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PROYECTO DE INGENIERIA ELECTRONICA REPORTE DEL PROYECTO TERMINAL DE INGENIERIA ELECTRONICA TI TUL0 DEL PROYECTO : rl SISTEMA DE ADQUISICION Y ANALISIS DE voz. ASESOR DE PROYECTO : M. EN I. MAURICI O LOPEZ VILLASENOR JEFE DE AREA DE INGENIERIA ELECTRONICA
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P R O Y E C T O D E I N G E N I E R I A E L E C T R O N I C A
REPORTE DEL PROYECTO TERMINAL DE INGENIERIA ELECTRONICA
TI TUL0 DEL PROYECTO : rl SISTEMA DE ADQUISICION
Y ANALISIS DE voz.
ASESOR DE PROYECTO : M. EN I. MAURICI O LOPEZ VILLASENOR
JEFE DE AREA DE INGENIERIA ELECTRONICA
P R O Y E C T O D E I N G E N I E R I A E L E C T R O N I C A
PARTE I : SISTEMA DE ADQUISICIDN Y ANALISIS DE VOZ.
J A I M E M O J I C A R O D R I G U E Z
1
l . D e s c r i p c i b n d e l sistema d e c o n v e r s i d n A n a l d g i c o / D i g i t a l .
l . l . C i r c u i tos p a r a c o n v e r s i b n y para muestreo-retencidn.
l . 2. A p l i c a c i b n e s p e c i f i c a : A n P l i s i s d e Voz.
1 . 3 C i r c u i t o p a r a f i l t r a d o de l a seKa1 d e voz.
2. Mtodos p a r a a d q u i s i c i dn d e datos.
2 . 1 T r a n s f e r e n c i a de datos mediante programas I /O.
2 . 2 T r a n s f e r e n c i a c o n t r o l a d a por el sistema d e i n t e r r u p c i b n de l a I BM-PCAT.
2 . 3 T r a n s f e r e n c i a de datos usando A c c e s o D i r e c t o a Memoria C D U .
2 . 4 Analisis d e e f i c i e n c i a d e los &todos a n t e r i o r e s .
3. A c c e s o D i r e c t o a Memoria C D U .
3 . 1 Requerimientos para implementar DMA e n sistemas IBM-PCAT.
3 . 2 D e s c r i p c i b n p a s o a p a s o d e l a s e c u e n c i a DMA.
3 . 3 Programacidn d e l c o n t r o l a d o r de DldA 8237A.
3 . 4 Uso del lenguaje ensamblador para i mpl ementar DMA.
4. Software d e l s i s t e m a de a d q u i s i c i b n d e datos.
4.1 I n t e r f a c e Ensanrblador-Turbo Pascal
4.2 U n i d a d p a r a a d q u i s i c i d n d e d a t o s .
4.3 Unidad para FFT y g r i f l c o s .
4.4 D e s c r l p c i d n y uso d e l s i s t e m a .
2
I NTRODUCCI ON :
E l desarrollo continuamente creciente d e los sistemas
d i g i t a l e s y s u s amplias posibilidades de aplicacidn en todo
campo de la actividad humana hace necesaria una comunicacidn
e f i c i e n t e y confiable con el mundo analbgico, favoreciendo,
a d e d s , el tratamiento de l a s sef'iales analdgicas una vez
d i g i t a l i zadas.
Las sena1 es analbgi cas se pueden adquirir e n s u forma
d i g i t a l par a efectuar cual q u i era o todos 1 os procedi mi entos
siguientes : almacenamiento, transmisibn, procesamiento o
simple observacibn d e 1 a senal.
El tratamiento d e las senales ya digital izadas puede
realizarse con toda clase de c i r c u i t o s d i g i t a l e s y mediante
software e n computadores digitales; a lgo que ha contribuido
enormemente a 1 a expansidn de los sistemas d i gi tales e n 1 as
comunicaciones es la posibilidad de codif icar la informacick
mediante cualquiera de los cbdigos existentes para correcidn
de errores CHamming, Fire-Burton, Reed-Salomon, etc3 haciendo
a l a informacidn d i g i t a l altamente inmune al ruido.
Durante el proceso d e digital izacibn de l a sef'ial analbgica,
&Sta se muestrea a una frecuencia d e muestre0 determinada por
el c r i t e r i o d e Nyquist, cada muestra obtenida se representa
mediante un &digo binario que l a i d e n t i f i c a completamente d e
acuerdo al cddigo que se haya elegido. Algunos d t o d o s par a
3
c o d i f i c a c i h son :
PCM
DPCM
ADPCM
DM
AMI
E s t e i n f o r m describe el hardware y el software usado para
implementar un sistema d e adquis ic idn de datos para una
IBM-PCAT Cy compatibles3 , basado en el uso del sistema d e
acceso directo a memoria C W y o r i e n t a d o a la adquis ic idn
de seKa1es d e voz p a r a s u e s t u d i o m e d i a n t e t d c n i c a s de
procesamiento de seKales.
l . DESCRIPCION DEL SISTEMA DE CONVERSION ANALOGICO A DIGITAL C-3.
E l p u n t o de reunihn d e 1 as sePEales a n a l h g i c a s a d i g i t a l es es
s u c o n v e r s i d n d e a n a l d g i c a s a d i g i t a l e s o v i c e v e r s a . E l
teorema de m u e s t r o o o r t a b l o c e q u e si l a frmcuoncia mAs a l t a de
e s p e c t r o d e l a seplal es B Cen Hertz>, l a sePTa.1 se puede
r e c o n s t r u i r a p a r t i r de sus muestras, tomadas a una razdn no
menor q u e 28 muestras por segundo. Hasta a q u l , los v a l o r e s d e
1 as muestras no son todavl a d i g i tales, ya que se encuentran
d e n t r o d e un r a n g o c o n t i nu0 y pueden tomar uno cualquiera del
namero i n f i n i t o d e v a l o r e s del rango. Para que l a sePEa1
a n a l b g i c a se c o n v i e r t a a d i g i t a l los v a l o r e s d e s u s m u e s t r a s
so someten a un p r o c e s o de CUANTIFICACION, en donde cada
muestra se aproxima, o "redondea", a l n i v e l c u a n t i f i c a d o mAs
prdximo, como se muestra en l a f i g u r a 1 . 1 .
FIGURA-l. 1
Las amplitudes de la seEal se eligen dentro de un rango dado C -A, 0 , que se subdi vi de en n subinterval os, cada uno de
magnitud M = 2Un.
La magnitud de cada muestra se aproxima al punto medio del intervalo en el cual cae el valor de la muestra. Cada muestra se aproxi ma ahora a uno de 1 os n-nQmeros. La informad c5n queda ari DI GI TALI -A.
La seKal cuantificada es una "aproxinmcibn" de la sena1
original. Se puede mejorar la exactitud de la sena1 cuantificada a cualquier grado que se desee a w n t a n d o el ntmmro de niveles C n 3 . Para la inteligibilidad de las senales de voz, por edenplo, n m 8 o n m 1 6 rerA suficiente.
Para el caso de n m 16 ni veles de cuanti zaci bn , se puede utilizar un cbdigo binario de 4-bi ts Cz4 = 183 para representar cada valor de l a muestra. El patrbn, asignado para cada uno de los 1 8 valores se muestra en la tabla l. 1 .
I DI GI TO I CODIGO BINAR10
O
1 O01 9 1000 8 0111 7 0110 8 o1 o1 5 o1 O0 4 O01 1 3 O01 o 2 0001 1 OOOO
1 0 1010 11 1011 1 2 1100 1 3 1101 1 4 1110 1 5 1111
TABLA 1 . 1
A c o n t i n u a c i b n se dar& . una d e s c r i p c i b n d e l s i s t e m a d e
conver si 6n Anal 6gi co-Di gi t a l .
1.1 Circuitos para nmestreo-retenci6n y para conversidn.
El diagrama a b l o q u e s bAsi co para el sistema d e conver si 6n AA3 se muestra en l a f i g u r a - 1 . 2 .
FI GURA-1.2
La e t a p a de muestroo-retenci6n se r e a l i z a c o n el C i r c u i t o
I n t e g r a d o CCI> LM3Q8 o r i e n t a d o , p r e c i s a m e n t e , a1 muestreo y
retencirSn de l a seKal analCrgica q u e r e c i b e . Los p u l s o s para
una f r e c u e n c i a de muestreo 6ptima en seKalez d e voz C 8 KHz3 se
generan mediante un c r i s t a l a j u s t a d a a dicha f r e c u e n c i a . E s t o
p e r m i t e t e n e r u n a f r e c u e n c i a de muestreo f i j a sin importar el
t i p o de computadora usada CPC, XT o A n .
En l a f i g u r a - l . 3 se muestra el diagrama circuital de l a eta- pa usada para muestreo-retencibn y conversibn A/D. E l bloque
marcado con l a s s i g l a s FPB representa l a etapa del F i l t r o Pasa
Baj OS C ver secci 6n l. 33 ; el conver ti dor A/D es el CI ADC0804
d e 8-bi ts. La orden de escritura al convertidor CWR2 para que
r e a l i c e l a c o n v e r s i h . es generada por los pulsos que
determinan l a frecuencia d e muestreo a 8 . 3 KHz, es d e c i r , l a
orden se genera cada 1 2 0 preg. De este tiempo re tienen
1 0 p s e g para que el convertidor realice la conversibn
y 1 1 0 prog para retenor el valor convertido y pueda ser leido
por l a computadora.
DECODIFICADOR DE - DI RECCION DE LA BUS DE \
PC DATOS /
E 0 8 0 4 CONVERTIDOR
A/D
FI W R A - 1 . 3
8
1.2 Aplicacibn especifica : anAlisis d e voz.
La c o n d i c i d n d e N y q u i s t p a r a una reproduccibn lo rids f iel
p o r i ble de 1 a seKales d e voz C 1 i m i tada comunmente en banda a
3 . 3 KHz3, nos obliga a t e n e r un p e r í o d o d e m u e s t r e o m i n i m T
d e 151 pseg. o una f r e c u e n c i a de muastroo d e €5.6 K H z . S i n
embargo se recomienda tener una banda de segurí dad para que
l a s e x i g e n c i a s d e l f i l t r o r e q u e r i d o e n la r e c u p e r a c i d n d e l a
sena1 a s u f o r m a a n a l d g i c a n o s e a n c r í t i c a s . Por o t r o l a d o ,
conforme se aumenta l a f r e c u e n c i a d e muestreo, se r e q u e r i r &
mayor d i s p o n i b i l i d a d d e memoria e n l a computadora Ca menos que
se u s e a l g Q n d t o d o de c o m p a c t a c i h n d e i n f o r m a c i d n como ADPCM, DPCM, etc.3 y mayor t i e m p o p a r a r e a l i z a r a l g Q n p r o c e s a m i e n t o a
l a seKal c a p t u r a d a Cpor e j e m p l o , a1 r e a l i z a r s u t r a n s f o r m a d a
r & p i d a d e F o u r í e r E FFTI 3 .
