de síntesis musical.

Los juegos de MS-DOS no se molestaron en dar soporte directo a las tarjetas y módulos XG, por lo que debía usarse simplemente como un módulo General MIDI controlado por una MPU-401 o compatible. El resultado era un sonido bastante bueno, pero que desaprovechó completamente las ingeniosas capacidades de este hardware.

Una cosa más (otras tarjetas interesantes)

Competir en la era de la Sound Blaster era más difícil que hacer gárgaras con polvos de talco. No obstante, a partir de que se popularizaran los middlewares y el software de Windows 3.X era medianamente posible ofrecer tarjetas alternativas.

Pro Audio Spectrum

Esta familia de tarjetas fabricadas por Mediavision comenzó su andadura en 1991, con la PAS original. Ofrecían compatibilidad con AdLib al incluir una pareja de chip OPL2 en su configuración, así como audio digital totalmente incompatible con el «estándar» Sound Blaster. También incluía una controladora de CD-ROM, pudiendo adquirirse modelos con diferentes estándares. Su sonido era de 8 bits, y no llegó a cuajar durando sólo un año, en el que fue sustituida por su sucesora.

Hoy es una tarjeta difícil de encontrar, con escasa literatura al respecto, aunque con soporte moderado en juegos ya que el driver las usaba igual. Existió una revisión que usaba un puerto ISA de 16 bits, que sustituía la parte de síntesis FM por un chip OPL3, pudiendo igualmente reproducir sonido a de 16 bit. Fue conocida como Pro Audio Spectrum Plus. Ambas tarjetas además podían emular el módulo MPU-401 en su conector para joysticks.

Al año siguiente aparece la Pro Audio Spectrum 16, hoy día más común y con características interesantes: sonido digital estéreo de 16 bits en calidad CD, similar al ofreció la Sound Blaster 16 en ese mismo año. Para los amantes de los juegos que no querían perderse nada incluyó compatibilidad completa a nivel de hardware con la Sound Blaster 1.5, de modo que ahora podía usarse con prácticamente todos los juegos del mercado, eso sí con una calidad inferior de sonido si no se incluía soporte para la PAS16. Estas características le permitieron venderse moderadamente bien y obtener soporte para la mayoría de juegos que usaran un middleware mayoritario.

Thunder Board

Además de la Pro Audio Spectrum la empresa Mediavision comercializó otra tarjeta más, sin relación con las PAS. ¿Qué razón habría para arriesgarse dos veces en este mercado? Bueno, no del todo: Thunder Board es un clon de Sound Blaster 1.5, pero a precio de estudiante.

Con ella se podía hacer lo mismo que con el producto de Creative con mucho menos dinero, y aunque en 1992 existían mejores tarjetas, la Thunder Board se erigió como una alternativa para gente tiesa de parné. Es más, en plena vorágine ahorradora se sacaron de la manga un producto muy singular: la Thunder and Lightning, que no incluyó mejoras en sus circuitos de sonido. Incluyó… ¡una tarjeta gráfica SuperVGA!

Es verdad que construir un PC era más barato gracias a estos dispositivos, pero uno se pregunta si es una buena idea acercar tanto los circuitos de audio y vídeo. No se ha podido encontrar más información.

Soundman Wave

En el mercado de producción amateur ya teníamos las Gravis Ultrasound, y un año más tarde apareció esta creación de Logitech. Un producto a caballo entre el hardware orientado a juegos y el sonido dirigido a pequeños estudios domésticos. Sus características no estaban nada mal para 1993: sonido en calidad CD tanto en reproducción como en grabación, controladora de CD-ROM y algo muy interesante: un chip OPL4 en lugar de los comunes OPL3. Además de las características de síntesis FM presentes en casi todas las tarjetas tenía capacidades wavetable, cuyo banco se hallaba en una memoria ROM de 2 megas.

Esta tarjeta tenía, sin embargo, dos problemas. Primero que, aunque era compatible con las Sound Blaster Pro, fallaba más que la Esteban en Cifras y Letras. O bien sonaba demasiado agudo, o no funcionaba uno de los canales o no sonaba en absoluto. Al final, a pesar de lo que aseguraba el fabricante, había que usar la compatibilidad con Sound Blaster 1.5, y el soporte nativo en juegos fue muy escaso. El segundo problema me duele más aún: al no tener memoria RAM a bordo el sonido wavetable se limitaba a los bancos proporcionados por su, por otro lado «enorme» ROM.

El fin de la edad de oro de MS-DOS

MS-DOS y sus derivados (PC-DOS, DR-DOS, 4DOS, etc) comenzaron como una interpretación sui géneris de CP/M, y se mantuvieron tremendamente obsoletos la mayor parte del tiempo en que permanecieron en activo. Tan sólo la omnipresencia de la arquitectura PC, la cantidad de software y hardware disponible y la facilidad de comercializar PCs clónicos hizo posible que viviera tanto tiempo. Pero la segunda mitad de los años 90 vio su reino caer, y con él la forma en la que entendíamos las tarjetas de sonido.

Con la aparición de Windows 95 por fin los desarrolladores comenzaron a abandonar MS-DOS, y gracias a su modelo de drivers era posible utilizar prácticamente cualquier tarjeta de sonido en todos los programas. Al no ser necesario que un programa diera soporte específico las tornas cambiaron. Además el bus ISA fue reemplazado progresivamente por el PCI, y el hecho de que los juegos sólo fueran capaces de manejar el primero creó un importante cisma en la tecnología de las tarjetas de audio.

El bus ISA estuvo presente desde la primera hornada de PCs, y con él era posible escribir en la memoria o usar los recursos del ordenador mediante interrupciones por software o canales discretos. Con PCI se pasa a un modelo de arbitrador de bus, más avanzado tecnológicamente pero totalmente diferente, y el soporte se limitó en la práctica a sistemas Windows o, como mucho y durante un tiempo, un driver que proporcionase compatibilidad ISA para juegos diseñados para MS-DOS. Dado que Windows 98 terminó por incluir compatibilidad por software con Sound Blaster, era posible usar casi cualquier tarjeta de sonido, por lo que se acabó dando la puntilla a la hegemonía de Creative.

Tras la parrafada

Dado el (muy) relativo éxito de mi artículo sobre los chips de sonidos más importantes de los videojuegos me decidí a hacer uno centrado en la era MS-DOS. Provoca menos nostalgia fácil, entre otras cosas porque no hay juegos de Nintendo o similares y a veces manejar y configurar estas máquinas era un soberano coñazo.

Lo de que prometía ser breve era broma, naturalmente. Se podrían escribir libros tan sólo de la AdLib, y podría haberme extendido en la historia del PC hasta haber caído rendido. He tratado, eso sí, de condensar lo más importante del mundo de las tarjetas de sonido sin dejar técnicas y tecnicismos sin explicar. Me he limitado a la era MS-DOS, aparte de por ser la que más interés me suscita porque se trata de una época con una idiosincrasia única, que por suerte o por desgracia me tocó vivir.

No me despido sin antes agradecer a mis amigos del sonido, que me han acompañado en esta larguísima disertación:

• La interrupción inquieta
• El sonido hiriente
• La enana en frecuencia modulada
• El enchufe sátiro
• Don MIDI In y don MIDI Out
• La compatibilidad loca
• El señor Kilohertzio
• El TSR morsegón
• La tarjeta humana
• Por último, don Hace Falta Más Memoria Convencional

Ni que decir tiene que comentarios o correcciones son más que bienvenidos, y si alguien quiere aportar sus bandas sonoras favoritas para estos importantísimos aparatos estaré encantado de leerlo.