Comunmente se usa una frecuencia de muestreo de 8 . 3 KHz
C T = 120 p s e g 3 para 1 as seKal es d e voz, t e n i e n d o e n t o n c ’ e s una
b a n d a d e p r o t e c c i b n d e 1.7 KHz Cdesde 3 . 3 h a s t a 5 KHz3. A una
f r e c u e n c i a de muestreo d e l a seKal de voz de 8 . 3 KHz
se n e c e s i t a t e n e r u n a r a z d n d e a d q u i s i c i d n d e d a t o s d e
8300 byteryseg. Nuestro sistema de a d q u i r i c i d n de datos debe,
a d e d s , e s t a r e n p e r f e c t a s i n c r o n l a c o n el d i s p o s i t i v o
c o n v e r t i d o r A/D e x t e r n o p a r a l e e r l a informacihn en e1 momento
p r e c i s o y e v i t a r así perder o r e p e t i r i n f o r m a c i d n , c o n l o que
se c o n s e r v a la f r e c u e n c i a de muestreo de l a e t a p a c o n v e r t i d o r a
con l a f r e c u e n c i a a l a que se adquieren los datos.
Por o t r a p a r t e , se r e q u i e r e tambih que l a a d q u i s i c i d n d e l a
seKa1 de voz se r e a l i c e al t i e m p o p r e c i s o e n q u e hsta se
g e n e r a p a r a e v i t a r t e n e r sol o f r a c c i o n e s d e 1 a t o t a l i d a d q u e
conforma la reKal r e a l u o t r a s sePEales a j e n a s a la r e q u e r i d a
C como r uí dos>.
9
Los p a r r a f o s anteriores d e s c r i b e n algunas d e las dudas
s u r g i d a s d u r a n t e el d e s a r r o l l o de este p r o y e c t o . I n i c i a l m e n t e
se e s t u d i a r o n a l g u n o s m e t o d o s p a r a a d q u i s i c i d n d e d a t o s c o n el f i n d e a n a l i z a r s u c o m p o r t a m i e n t o y a p l i c a r el mAs e f i c i e n t e
e n c u a n t o a r a z 6 n de t r a n s f e r e n c i a C e n b y t e s / s e g 3 y f a c i l i d a d
do implemonta.ci6n. En l a r o c c i d n 2 so d e s c r i b e n los d t o d o s d e
a d q u i r i c i d n de d a t o s e s t u d i a d o s .
1 0
1 . 4 C i r c u i t o s p a r a a m p l i f i c a c i h y f i l t r a d o d e l a seKal d e voz
Debido a que l a seKal d e a u d i o es muy pequeKa en amp1 i t u d ,
se r e q u i e r e una e t a p a i n i c i a l a m p l i f i c a d o r a . D e b i d o t a m b i d n , a
que el c i r c u i t o e d i f i c a d o r C c o n v o r t i d o r A 4 0 solo c o d i f i c a
v a l o r e s positivos de l a seKal d e e n t r a d a , se r e q u i e r e montar a
la reKal a m p l i f i c a d a s o b r e un n i v e l de DC. E s t e n i vel d e DC es
d e 1 . 2 5 volts, de forma que el c o n v e r t i d o r c o d i f i c a r a n g o s d e
O a 2 . 5 volts. En l a f i g u r a 1 . 4 re muestra l a e t a p a
a m p l i f i c a d o r a c o n c a p a c i d a d d e a j u s t e d e l n i v e l d e DC.
FIOURA-a. 4
11
La etapa d e f i l t r a d o esta formada por cuatro etapas e n cascada; cada etapa consta d e un f i l t r o pasa-bajas d e segundo
orden d i sefiado a una f recuencia d e corte d e 3 . 5 KHz y con ganancia unitaria. La etapa completa de los f i l t r o s e n cascada
forman un f i l t r o Butterworth de octavo orden. En l a f i g u r a 1 . 5 se muestra uno do los f i l t r o s de acoplamiento y l a conexidn
e n cascada d e cuatro de e l l o s .
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2. METODOS PARA ADQUISICION DE DATOS.
Durante el t r a b a j o p r e l i m i n a r de i n v e s t i g a c i d n de este
p r o y e c t o se e s t u d i d l a c a p a c i d a d de t r a n s f e r e n c i a de datos
Co r a z b n de t r a n s f e r e n c i a e n bytesIsec3 d e l a IBM-PCAT Ccon
velocidad de procerador de 8 t4hz3 u s a n d o d i f e r e n t e s t e c n i c a s
d e a d q u i s i c i b n d e d a t o s y determinar l a forma m&s adecuada
p a r a s u a p l i caci bn e n a d q u i s i ci 6n de reKal es d e voz. L a s
t k n i c a s e s t u d i a d a s f u e r o n : u s o d e i n s t r u c c i o n e s d e l e c t u r a
por el p u e r t o I /O e n un l e n g u a j e d e a l t o n i vel C P a s c a l 3 y on
l e n g u a j e e n s a m b l a d o r ; u s o d e l sistema d e i n t e r r u p c i b n d e l a
IBM-PCAT y u s o d e l a f u n c i b n DMA. En l a f i g u r a - 2 . 1 se muestra
un diagrama a b l o q u e s d e l c i r c u i t o u t i l i z a d o p a r a l a
r e a l i z a c i 6 n de las pruebas. Dichas pruebas se r e a l 1 z a r o n e n
una computadora IBM-XT d e 8 Mhz d e v e l o c i d a d . Las
e s p e c i f i c a c i o n e s t k n i c a s y el n ~ m e r o del p i n d e los
c i r c u i t o s m o s t r a d o s se d e s c r i b e n e n c o p i a s d e l a p h d i c e A.
BM-PC/XT/AT
BUS DE DIRECCIONES DE LA PC CAO-Al53 D E C C I -
A I t
BUS DE DATO6 DE LA PC cDo-w3 >
FI WRA-2.1
13
0-DRQO 0-1 RQ3 O-PORTCI
1
2.1 T r a n s f e r e n c i a d e datos IR0 programada. S La forma mAs s i m p l e de t r a n s f e r i r datos a la computadora
desde un d i s p o s i tiva e x t e r n o es mediante programas capaces de l e e r datos en el p u e r t o 1/0 de l a IBM-PC/XT/AT.
E l hardware requerido es muy s i m p l e : se n e c e s i t a
d e c o d i f i c a r las l l n e a s d e d i r e c c i o n e s d e l a IBM-PC/XT/AT para
e l e g i r un p u e r t o no ocupado por 1 a computadora y poder
c o n e c t a r a q u l n u e s t r o d i s p o s i t i v o e x t e r n o . E l diagrama del
c i r c u i t o u t i 1 i zrdo para el uso d e los puertos de 300 a 31F se
muestra en l a f i g u r a - 2 . 2 .
FIOURA-2.1
14
A continuaci6n se muestra el listado d e un programa en Pascal q u e 1 ee I nformaclbn del convertidor AK? -0804 y
despues graflca 318 muestras obtenidas.
Program captura-v2;
i Programa que lee datos del convertidor A/D-ADC0804 conectado > i a1 puerto $300 de l a PC IBM-compatible y los graflca. 3
i Por : Jaime Mojlca Rodrlguez 3
uses Dos, Crt , graph3;
const max = 308; C Val or ndxi mo de muestras > var
maxneg, maxpos : Integer ; C El ndximo y mínimo d e l a renal 3
h : a r r a y t l . . maxl of Integer; i Variables para el procesamiento)
S : array1 l . . maxl of Integer ; i de l a sePial : capturar, grabar > r : rrraytl . .maxi of Integer; i e n memoria, graflcar, etc. > x : arrayC1.. maxl of Integer;
y : arrayCl..maxl of Integer;
respuesta : char ;i Para opciones del mema > opclon, op : char;i Para tratamiento de archivos 3
archA : Text.;< Para abrir archivo de disco 3
nombre : strlngC123;i Para un archivo de MS-DOS 3
extension : strlngC41;< Extenclbn del archivo de disco 3
Procedure captura;
beg1 n
for I : = 1 to max do
yEl3 : = PORTC513003;i Puerto del convertidor
end ;
3
Procedure EncMaximos; i Encuentra valor m & x i m o de la 3
Beg1 n i sePial > maxneg : = o; maxpor : = o; For K : = 1 to max do
begi n I f C y C k l < O3 and C y C k l < maxneg3 t h e n
15
maxneg : = roundCyCk32
E l se
begi n I f yCk3 > maxpos t h e n
maxpos : = r oundC y1 k 3 3
end ;
end; <For> End; CEncMaximor3
Procedure Grafica;< GrAfica de l a seKal capturada > var
despla2a : integer ;
subx : integer ;
cordx : integer ;
suby : i n t e g e r ;
cordy : integer;
maxim : i n t e g e r ;
Begí n
Or aphCol or Mode ;
paletteC23 ;
I f maxneg <> O t h e n <Traza lor ejes X y Y que incluya)
Cvalores negativos d e yCn3. 3
begí n desplaza : = 100;
dr awC 1 O, dospl aza ,318 , despl aza ,23 ; <Eje X doepl azado hací a ar r i ba>
drawCl0,20,10,100,23;
drawCl0,100,10,180,13;
drrwC318,20,318,100,23;
drrwC318,100,318,180,1~; C > C Diferencn con colores >
For i: = 1 to 4 do C 1 OS val ores negati vos > c de lor positivos 3
begí n C > suby : 100 - 20M;
16
I
I
drawCQ,suby,318,suby,23; suby : = 1 0 0 + 20*i ; drawCQ,suby,318,suby,l3;
end ;
g o t o x y c l O , l 3 ;
g o t o x y c l , 2 3 ; w r i t m c m p x p o s 3 ;
gotoxyCl .253 ; wri t d m a x n e g 3 ;
g o t o ~ y c 1 , 1 3 3 ; w r i t d ' 0 . 3 ;
goto*40,i?S3; writeC'n'3;
s u b x : = truncC3080max3 ;
cordx : = 1 0 ;
I f aboCmaxnog3 > maxpos t h e n C b t e r m i n a l a escala que)
maxim : = absCmaxneg2 <ser usada como referencia) El se
maxim0 : = maxpos; For k: = 1 t o max do
begin cordx : = cordx + r u b x ;
I f y C k 3 < O t h e n Cvalores n e g a t i v o s de yCk33
bosi n cor dy : = despl ala + r oundCBO/maxi moWC absC y[ k 3 3 3 3 ;
drawCcordx,deoplaza,cordx.cordy,33;
end Else <Valores p o s i t i v o s d e y t k l )
begi n
cordy : = dmspl aza - round(: 80/m&xi m o - C k 3 3 ;
drawCcordx,derplaza,cordx,cordy,33 end ;
end ; end
Else CGrafica c o n valores positivos de yCk3 unicamente)
bogi n d r a w C l 0 , 2 0 , 1 0 , 1 8 0 , 2 3 ; Ceje y lateral i z q u i e r d o 3
d r n w C 3 1 8 , 2 0 , 3 1 8 , 1 8 0 , 2 ~ ; Ceje y lateral derecho)
for 1 : = 1 t o 8 do
1 7
begi n
s u b y : = 1 8 0 - 20% ;
draw C Q , s u b y , 3 1 8 , s u b y , 2 3
end ;
d r a w C 1 0 , 1 8 0 , 3 1 8 , 1 8 0 , 2 3 ; <Eje g o t o ~ l l , l 3 ;
gotoxyc 1 , 23 ; wri tec maxpos3 ; gotOXyCl .233 ; wit& '0'3; gotoXyC40,253; wri teC'n '3 ;
s u b x : = truncC308/max3 ;
c o r d x : = 1 0 ;
For k: = 1 to max do
begi n
cordx : = cordx + s u b x ;
c o r d y : = C1803 - C r o u n d C l ~ / m a x p o s ~ t k l 3 3 ;
drawCcordx,l80,cordx,cordy,33; end ;
end ;
r eadl n ;
TextModeC C803
End; CGrafica)
P r o c e d u r e k n u ;
begi n
repeat
T e x t Back gr oundC 1 3 ;
TextCol or C 33 ;
C l r S c r ;
GoToXYC25.53;
wri t e 1 nC ' ' 3 ;
w r i t o l n ;
GOTOXY C 26,73 ;
write lnC '1 . hhstrar r e s u l t a d o s e n p a n t a l l a * > ;
GoToXY C 26, Q3 ;
w r i t e l n c '2. Generar archivo '> ;
GoT0XYC26,113;
1 8
. . , ..._.,. , 1 1 1 " - I " . *
# wri te lnC '3 . Graficar r e s u l t a d o s ' 3 ;
*ToXYC 26 133 ;
w r i t e l n c '4. R e g r e s a r al mens a n t e r i o r ' 3 ;
GoToXYC25,143;
wri t e 1 nC * G~ToXY C 2Q 2 0 3 ;
w r i t e C ' E l i j a una opcidn : ' 3 ;
r eadl nC op3 ;
case op of
'3 ;
'1' : b e g i n
C l r S c r ;
i : = o; For k : = 1 to max do
bQgi n wri te lnC 'yC' ,k , ' I = ' , y I k 3 3 ;
i : = i + 1 ;
If i >= 24 then begi n
wri t d ' P r e s i o n e <ENTER> para c o n t i n u a r . . . ' 3 ;
r e a d l n ;
i : = o end ;
end ;
w r i t e C ' P r e s i o n e <ENTER> para T E R M I N A R ' 3 ;
r eadl n end; <Care op = 1)
'2' : bogin
C l r S c r ;
w r i t e l n c
writeC'Dnme el nombre de l archivo a grabar : ' 3 ;
r eadl nC nombre3 ;
exLeneiCm : = * . DAT';
nombre : = nombre + e x t e n s i b ;
arri gnC archAp nombre3 ;
CSI -> rewri teCarchA3 ;
<$I t 3
18
'3 ' :
' 4 ' :
I f CIOresult <> O3 then begin
ClrScr ;
wri ts lnC ' "3 ;
wrltelnC * ERROR ' 3 ;
writelnC '"3;
w r i t d n ;
writeC ' P r e s i o n e <ENTER> p a r a c o n t i n u a r ' 3 ;
r e a d l n ;
end
El se
begi n
For k : = 1 t o max do
wrltelnCarchA, y C k 3 3 ;
closeCarchA3
end ;
end; <Case op = 2>
beBi n EncMaxi mor ; Grafica
end ; op : = ' 4 ' .
else wrltolnC 'opc1"n l n v lids---- oscoga d e nuevo' 3
end; <Case op of > u n t i l op = ' 4 '
end ;
begin <principal > c a p t u r a ;
-nu
end.
20
La razcSn de transferencia de datos mediante e l programa
anterior resulta muy lenta y no es capaz de obtener una copia
f i e l d e l a s s e f a l e s alimentadas al convertidor. Un cAlculo
aproximado nos dice que l a r a z h de transferencia del programa
anterior es do tan rolo 3- bytesysec, lo cual resulta
insuficiente para nuestras necesidades C 8 . 3 0 0 bytesjseg3.
Una solucibn alternativa os usar l a programacidn en lenguaje
ensrmblrdor , el siguiente fragmento de c M i g o puede leer informacibn d e l convertidor a una ranbn de transferencia
aproximada de 8 6 , €BO byteshag ! .
START : m v AX,t?DATA
=#AX ; i n i c i a l i z a DS l l ~ v cx, Cuenta ; Para iniciar un ciclo;
; qup re repetira un ; nlllpro de veces def i- ; nido por Cuenta;
LOOP : i n Puprto,BX ; lee e l puerto
inc BX
dec CX
j N LOOP
; increrrnta direceion
; decrearnta contador
; repite si Cuenta
; no es cero.
END START
A ~ n cuando l a razbn de transferencia es ruficientenronte
grande para nruchas aplicaciones, el inconveniente de & t e
d t o d o es quo resulta diflcil controlar l a sincronla d e
lectura para leer l a informacibn del convertidor A/D en el
raerrrnto preciso en que rnuoetra un f i n d e convorrion C E O . De
aqul que e1 programa repita informaci6n o l a pierda.
21
I
2 . 2 Transferencia controlada por el sistema de interrupcidn de
la IBM-PCflT.
En la f igura-2.3 se muestra al convertidor A/D ADC0804
conectado a l p i n d e peticidn de interrupcidn IRQ3 en l a PC. La
reKal de f i n d e conversidn CEE3 d e l convertidor genera una
sena1 de petici6n de interrupci6n que activa una rutina de
servicio de interrupci6n para leer y almacenar el resultado.
La rutina d e servicio se realizd con el programa ensamblador
mostrada anteriormente.
SELECCION DE PUERTO cs -{m f = 8.3Khz
SeKal de voz -1 +'
FI C3lJRA-2.3
22
1 __l_l._ . . "
2.3 Transferencia usando DMA
El sistema para acceso directo a memoria C D W provee un3
solucidan simple para transferir datos a l a computadora desde
un dispositivo externo. Cada byte o "palabra" C.word3 generado
por este dispositivo es almacenado directamente en l a memoria
d e 1 a computadora s i n 1 a i ntervenci r5n del procesrdor .
La mayor i a del hardware y sesal es de control necesarias para
implomentar una transferencia DMA estin presentes e n l a
trrdeta maestra d e l sistema y bur IKl. de l a IBM-PC/XT/AT.
En l a tarJeta maestra d e l a PC hay un controlador d e DMA,
que es el circuito integrado d e intel 8237A. Un solo c ircuito
integrado 8237 controla cuatro canales de DMA independientes,
numerados de O a 3. Cada canal puede programarse
individualmente, y todos los cuatro se pueden activar
simultanatamente. En l a PC e1 canal O es usado para refrescar
l a mentoria dinamica, y s u seflales de control no e s t h
di sponi b1 es en el bus del sistema. E l canal 2 es usado por el
d i s c o f l e x i b l e y el 3 por el disco duro, dejando disponible
solo a1 canal l.
En 1 1 siguiente seccir5n S 6 explicard con mayor d e t a l l e el
funcionamiento del sistema DMA.
23
2.4 Analisis de eficiencia de los &todos anteriores.
La transferencia de datos mediante programas I00 se realiza sdlo para casos en que no se requiere una r a z h de transferencia. muy grande Craenores de 200 bytes/seg>; su implenuantacidn resulta muy sencilla.
Cuando se requiere una razdn de transferencia de datos grande pupdo implemontarre d a n t e interrupci6n o d i a n t e
Acceso Directo a )rherrr>ria C q u e puede transmitir a una razdn aproximada de 478,000 bytee0sec3 .
Mews de l a elevada razdn da tramforencia que se obtiene
usando DIIA, resulta m&s sencillo de inpleawntar tanto en hardware COALD en software.
E4
3. A c c e s o d i r e c t o a memoria.
3 . 1 Requerimientos para implemntar DMA.
Como se m e n c i o n b a n t e r i o r m e n t e , l a mayorfa del hardware y
seffales de c o n t r o l n e c e s a r i a s para implementar DMA e s t a n
p r e s e n t e s e n l a t a r j e t a maestra del sistema y bus I/O de l a
PC. %lo debemos i n c l u i r u n a p e q u e n a c i r c u i t e r f a para
decodif i c r c i b n de p u e r t o y c o n t r o l . E l trabajo posterior se
c e n t r a e n l a p r o g r a m c i b n por software del c o n t r o l a d o r de DMA
8237.
3.2 h c r i p c i 6 n paso a paso de l a secuencia DU. LA SECUENCIA D M :
1 . - Un dispositivo I/O seffala u n a p e t i c i d n DMA en uno de los
p i n e s DRQx de l a PC.
2. -El 8237 a n a l i z a l a prioridad de l a p e t i c i b n c o n otras
peti ci o n e s p e n d i e n t e s .
3. -El 8237 solicita el
Request C HRQ3.
bus al 8088 a c t i v a n d o el p i n Hold
4. - La lc5gica del sistema espero al 8088 a q u e e n t r e e n un
periodo de reloj i n a c t i v o , d e r c o n o c t m d o " e l e c t r ~ i c a m e n t o " a1
procesador de 1 os b u s e s , y a c t i v a n d o 1 a 1 í n e a €401 d Acknowledge
CHOLDA3 al 8237A.
25
I
5 . - El 8237, una vez adqui r i do el b u s , acti va 1 a 1 í nea DACK
al dispositivo que so l í c i ta el servicio. E s t a l i n e a se conecta
g e n e r a l m e n t e a l a l i n e a C h i p Select CCS) del dispositivo.
6. - El dispositivo responde a DACKx i n a c t i v a n d o l a l i n e a
DRQx y p r e p a r a n d o s e para l a t r a n s f e r e n c i a d e datos.
7 . El 8237 activa las sef3ales de c o n t r o l apropiadas
y 1- para u n a t r a n s f e r e n c i a de l e c t u r a ; y IOR para
u n a t r a n s f e r e n c i a de e s c r i t u r a > para completar l a
t r a n s f e r e n c i a .
8. - F i n a l m e n t e , HRQ se i n a c t i v a , permi t i e n d o al procesador
cont inuar normal mente .
Estas o p w r c i o n e s se r e a l i z a n e n cada ciclo DMA :
3.3 Programacibn de1 c o n t r o l a d o r de DMA 8237A.
El 8237A de I n t e l es programado a t r a v e s d e 1 6 p u e r t o s . Ocho
d e l o s p u e r t o s dan a c c e s o a los registros de cuenta de byte y
d i r e c c i d n p a r a c a d a uno d e los c a n a l e s , y l o r o t r o s ocho
per mi t e n comandos a s g e n e r a l es.
REG1 m DE DI RECCI ON Y CUENTA DE B Y T E Hay un p u e r t o de CUEWTA DE BYTE y un p u e r t o de DIRECCION
p a r a c a d a c a n a l . Cada canal tiene dos r e g i s t r o s de CUENTA DE BYTE y d o s r e g i s t r o s d e DIRECCION. Ver tabla 3.1.
CANAL No., PUERTO REO1 Sra0 WERACI ON
TABLA 3.1 REGISTE06 DE DIRECCION Y CUENTA DE BYTE
O
O
1
1
2
2
3
3
O
1
2
3
4
5;
6
7
BASE Y DIRECCION ACTUAL DI RECCI ON ACTUAL
BASE Y CUENTA DE B Y T E CUENTA DE B Y T E
BASE Y DIRECCION ACTUAL DI RECCI ON ACTUAL
BASE Y CUENTA DE B Y T E CUENTA DE B Y T E
BASE Y DI RECCICN ACTUAL DI RECCI ON ACTUAL
BASE Y CUENTA DE B Y T E CUENTA DE B Y T E
BASE Y DIRECCI ON ACTUAL DI RECCI ON ACTUAL
BASE Y CUENTA DE B Y T E CUENTA DE B Y T E
ESCRITURA LECTURA ESCRITURA LECTURA ESCRI TURA LECTURA ESCRITURA LECTURA ESCRITURA LECTURA E S R I T U R A LECTURA ESCRITURA LECTURA ESCRITURA LECTURA
27
) .x..
Cada r e g i s t r o de c u e n t a d e b y t e y de direcci6n es de
1 6 - b i t s , o dos bytes de ancho. Para leer o escribir una l o n g i t u d d e dos bytes en un p u e r t o d e t a n solo 8-bi ts debe
hacer se e n sucesi dn, un b y t e a 1 a vez. Para programar un
r e g i s t r o de d i r e c c i d n , e s c r i b i m o s dos bytes a l mismo p u e r t o ,
el b y t e menor s e g u i d o del b y t e mayor.
Un flip-flop i n t e r n o APUNTADOR DE BYTE es usado para
d i r e c c i o n a r los bytor altos y bajos d e l r e g i s t r o i n t e r n o d e lf3
b i t s . E l flip-flop apuntador de byte es i n i c i a l i z a d o
C apuntando a1 byte bajo3 o r c r i bi endo a1 puerto OCH.
La s i g u i e n t e s e c c i d n d e cMigo muestra c&mo i n i c i a l i z a r los
r e g i s t r o s de d i r e c c i d n y c u e n t a d e byte del canal uno :
AL, Low_CouNT
03H, AL AL, HIGH-cm 03H, AL
I
COMANDOS DE SOFTWARE
L o s CoIsAwIx)s: DE SOFTWARE p e r m i t e n i n i c i a l i z a c i b n y c o n t r o l
via acceso a algunos registros internos adicionales. La s i g u i e n t e tabla lista los comandos de software :
N o . DE PUERTO OPERACIONES DE ESCRITURA
8 ESCRITURA A REGISTRO DE COMANW 8 ESCRITURA A REGIflRO ffi PETICION
10 ESCRIBE UN S a 0 BIT DEL REG. MASCARA 11 W I I E A REGISTRO DE MODO 12 BORRA FLIP-FLOP APUNTADOR DE BYTE 1 3 CLEAR m 0 14 BORRA REGISTRO MASCARA 18 ESCRIBE TODO6 LOS BITS DEL REG. MASCARA
OPERACIONES DE LECTURA
8 LEER REGISTRO DE ESTATUS 13 LEER REGISTRO TEMPORAL
TABLA 3 .2 COMAN- DE SOFTWARE
Pwistro d e comando reaistrr3 :
E s t e r e g i s t r o no debe s o r modificado si se deroa que el
sistema funcione correc tamente . El sistema de la IBM-PCdT/AT
programa este registro con un byte cero.
Reaistro modo CMode Reaister3 :
E l REGISTRO DE MODO C M O D E REGISTER) es uno d e 1 os mas
i m p o r t a n t e p a r a n u e s t r o p r o p d r i t o . Nos p e r m i t e e s p e c i f i c a r
d e t a l les d e l a t r a n s f erencla DMA. E l O y 1 en los bits 87 y BB r s l e c c i o n a n el modo d e t r a n s f e r e n c i a single-byte. Este modo
permite al 8088 y canales d e mayor p r i o r i d a d accesar a l bus d u r a n t e 1 a t r a n s f e r s n c i a. La 11 nea HRQ es 1 i berada dmspu6s de
c a d a b y t e d e l a t r a n s f e r e n c i a .
I
B7 BO B4 B3 82 81 BE3 B6
O 1 - I No. d e Canal
- v e r i f i c a - e s c r i b e 10 - lee
O - d e s h a b i l i t a 1 - h a b i l i t a
I O - incremmnta direcci6n 1 - d o c r e m o n t a d i r s c c i 6 n
PUERTO 11 : REGISTRO DE ldOD0 DEL 8237A
Lo e i g u f o n t e e e c c i 6 n do &digo i l u s t r a como programar el
c a n a l 1 p a r r una o p e r a c i d n rrad.
MOV AL, OiOll601B
OVT OBH,AL
30
Realstro Mascara C h s k Reairter3 :
El REGISTRO MASCARA CMASK REGISTEfU contiene un bit-mAscara
para cada uno de los cuatro canales. Tres comandos permiten
acceso a1 registro mascara : COMANDO ad : borra todos los
bits-mAscara; COMANDO as : coloca o borra bits-mAscara de
acuerdo a 1 a operacl &a; COMANDO ao : permi t o col war y borrar
b i t s seleccionados. No hay modo de leer el registro mhcara.
B7 B8 Bs B4 83 B2 B l BO
BIT hUSCARA DEL CANAL O BIT MASCARA DEL CANAL 1 BIT MASCARA DEL. CANAL 2 BIT MASCARA DEL CANAL 3
O - BORRA MASCARA 1 - COLOCA MASCARA
REGISTRO hUSCARA Y COMANDOS ASOCIADOS.
152970
31
E l s i g u i e n t e cbdigo desenmascara canal -1 :
ReuistrQ status CStatus Remister3 :
El REGISTRO DE STATUS CS'fATUS REGISXER) i n d i c a c u a l c a n a l
t i e n e una p t i c i b n p e n d i e n t e y c u a l ha a l c a n z a d o cuenta
terminal CTC).
87 Be Bs B4 83 B2 81 BO
T " " Tc DEL CANAL 3 PETICION PENDIENTE CCANAL O3
PETICION PENDIENTE CCANAL 1 3 L PETICION PENDXENTE C C A N A L 23
PETICION PENDIENTE CCANAL 33
REGISI'RO DE S T A T U S .
Los bits que muestran TC son borrados cuando el r e g i s t r o de
s t a t u s 'es leído. Podornos usar el r e g i s t r o do r a t u s para
determinar cuando una transerencia DWI se completa :
32
!
I
Los registros de CUENTA DE BYTE y DIREECION de' 16-bits
indican que el 8237A f u 9 disefiado para sistemas d e 16-bits
C 64 K 3 . Y a que el I BH-PC/XT/AT tiene un bus de di r e c c i 6n de
20 b i t s , debo inventarme un p r o c e d i m i e n t o para dar al c h i p d e
DMA acceso completo a l a =moria d e 1 "byte.
E l espacio de memoria esta di vi dida en 16 pAg1 nas de
64 K-bytes. La tarjeta d e l sistema contiene un r e g i s t r o do
p a g i n a d e c u a t r o b i t s para cada uno de los t r e s c a n a l e s C 1 , 2 y 3 3 . E l canal de refresco de nromoria no necesita r e g i s t r o de
Pggi na, ya que todos 1 os c h i p s d e memoria s o n r e f r e s c a d o s
rimul theamente.
E l REGISTRO DE PAGINA define l a pigina imp1 icada en 1 a
t r a n s f e r e n c i a DldA. Los registros: de pagina se programan
e s c r i b i e n d o a los siguientes puertos :
PORT 83X CANAL 1
PORT 81H CANAL 2, DISKETTE PORT 8 2 H CANAL 3, FIXED DISK
tar tranrferenciar que cruzan plginas-frontera C l i d t e s de
pAgina3 deben ser acorprfiadas por un cambio en el registro de
plgina. Esto s i g n i f i c a que l a transferencia debe ser partida
en dos partes, con e l c a d i 0 d e l r e g i s t r o de pplgina ocurriendo entre ellos. Esto implica una tarea do programacihn, por e l
hecho de que el cambio de pigina debe ser computado antes de
que l a tranferencia tonga lugar. Si a s d n o r que l a
tranferencia va de las direcciones de nmnrzria ba.jas a altas,
entonces si l a suma de la direccibn base y l a cuenta base es
mayor que lOOOOH, l a transferencia debe l levarse a cabo en dos
partes Crecuerde que e l ncimro actual de transferencias es uno mayor que el valor en el registro de cuenta base.
33
I
En t&rminos de l a cuenta d e base y direccibn base original, la c u e n t a d e base para las dos transferencias es esta :
BASE COUNT 1 D BCl D OFFFF = DIRECCION BASE ORIGINAL
BASE CWNT 2 X2 CUENTA BASE ORIGINAL = BCl = 1
3.4 Ueo del 1enguaJe crmarblador para implensntar D. M. A.
En s e g u i d a se mostrar& o1 l i s t a d o d e l programa ensamblrdor
usado en este sistema para implementar Acceso D i r e c t o a
Memoria :
DATA SEGMENT BYTE PUBLIC
e x t r n b u f f e r
DATA ENDS
i
CODE SEOMENT BYTE PUBLIC
A ~ s u ~ CS : CODE, D6 : DATA
PUBLIC I n i c i a l i z a
i n i c i a l i z a PROC FAR
; mov AX , DATA
;nrov D6,Ax ;I n i c i r l i za D6 e n el segmento d e d a t o s
PUSH BP ldoV BP,SP PUSH Ds mov DX,300H out DX,&
; DX c o n t i e n o 1 a d i rocci 6n 300 de1 P u e r t o
; E s c r i b e e n el c o n v e r t i d o r para ; i n i c i a r t r a n r f e r m n c i a
34
; C o n v i e r t e l a d i r e c c i b n d e B u f f e r al formato de 20-bits
;Primero corre el SEGMENTO a la i z q u i e r d a 4 veces
mov AX, IBP + 81 ; AX SEGMENTO
xor BX,BX ; B o r r a BX
mov c x , 4
I
S I % : sal AX,1
rcl BX.1
loop Sr1
; BX : AX c o n t i e n e n l a d i r e c c i b n del segmento de 20 b i t a
add AX,CBP + 63 ; Suma el OFFSET adc BX,O ; i n c l u y e e 1 carry
; Ahora BX t i e n e los c u a t r o bits mapres, es d e c i r ,
; el valor del registro de p i g i n a ; y AX t i e n e el
; valor de l a d i r e c c i b n base u n a f r o n t e r a de p 4 g i n a
; Guarda val or de p4gi na
; G u a r d a d i r e c c i b n base
; Suma c u e n t a base
; Choca si s o r i c r u z a d a
push BX
push AX
add AX, OFBl8H-1
j n c Una-Tr a n s f or e n c i a
POP AX
mov CX , OFFFFH s u b CX,AX
push
CALL
POP mOV
s u b
POP i n c
xor CALL
J mP
cx DMA-Tr ansf or BX
CX , OF61 8H-2 CX , BX
BX
BX
AX,AX DMA-Tr a n s f er EX1 T
carry4 s i g n i f i c a dos t r a n s f e r e n c i ?
c o n s i g u e base t
C o n s i g u e c u e n t a de base para
primera t r a n s f e r e n c i a
Guarda BC
E J e c u t a p r i m e r a parte
Consigue BC1 otra vez
CX =BC2
Conri gue pr imer val or de pIgi n a
apunta a l a s i g u i e n t e p a g i n a
d i r e c c i o n base = OOOOH
35
Una-Transf e r e n c i a : pop AX ; Consigue di reccih base
POP ; CenoL guo vhl o~ do p6.glr.a
mov CX , OF61 8H-1 ; Coloca c u e n t a CALL DMA-Tr a n s f er ; E j e c u t a t r a n s f e r e n c i a Qnica
E x i t : POP DS POP BP
RET 15
i n i c i a l i z a ENDP
DMA-Transf e r PROC NEAR ; CX = Cuenta de b y t e , BX R e g i s t r o d e p a g i n a , AX = D i r . base
o u t OCH, AL ; Borra F-F apuntador de byte
; Programa r e g i s t r o s de d i r e c c i b n , cuenta y p a g i n a
o u t ow, AL ; saca d i r e c c i d n menor
o u t ow, AL ; saca d i r e c c i d n mayor
n#zv Ax,cx
xchg AH,&
o u t 03H, AL ; saca c u e n t a -nor
xchg A H , A L o u t 03H.L ; saca c u e n t a mayor
mov AX,BX o u t 83H, AL ; saca r e g i s t r o d e p 4 g i n a
; Programa el v a l o r de modo y desenmascara canal 1
mov AL,01000101B o u t OBH,AL ; Programa val or d e modo
mov AL.00000001B o u t OAH, AL ; B o r r a b i t - d r c a r a
; Ciclo para verificar STATUS
DldAl:
i n AL,08H
TEST AL oooOOO1 OB J Z DMAl
; Al terminar, enmascara canal 1 y retorna mov A L , OOOOO101 out oAH,AL ; C o l o c a bi t d e d s c a r a
RET
DMA-Tr a n r f e r ENDP
CODE ENDS END
I
36
4. SOFTWARE DEL SISTEMA DE ADQUI SI C I ON DE DATOS
En esta p a r t e se l i s t a n y d e s c r i b e n las r u t i n a s e n
1 enguaje Turbo Pascal y Ensambl ador que se r e q u i r i 6 para
implementar el Sistema de A d q u i s i c i b n d e Datos. Se anexan a1
f i n a l c o p i a s con informacibn t d c n i c a r e f e r e n t e a la programacibn en lenguaje Ensamblador y l a i n c l u r i 6 n d e este
c b d i go en Programas Turbo Pascal.
4.1 I n t e r f a c e Ensamblador--Turba Pascal E s c r i b i r r u t i n a s e n s a m b l a d o r para versiones Turbo P a s c a l 4 y
Es no oe t a n d i f i c i l COJXIO en las v e r s i o n e s a n t e r i o r e s del
cornpi 1 a d o r . Las r u t i nas Ensambl ador pueden ahor a r e f e r enci ar
variables globales Turbo Pascal por nombre; por tanto, u s t e d
no t i e n e q u e p a s a r t o d o a s u s r u t i n a s como parhmetros.
Otra ventaja es que u s t d no t i e n e q u e c r e a r ya archivos
. COM para su rutina Ensamblador Cla ver idn 4 " l i g o " archivos
. OBJ3. Esto no salo e l i m i n a d o s pasos C . OBJ a . EXE, .EXE a
. Cold) si no que tambi +n abre Turba Pascal a archior objmto
c r e a d o r c o n o t r o s c o m p i l a d o r e s o por otros programas.
Otro punto positivo con respecto a a r c h i v o s .OBJ es que un
solo a r c h i v o p u d e contener muchas rutinas ensamblador
reparadas. Algunas d e las r u t i n a s W i a n s e r p r i v a d a s
Cllamados se510 por l a s r u t i n a s e n el a r c h i v o o b j e t o 3 m i e n t r a s
q u e o t r a s podrían e s t a r p Q b l i c a m e n t e d i s p o n i b l r r a su programa
T u r b o P a r c a l .
Por todas s u s v e n t a j a s , las versiones Turbo Pascal
4 y 5 i n t r o d u c e n a l g u n a s t r a m p a s d e las q u e u s t e d n e c e s i t a
tener cuidado cuando escribe r u t i nap Ensamblador . Un problema
S que el "1 i g a d o r " C l i nker3 de Turbo Pascal no r e c o n o c e
doc1 a r a d o n e s d e d o t o i ni ci al i zados . L a si g u i e n t e s e n t e n c i a ,
por t a n t o , no se p e r m i t e e n una s e n t e n c i a e n s a m b l a d o r :
I
X DE 'A'
37
Desafortunadamente, u s t e d tiene que pasar informacibn d e inicializacidn a la rutina Ensamblador b i e n sea corn parimetro
o como variable global que usted inicializa fuera de l a rutina
Ensambl ador.
Un problema at3n &S serio aparece cuando u s t e d intenta usar
archivos obJeto mcritos por otros. SC estos archivos objeto
contienen variables í n i c i a l i zadas, Turbo Pascal no l a s
enlazar&. Su Qnico recurro es reenrambl ar e l archivo objeto,
tratando de hacer l o s cambios correctos, y entonces ensamblar
el c-i go.
Note que T u r b o Pascal almacena todos los elenontor de datos
declarados on e l sogronto de datos d e una rutina Ensamblador
en e l mis= segmmnto de datos mado por e1 resto del programa
T u r b o Pascal. U s t e d no puode, s i n embargo, referir a estos
e l e r n t o r de datos en. su c6digo T u r b o Pascal.
a r o problema con archivos objeto tiene que ver con el
imbl t o de s u rutina Ensambl ador. Como u s t e d sabe, 1 as rutinas
Ensamblador pueden ser doclaradas FAR o NEAR. Turbo Pascal , s i n embargo, usa s u propia ldgica para deter minar si usa una
1 lamada FAR o NEAR para una rutina. La docisidn depende en
donde, en e l programa Turbo Pascal, declare usted s u rutina
Enrambl ador. 1
Si ustd declara su rutina Erasarblador en el
principal o en l a s e c c i h de implemntacidn de una p$::, T u r b o Pascal genera una l l r r d a MEAR a l a rutina. si, por otro lado, l a rutina se dmclara en l a s e c c i h d e interfase de una
unidad, Turbo Pascal as- quo es una llamada FAR.
38
I m a g i n e q u e p a s a r i a si u s t e d e s c r i b e una r u t i n a Ensambl ador
q u e e s p e r a una llamada NEAR p e r o d e c l a r a l a r u t i n a e n l a
s e c c i b n d e i n t e r f ase d e una unidad C 1 lamada FAR3. Turbo
P a s c a l , pensando que 1 a r u t i n a es una 11 amada FAR, empujar&
Cpush3 los r e g i s t r o s CS y I P en l a p i l a cuando l a r u t i n a
comience, pero 1 a r u t i n a Ensambl a d o r , e s c r i t a como una 1 1 amada
NEAR s a c a r i sblo el v a l o r d e I P cuando acabe.
Usted d e b e s e r c o n s i s t e n t e e n l a f o r m a e n q u e e s c r i b e y
d e c l a r a s u s r u t i n a s Ensambl ador. Una buena aproxi maci bn es
e s c r i b i r todas las r u t i n a s p Q b l i c a s E n s a m b l a d o r como
procedi mi e n t o s FAR. Cuando u s t e d decl are 1 a r u t i n a e n T u r b o
P a s c a l , s i e m p r e c o l o q u e 1 a bandera d e llamada FAR e n
" o n c e n d i d o " , s i n i m p o r t a r d b n d e a p a r e c e l a d e c l a r a c i b n . Un
e j e m p l o de este t i p o de d e c l a r a c i b n e x t e r n a se muestra psi:
C SF+ 3
Procedure GotScrQcPnPartCX1,Y$,Xt,Y2: w o r d ; V a r B u f f e r 3 ; E x t e r n a l ;
C SF- 3
En este ejemplo, Turbo Pascal generari una 1 1 amada FAR a l
procedimiento GetScroonPart, aQn si l a d e c l a r a c i d n estA en el
programa principal o e n una s e c c i b n de implementacibn d e una
u n i d a d . S i g u i e n d o l a prAcCica de t r a t a r todas l a s rutinas:
Ensamblador como llamadas FAR, u s t e d e v i t a r & c o n v e n c i o n e s de
1 1 amadas mal empar e j adas.
39
Usando l a directiva de conrpilador C $L > Antes de q u e u s t e d e n l a c e C 1 i nk3 una r u t i n a EnFambl adr con
un a r c h i v o T u r b o P a s c a l d e b e d e c i r l e a T u r b o c u a l a r c h i v o
objeto c o n t i e n e la r u t i n a . E s t o re r e a l i z a c o n la d i r e c t i v a
de compilador i $L >. Por ejemplo, si el procedi miento GetScreenPart estl c o n t e n i d o e n SCRSEG.OBJ, el s i g u i e n t e
c 6 d i g o l l e v a r 4 a c a b o el e n l a c e a d e c u a d o :
C f L SCRSEG > C SF+ 3
Procedure GetScreenPartCXi,Yi,Xa,Yz: word;Var B u f f e r 2 ; E x t e r n a l ;
C SF- 3
La s e n t e n c i a C SL SCRSEG 3 anuncia a Turbo Pascal que debe
mirar en SCRSEG. OBJ p a r a r e s o l v e r c u a l q u i e r r e f e r e n c i a
e x t e r n a . Cuando Turbo e n c u e n t r a un encabezado de procedimiento
q u e i n c l u y e l a d i r e c t i v a E x t e r n a , m i r a r 4 e n SCRSEG.OEJ para
ver si el procedimiento se localiza a l l i .
Note que SU programa Turbo Parcal debe i n c l u i r una
d e c l a r a c i b n p a r a todo p r o c e d i m i e n t o p a b l i c o e n el a r c h i v o
objeto, abn si el programa s6lo usa uno d e los procedimientos
e n el a r c h i v o objeto.
E l mapa de =moria del Turbo P a s c a l
Antes de que empiece usted a e s c r i b i r cbdlgo d e l e n g u a j e
Ensambl ador para traba jar con Turbo Pascal , es importante
comprender cbma el compi 1 ador col oca i nf ormaci dn en 1 a
memoria. El model o de memori a de T u r b o P a s c a l e n g l o b a a s p e c t o s
d e modelos l a r g o s y medianos. Hay un solo segmento d e datos
global , permitiendo acceso r l p i d o a v a r i a b l e s globales y
c o n s t a n t e s d e ti PO por medio de DS. Sin embargo, cada unidad
t i e n e s u p r o p i o s e g m e n t o d e ctdigo, y el m o n t h p u e d e 1 l e g a r a
usar toda l a memoria d i s p o n i b l e . Las d i r e c c i o n e s e n Turbo
P a s c a l se pasan siempre como apuntadores FAR C32 b i ts3 d e
I
40
manera que ellos pueden ref erenciar objetos en cualquier lugar
de 1 a memor i a. El mapa de memoria de una programa Turbo Pascal
s e ve a s í :
ME-A BAJA
P r e f i j o del Segmento de Programa C 2 X 5 bytes3
~~ ~
Segmento del c6digo del Programa Principal
Segmento de &digo d e l a Ql tima unidad
Segntanto de c M i g o d e l a l a . Unidad
Segmento de c M i g o d e l i b r e r l a en ejecucidn
~~~~~~ ~ ~
Constantes de t ipo / Variables global es
P i l a CCrece hacia abajo3
Heap CCrece hacia arriba3
Heap "free l ist" Ccrece hacia abajo3
MEMORIA ALTA
1529'70
41
E l p r e f i j o del segmento d e l program
E l p r e f i j o d e l s e g m e n t o d e l p r o g r a m a C PsP3 es una Area d e
258 bytes creado por MSlXS cuando el programa se c a r g a . E n t r e
o t r a s cosas, c o n t i e n e i n f o r m a c i d n sobre parAmetros de comandos
d e l i n e a u s a d o s p a r a i n v o c a r el programa, l a c a n t i d a d d e
memoria d i s p o n i b l e , y el e n t o r n o d e l Do6 Cuna l i s t a d e
v a r i a b l e s d e cadena usadas por Dos3.
En T u r b o P a s c a l 3 .0, l a d i r e c c i 6 n del segmento d e l PSP e r a
el mismo que el d e t o d o el r e s t o d e l cbdigo. En v e r s i o n e s
Turbo Pascal mayores que 3. O, e1 progrma p r i n c i p a l , 1 as
unidades que usa y 1 a 1 i b r e r l a de tiempo d e e j e c u c i bn ocupan
d i f e r e n t e s s e g m e n t o s .
Sogmntor d e C&iga
Todo programa T u r b o P a s c a l t i e n e a l menos dos segmentos d e
cbdigo: uno par a el c M i go d e l programa principal y uno par a
1 a 1 i b r e r i a e n tiempo d e e J e c u c i bn. AdemAs, cada cbdigo d e
unidad ocupa un segmento d e c6di go separado. Y a que cada
segmento de c6digo puede tener un tamaFio d e h a s t a 64 Kb, s u
programa puede ocupar tanta memoria u s t e d desee C s u j e t o c l a r o ,
a 1 o que estA d i s p o n i b l e e n 1 a mAqui na> . Los programadores que
antes usaban overlays para generar programas mayores d e 84 Kb
pueden ahora guardar todo el &di go e n memoria p a r a e j e c u c i Cln
I
1
mAs rApida. El segmento de cMigo d e n t r o d e l c u a l un mbdulo de
lenguaje Ensamblador es e n l a z a d o C l i n k e d > t i e n e el nombre CODE o CSEG, cuando es visto desde el Turbo Assembler.
42
Uso d e registros en Turbo pascal Como Turbo Pascal 3. O , Turbo Pascal 4. O impone un mí n i mo d e
r e s t r i c c i o n e s e n el u s o d e r e g i s t r o s . Cuando se hace una
l lamada a una f u n c i d n o un procedimiento, los v a l o r e s de s b l o
t r e s r e g i s t r o s d e b e n s e r c o n s e r v a d o s : s e g m e n t o d e p i l a C S .
segmento d e datos Cm, y apuntador d e base CEP3. D5 apunta al
segmento d e d a t o s global C l lamado DATA3 , y SS a p u n t a a l
segmento de p i l a . EP es usado por cada procedimiento o f u n c i d n
p a r a r e f e r e n c i a r s u " r e l a c i d n de a c t i v a c i b n " C A c t i v a t i o n
Recor d3 -el e s p a c i o d e p i l a es usado por par imetros,
v a r i a b l e s locales y almacenamiento temporal -. Todos los subprogramas doben tambih a J u s t a r el apuntador de p i 1 a C-3
a n t e s d e s a l i r , t a l que los p a r h e t r o s ya no permanezcan en l a
p i l a .
4.2 Unidad para adquisicibn de datos
La Unidad para adqui si ci &-a d e datos os una i n t e r f ase en
Ensamblador que controla Acceso D i r e c t o a Memoria d e s d e el
c o n v e r t i d o r a n i l o g i c o - d i g i tal a l a memoria RAM d e l a
computadora. Se l i s t a a c o n t i n u a c i h el programa en
Ensamblador para el c o n t r o l d e l DMA. E s t e programa se e n l a z a a
un programa Turbo P a s c a l de g r A f i cos y p r o c e s o d e a r c h i vos.
DATA SEGMENT BYTE PUBLIC e x t r n b u f f e r
DATA ENDS
CODE SEGMENT BYTE PUBLIC
Assume CS : CODE, DS : DATA
PUBLI C I n i c i a l i za
i n i c i a l i z a PROC FAR
; mov AX, DATA
;mov =,AX ; I n i c i a l iza DS en el segmento d e datos
43
PUSH PP
MOV BP,SF' PUSH Ds mov DX, 300H o u t DX,&
; DX c o n t i e n e l a d i r e c c i o n 300 d e l P u e r t o
; E s c r i b e e n el c o n v e r t i d o r p a r a
; i n i c i a r t r a n s f e r e n c i a
I
; C o n v i e r t e l a d i r e c c i o n de Buf f e r a l formato d e 20-bi ts
; P r i m e r o c o r r e el SEGMENTO a l a izquierda 4 veces
mov AX, t BP + 81 ; AX = SEGMENTO
xor BX,BX ; Borra BX
mov cx,4 STl: sal A X . 1
r c l BX,1
l o o p ST1
; BX : AX c o n t i e n e n l a d i r e c c i o n d e l segmento de 20 b i t s
add AX, EBP + 63 ; Suma el OFFSET
aclc BX,O ; i n c l u y e el carry
; Ahora BX t i e n e los c u a t r o b i t s mayores, es d e c i r ,
; el v a l o r d e l r e g i s t r o d e p a g i n a ; y AX t i e n e el
; v a l o r de l a d i r e c c i o n base
; Choca si s e r a c r u z a d a una f r o n t e r a de pagina
push
push
add
J ne
POP mOV
s u b
push
CALL
BX , AX D
AX, OF61 8H-1 D
Una-Tr a n s f e r e n c i a ;
AX *
CX , OFFFFH
cx,AX
cx
D
D
, DMA-Tr a n s f er D
Guarda valor d e p a g i n a
Guar da d i r ecci on base
Suma c u e n t a base
c a r r y=l si g n i f i ca dos t r a n s f e r e n c i a
c o n r i ge base
C o n s i g e c u e n t a de base para
pr i mer a t r a n s f m- e n c i a
Guarda BC
E j e c u t a p r i m e r a p a r t e
44
POP BX mov CX , OF61 8H-2 s u b C X , B X
POP BX i n c BX
xor AX,AX
CALL DMA-Tr a n s f e r
jmp E X I T
Una-Tr a n s f or e n c i a : pop
POP BX llwv CX , OF61 8H-1 CALL DMA-Tr a n s f e r
E x i t : POP Ds Pop BP RET 6
i n i c i a l i z a ENDP
DMA-Transf e r PROC NEAR
; CX = Cuenta d e byte, BX
; C o n s i g e BC1 o t r a vez
; CX=BC2
; Conrige primer valor d e pagina
; apunta a l a s i g u i e n t e p a g i n a
; d i r e c c i on base = OOOOH
AX ; C o n r i g e d i r e c c i o n b a s e
; C o n s i g e v a l o r de p a g i n a
; C o l o c a c u e n t a
; E j e c u t a t r a n s f e r e n c i a u n i c a
= R e g i s t r o d e p a g i n a , AX = D i r e c c i o n base
o u t OCH, AL ; Borra F-F apuntador de byte
; Programa r e g i s t r o s de d i r e c c i o n , c u e n t a y pagina
o u t 02H,AL ; s a c a d i r e c c i o n menor
x c h g AH,AL o u t OZH, AL ; saca d i r e c c i o n mayor
mov A x , c x
o u t O3H.L ; saca c u e n t a menor
xchg AH, AL o u t 03H,AL ; saca c u e n t a mayor mov A X , B X
o u t 83H,AL ; saca registro de pagina
45
i
mov AL, O1 O001 0 1 B
o u t OBH,AL ; Programa val or de modo mov A L , 00000001 B out OAHWAL ; Borra bi t-mascara
; C i c l o p a r a verificar STATUS
;mov dx, offset Mensaje ;mov a h . 9
; i n t 21h
i n AL,08H TEST AL OOOOOO1 OB
J Z DMAl
;Loop DMAl
; Al termi nor , enmascara canal 1 y r e t o r n a
mov AL, 000001 o1
o u t OAH, AL ; Col oca bit de! mascara
RET
DMA-Tr a n s f or ENDP
CODE ENDS
END
415
4.3 Unidad para FFT y g r i f l c o s
La unidad para 1 a Transformada RApi da de Fourier C FFT3 r e
lista a c o n t i n u a c i d n :
I
Program FFT
CONST max-real = 1ElB;
max-long = 80;
BELL = 7 ;
lmax = 1024;
TYPE arreglo = ARRAYCl. . ImaxI OF Real;
cadena = S r a 1 NGC max-1 ong 3 ;
VAR
n p nu : I n t e g e r ;
proal , P i mag P -g P
fase f n c i : arreglo;
<$I TYPEDEF. SYS)
<SI GRAPH1 X. SYS)
<$I KERNEL. SYS)
<SI WINDOWS. SYS)
<$I AXIS. HGH)
<$I POLYGON. HGH)
47
< Representa la p o t e n c i a de 2 C 2 a 1 a nu3
BEGI N < POTENCIA > p o t e n c i a : =EXPCexponente*LNC base33
END; € POTENCIA >
PROCEDURE LecturaC VAR i : Integer2 ;
VAR
a r c h i v o : c a d e n a ;
a r c h : T e x t ;
i nt-mues , datos : R e a l ;
pot : Integer ;
FUNCTION Pot-Dos C m : I n t e g e r 3 : B o o l e a n ;
€ E n t r e g a un val or verdadero si el numero m es p o t e n c i a
d e dos y d o f i n e el val or de NU para 1 a FFT >
BEGIN C POT-DOS 3
nu: =O;
WHILE C d l 3 and C C m MOD 23=03 DO BEGI N
nu: =SUCCC nu3 ;
m: =m D I V 2 END;
I F C m = l 3
THEN pot -dos : = t rue
ELSE pot-dos : =f al se
END; C POT-= >
BEGI N
C l r S c r ;
GotoXYC20,103;
WriteC'Cual es el nombre d e s u a r c h i v o : ' 3 ;
Road1 nC ar c h i vo3 ;
ASSIGNCarch.archivo3;
48
~ , *, "f... _".-
<$I-> Reset Carch3 <$I+>; IF CIOrerultOO3
THEN WritelnC 'No se e n c u e n t r a ese a r c h i v o ' 3 ;
i : =o; ReadlnCarchnint-mues3 ;
While Cnot EofCarch33 Do
BEGI N
i : =i+l;
Read1 nC a r c h , d a t o s > ;
f n c i C i 3 : = datos I
END;
C1 oseC ar ch3 ;
W r i t e l n C ' e l v a l o r de i es :
I F C not Pot-dosC i 3 3
THEN
BEGI N
WritelnC'Su archivo no es p o t e n c i a d e d o s ' > ;
W r i t e l n C n r e tomara el n u m r o maxim0 de p o t e n c i a d e dos'3;
pot: =TRUNCClnCi3/lnC233 ;
i : =TRUNCC p o t e n c i a C 2 pot3 3
END
END;
PROCEDURE FFTC VAR n , nu : I n t e g e r ; VAR mea1 nximag
C Encuentra l a Transformada Rapida d e F o u r i e r > VAR
i,
k l , k l n 2
: a r r e g l .
C P a r a m h t r o d e l a r r e g l o 1 a c o n s i d e r a r > C i n d i e e d e l a r r e g l o Carriba h a c i a abajo
C A u x i l i a r d e l a p o t e n c i a d e W > C V a l o r p o t e n i c a d e W C W a l a p 3 3 C E s p a c i a d e n t o de 1 os nodos dual es > C Corrimionto a l a derecha en el
c a l c u l o d e l parametro p > C Contador que monitorea el numero de
p a r e s d e nodos d u a l e s que han sido
c o n s i d e r ados 3
: Integer; < Variables auxiliares 3
a-9 L Ar-~ummnbn J-1 -mwm p dm& pmwmr+m
C . S . C Valores del coseno y d e l seno > treal ti mag : Real ; C Vari ab1 es temporal es en 1 a I
transferencia de la parte i I
real y parte imaginaria >
FUNCTION ibitrCj,nu : Integer3:Integer; 1
C Funcion Invertidora de bits 3 4
4
VAR
jl ,i ,j2, i Variables auxiliares > temp : Integer ; i Varirbl e temporal >
BEGIN C IBITR > jl: =j;
temp: =O; FOR i : =1 TO nu DO BEGI N
j 2 : =jl DIV 2;
temp: =tempe+C j1 -2*j23 ; 31: =j2
END;
i bi t r : =temp END; < IBITR >
BEGIN < FFT > n2: =n DIV 2;
nul : =nu-1 ; k: =O;
1: =o; REPEAT
1 : =1+1 ; REPEAT
i: =o; REPEAT
I : =I +1 ;
50
." ". " " " ". "V. - -* -n.""4"", . ." .<T "_(̂
waste: =k DI V TRUNCC potenci r C 2, nul 3 I, ;
p: =ibitrCwaste,nu3; ar g: =2*pi *p/n ; c : = C m ar g3 ; S : =SINCarg3 ;
kl: =k+l; kln2: =kl+n2; treal: =mealCkln23~+ximagCkln23~; timag: =ximagCkln23#e-xrealCkln23~; meal C kln23 : =meal C kll -treal ; ximagCkln23: =ximagCkll-timag; meal C kl3 : =meal C kl 3 +treal ; ximagCkl3: =ximagCklI+timag; k: =k+1
Unti 1 C i =ne3 ; k : =k +n2;
Until Ck>=n3; k : '0; nul : =nul -1 ; n2: =n2 DIV 2; Unti 1 C 1 =nu3 ; k : =O; REPEAT
k: =k+1; i: =ibitrCk-1 ,nu3+1; I F Ci)k> THEN BEGIN
treal : =meal C k 3 ; timag: =ximagCkI; xrealCkI:=xrealCil; ximagCkl:=ximagCil; meal C i 3 : =treal ; ximagci 3 : =timag
END
Unti 1 C k In3 END; i FFT >
152970
51
PRWEDURE C a l nul l p F T C rr I I n+.+eeee 5
VAR
i : Integer;
BEGI N preal : =f nci ;
FOR i : =1 TO n Do pimagIi1: =o;
FFTC n , nu, pr ea1 , pi mag>
END;
PROCEDURE Ti po-ldagni tud ;
VAR
i : I n t e g e r ;
max-mag : Real ;
BEGI N C Ti pa-Magni tud)
max-mag: =o; i : =o; REPEAT
i : =I +1 ;
m a g t i l : = ~ T C ~ C p r e a l I i I > + ~ C p i m a g C i l ~ ~ ;
I F CmagCiI>kx-mag>
THEN max-mag: =mag[ i 3 ;
U N T I L C i = n > END; <Ti po-Magni tud)
PROCEDURE Ti Po-Fase;
VAR
i : I n t e g e r ;
a u x : R e a l ;
BEGI N
i: =o; REPEAT
i : =i+1;
52
.. . " . l . * l . ~ " l n ~ " " + . l " l ~ . " ~ " ~ - .
I F C prea lCi I=O3
THEN f asel: i 3 : =QO
ELSE BEGIN
a u x : = p i m a g C i l / p r e a l E i l ;
faset i 1 : =QO*ARCTANC aux3 /C pi e 3
END
UNTIL Ci=n3
END;
PROCEDURE Graficador C v e c ': A r r e g l o ; TipAraf: i n t e g e r 3 ;
VAR
tecla : Char ;
xmax, xmin,
ymax, ymin : R e a l ;
A : PLOTARRAY;
PROCEDURE E j e - G r a f i c a ;
PROCEDURE Li m-Sup-I nf ;
VAR
i r : I n t e g e r ;
maxy, miny : R e a l ;
BEG1 N < Li m-Sup-I n f > xmin: =O;
xmax: =C n-2 -1 ;
maxy: =o; miny: =maw; i r : =O;
REPEAT
' i r : = i r + l ;
I F CvecCirI > maxy3
THEN maw: = v e c C i r I ;
I F C v e c C i r I < miny3
THEN miny: =vecCirI ;
A C i r , l l : =xmaHlr-l3/Cnt'83;
53
ACir,33s =veoCi~l
Unti l Cir = n 3 ;
ymin: =l. 07Wminy;
p a x : =l. 0 7 5 * ~ ~ y
END; CLi m-Sup-I n f >
PROCEDURE Rotul osC TI p-Graf : I nteger > ; 1 VAR
cabeza: cadena ;
BEG1 N
C1 ear Scr een ;
S t F o r eGr oundCol or C ?3 ;
Def i new1 ndowC 1 , O, O , XMAXGLB , Y MAXGLB> ;
DPfineWor1dCl,O,1OOO,1OOO,O3;
SelectWcarldCl3 ;
SloctWindowC13;
CASE Tip-Graf OF
1 : cabeza: = FUNCI ON DI SCRETI ZADA' ;
2: cabeza: ='PARTE REAL' ; 3: cabeza: ='PARTE IMAGINARIA' ;
4: cabeza: ='MAGNITUD' ; 5: cabeza: =*FASE*
END; b f i neHeaderC 1 cabeza3 ;
Set Header On ;
StHeaderToTop;
Dr awBor der
END;
BEGIN €Eje-Grafica)
ti m-Sup-I n f ;
Rotul oeC Ti p a r af 3 ;
Def i neWi ndowC 2.1 ,45 XMAXGLB, Y MAXGLB-23 ;
D Q f i n ~ W o r l d C 2 , x m i n , ~ x , ~ x , y m i n ~ ;
SelectWorldC23 ;
Se1 ectWi ndod 2> ; h-awaxisC8,8,0,0,8,0,20,20,true>;
DrawPolygonCA,l,truncCn/83,0,0,-13 END; < E j e-Gr af i ea)
BEGI N I ni tGraphi c ;
Eje-Grafica;
Repeat Read(: k bd , Ted a3 ;
Until Ctecla <> * ' 3 ;
LeaveGraphi e
END;
BEGI N
LecturaC n> ; Cal cul o-FFTC n3 ; GraficadorCfnci , 1 3 ;
Gr af i cador C pr-sal ,2> ; GraficadorCpimag.33;
Ti po-Magni tud ; Ti po-Fase; GraficadorCmag.43; Gr nf i cador C fase . 53
END.
55 \
I
El listado para grhf icos se muestra a continuaci5n :
PROGRAM c a p t u r a ;
USES Dos, Crt , Graph3;
const max = 6 1 6 ;
TYPE BUF = ARRAYC1. .830003 OF byte;
TYPE
Cadena = Char;
var
BUFFER : BUF;
maxneg, maxpos : I n t e g e r ;
l,j,k,l,Q,N : I n t e g e r ;
N-ventana : Integer ;
y : arrayC1. .-x3 of I n t e g e r ;
op : char;
archA : T e x t ;
nombre : s t r i n g C 1 2 3 ;
extmnrlon : s t r l n g C 4 3 ;
Grabar : boolean ;
<$L DMAl.OBJ> <$f +> pr oeedur e I ni ci a1 I naC x: Cadena ; Var Buffer : BUF3 ; exter nal ;
i$f ->
Procedure muestras;
b e g í n
f o r i : = 1 to max d o
b e g i n
yCi3 : = BufferCQ3-BO;
Q : = Q + 1 ;
end ;
end ;
Pr ocedur o EncMaxi mor ; b e g i n
maxneg : = O ;
maxpos : = o;
For K : = 1 t o max d o
n If CyCkl < O3 and C y C k 3 < maxneg3 t h e n
maxneg : = roundC yC k 3 3
E l se
I f y1 k l > maxpos t h e n
maxpos : = roundCyC k 13
end ;
end; €For>
end; CEncMaximos)
57
Pa- ecodur o Gr af i oa
var desplaza : integer ;
subx : integer ;
cordx : integer ;
suby : integer ;
cordy : Integer;
maxim : integer ;
b e g l n
< GraphColorkde; > < H i R e s ; >
pal et t e C 23 ;
I f maxnog <> O t h e n {Traza lor ejes X y Y que incluya)
<valores negativos de yCn3. > begl n
desplaza : = 100;
dr awC 1 O, despl aza ,627, derpl I za , 1 3 ; i E j e X dempl azrdo h a d a ar r i ba)
drawC10,20,10,100,13;
drrwCl0,100,10,180,13;
drawC627,20,627,100,13;
For I: = 1 t o 4 do
begl n
suby : = 100 - 2WI ;
drawCQ,suby,627,suby,l3; ,
suby : = 100 + 20*1;
drawCQ,suby,627,suby,13; end ;
58
< Diferenca con colores > < los valores negatl vos )
c d e los pori ti vos 3
i 3
gotoxyC30,13; w i t d ’ SEWL DISCRETIZADA’3; gotoxyC 1 , 23 ; wri teC maxpos3 ;
gotoxyc 1 ,243 ; wr i teC maxneg3 ; gotoxyC1.133; writeC’O’3;
gotoxyC5,253; writeC ‘CPgUp, PgDn3: recorre write(: ’CS3elecciona muestra CEsc3apeD3;
subx : = truncC 61 6A3 ;
cordx : = 10;
C P3 agi na ‘3 ;
I
If absCmaxneg3 > maxpos then (btermina la escala que)
maxim0 : = absC maxneg3 <ser usada como referencia3 El se
maxim0 : = maxpos;
For k:= 1 to N do begi n
cordx : = cordx + subx; 1
If yCk1 < O then (valores negativos de yCk]) begi n
i cor dy : = dospl aza + r oundC 80/mpxi moH abrC yC k 3 3 3 3 ;
drawCcordx,cordy,cordx+l ,desplaza+roundC80/maximojeCabsCytk+l~
< drawCcordx,derplaza,cordx,cordy,33;) I !
end
Else (Valores positivos do yCk3)
b e s i n
cordy : = desplaza - roundC 80/maxi mo*yC k 3 3 ;
drawCcordx,cordy,cordx+l ,de~plaza-roundC80/m~mo~Ck+ll3 , 1 3
< drawCcordx,desplaza,cordx,cordy,3~3
end ;
ond
end
El se CGraf ica con valores p s i tivos de yC k 3 unicamente3 begi n
drawC10,20,10,180,13; Ceje y lateral izquierdo) drawC627,i?O,627,180,13; Ceje y lateral derecho) for i : = 1 to 8 do
aoai n suby : = 180 - 2Wi ;
draw CQ,suby,627,suby,l3 end ;
drawC10,180,627,180,1~; <Eje X) gotoxyC30,13; write(:' S E Y A DISCRETIZADA'3; gotoxyC 1 ' 23 ; wri teC maxpos3 ;
gotoxyCl.233; writeC'O'3; gotoxyC5,=3; writeC 'CPgUp, PgDn3: recorre C P3 agi na writeC 'CS3elecciona muestra C Erc3 ape' 3 ;
subx : = truncCBlbA43 ; cordx : = 10;
For k:= 1 to N do
begí n
' 3 ;
cordx : = cordx + subx; i f yCk3 > O then
cordy : = 180 - roundCl60/maxpos~C K13 else cordy : = 180;
C drawCcordx,l80,cordx,cordy,33; > drawCcordx,cordy,cordx+lr180-roundC160/~xpar.lcyCK+ll~,l~;
60
end ;
< TextModeCC803 >
e n d ; (Grafica)
Procedure Grabalduestra ;
b e g i n
C l r S c r ;
wr i te lnC *<*3;
writeC'Dame el nombre del a r c h i v o a grabar : * > ; r eadl nC nombr e 3 ;
e x t e n s i o n : = * . DAT' ;
nombre : = nombre + e x t e n s i o n ;
ass ignCarchA, nombre> ;
<$I -> rewri teCarchA3;
<SI +>
I f C1C)rerult <> O3 t h e n
begi n
C1 ear Scr een ;
wri t e l n C * -* > ; w r i t e l n C ' ERROR '3;
wri t e l n C * -* 3 ;
w r i t o l n ;
wr i teC * P r e s i o n e € E N T E R > par a c o n t i n u a r * > ; Grabar : = False;
r e a d l n ;
end
El se
begi n 152970
Fer k I = 1 LIP n de
writelnCarchA, y C k 3 3 ;
cl oseC ar chA3 ;
Grabar : = True;
end ;
e n d ; C P r o c d u r e Grabahrluehstra)
Pr ocedur e Contr o1 -Pantal 1 a ;
var p a n t a l l a : i n t e g e r ;
tecla : boolean;
begi n
H i R e s ;
H i R e s C o l or C Gr een3 ;
p a n t a l l a : = 1 ;
Q : = 1 ;
REPEAT C Grafica >
C l e a r S c r e e n ;
N : = 616;
Muestras ;
EncMaxi m s ; G r a f i c a ;
gotoxyC71,1>;
w r i t e C Pag : ' , p a n t a l l a 3 ;
gotom 7 1 , 2 3 ;
w r i t d ' N : * , N > ;
I
tecla: =false;
r e p e a t
62
- .~ ,.-.,*”-
Op : = Readkey;
if Op=XO t h e n
begi n
Op: =Readkey;
i f COp=#813 or COp=#733 t h e n tecla: = t r u e
end
el se
begi n
i f COp=#803 or COp=#83> or COp=#273 t h e n t e c l a : = t r u e ;
if COp=#l123 or COp=f i153 t h e n
begi n tecla: = t r u e ;
if COp=#l123 t h e n Op:=#80; if COp=#l153 t h e n Op: =dB3
end ;
end ;
u n t i l C t e e l a - t r u e 3 ;
C a s e Op of
< PgDn )
< PgUp 3
#81 : b e g i n
if p a n t a l l a > = 102 t h e n Q : = Q - 616
else p a n t a l l a : = p a n t a l l a + 1 ; end ;
yf3 : bogin
i f Q > 616 t h e n
begi n
Q : = C Q 3 - C2-18-13;
p a n t a l l a : = p a n t a l l a - 1 ; end
end ;
<Ir a p a g i n a ) ASO : b e g i n
r e p e a t < Ir a p a g i n a 3
63
. .. ...~ . c ,_"". "".."" *d"
gotoxyc 5 , 2 5 3 ;
YP i COL ' g o t oxyí 5 , 2 5 3 ;
wr i te< ' Escriba el numero de l a pagin
r eadl nC p a n t a l 1 a 3 ;
if C p a n t a l l a i n E l . . 1 0 2 3 ) then
Q : = 6 1 6 M p a n t a l l a - 1 2 + 1 ; I
u n t i l C p a n t a l l a i n 1 1 . . 1 0 2 3 2 ; C: Ir a pagina > '
end ;
CSeloccion) #83 : begin
j : = 10;
1 : = 616;
Grabar : = False;
i f Grabar = False t h e n
begi n gotoxyC 5,253 ;
wri t e C ' gotorn 5,253 ;
writeC 'Mueve ejes verticales CEje-Izq.
r o a d l n C j . 1 3 ;
N-ventana : = absCl -j3 -1 ; C b f i n e num. d e ni
end ;
C l e a r S c r - n ;
Enchhxi mor ; G r a f i c a ;
D r a w C j , 2 0 , j , l 8 0 , 1 3 ; DrrwC1,20,1,180,13;
64
gotoxyc 71 ,13 ;
writeC'Pag : ',pantalla>; gotoxyC 71 ,2> ;
writeC'N : ',N-ventana>;
gotoxyC 5.252 ;
wri teC ' gotoxyC 5,253 ; writec' CG3rabar muestra Op : = Readkey;
If C O p = 4713 then bugi n
if j<=1 then Q : = CW - CS2S-j3 else Q : = C W - C626-13; n : = absC1-33; for i : = 1 to n do begi n
yCi1 : = BuffertQI -80;
Q : = Q + 1 ;
end ;
C1 ear Scr een ; EncMaxi mor ;
Grafica; g o t o e 71 '13 ;
writeC 'Pag : ' ,pantalla>; g o t o e 71 '23 ;
writeC'N : *,N3; readln;
GrabaMuestra; end; C If Op = #71 3
end; C: Case Op of >
TextModeC C803 ;
end; C P r o c e d u r e C o n t r o l - P a n t a l l a >
P r o c e d u r e Menu ;
begi n
repeat T e x t B a c k gr oundC 13 ;
T e x t C o l or C 33 ;
C l r S c r ;
GoToXY C 2 5 . 5 3 ;
wri t e l n C ' ' 3 ;
w r i t e l n ;
GoToXYC28.73;
wr i te lnC '1 . Mostrar r e s u l t a d o s e n p a n t a l l a ' > ;
GoToXY C 28, Q3 ;
wri te lnC '2. Graficar r e s u l t a d o s ' > ;
GoToXYC28.113;
w r i t e l n C ' 3 . Regresar a 1 men# a n t e r i o r ' ) ;
GoToXY C 2 5 . 1 33 ;
wri t e 1 nC ' ' 3 ;
GoToXYC 2Q. 203 ;
w r i t e C ' E l i j a u n a o p c i " n : ' 3 ;
r e a d l nC op3 ;
'1 ' : b o g i n
C l r S c r ;
i : = o; For k : = 1 t o max do
b g i n
w r i t e l n C ' y t ' , k , ' l = ' 'yCkI3;
If i > = 24 then
b e g i n wri teC ' Preri one <ENTER> para cont i nuar . . . ' 3 ;
r eadl n ;
i : = o end ;
end ;
wri teC ' P r e s i o n e <ENTER> p a r a TERMINAR ' 3 ;
r end1 n
end; < C a r e op = 1)
'2 ' : Control -Pantal la ;
'3' : op : = ' 3 ' .
else writelnC 'opci"n i n v lids---- ereogr de nuevo'3
end ; C C a r e op of >
u n t i l op = ' 3 '
end; < Menu >
begi n
Q : = 1 ;
writelnC 'LISTO p a r a adquirir d a t o s ' > ;
€37
w r i t e l n ;
write lnC ’Premione ¿ENTER> pare i n i n i e r . . . ’ 3
r eadl n ;
inicializaC’J’,Buffer3; wri te1 nC ’ LISTO’ 3 ;
READLN ; Menu ;
wrlte lnC’FIN de adquisicion’3; r eadl n
end.
€38
4.4 Descripcibn y Uso d e l Sistema
E l e q u i p o c o m p l e t o d e l Sistema d e A d q u i s i c i d n d e D a t o s
c o n s t a d e una T a r j e t a p a r a PC, un M i c r d f o n o c o n c o n e c t o r e s y
s o p o r t e y S o f t w a r e p a r a l a a d q u i s i c i d n d e sef'iales de voz con
f u n c i o n e s a d i c i o n a l es d e mani pul aci dn d e ar c h i vas.
La t a r j e t a se i n s e r t a e n c u a l q u i e r SLOT l i b r e d e l a
computadora a u t i l i z a r s e CIBM/PC/XT/AT compatible3 ; se
c o n e c t a el micrdfono y se e j e c u t a el s o f t w a r e p a r a
a d q u i s i c i d n y procesamiento d e las sePFales a d q u i r i d a s .
€39
P R O Y E C T O D E I N G E N I E R I A E L E C T R O N I C A ~~~ ~
PARTE I1 : ANALISIS DE VOZ
J A I M E M O J I C A R O D R I G U E Z
72
C O N T E N I D O
IntroducciCln
1 . FONETICA
1 . 1 F o h t i c a y fonologla.
l. 2 Analisis Nstrjrico y cultural de l a f o h t i c a .
1 . 3 Fonetica-Histbrica y Fohtica-Fisiolt5giea.
l. 4 Importancia y Aplicaciones de la fondtica.
73
I NTRODUCCI ON
El ser humano posee el metodo mis habil y
transmitir informacihn a sus semejantes que e
eficiente para 1 de otras formas
de comunicacih animal hasta ahora estudiadas. Esta forma de comunicacih es EL HABLA, resultado de un desarrollo evolutivo mis faborable de ciertos brganos que, en conjunto y bajo complejas reglas funcionales, son capaces de producir variaciones de presih ripidas y aleatorias en la atmbfera, que es el medio de transmisidn. Estas variaciones de presidn, generadas y radiadas por el aparato bucal, se conocen m& bien como LA VOZ de gran capacidad sonora y que es finita para cada individuo.
Para poder transmitir informacih compleja mediante su voz,
el ser humano usa sus cuerdas vocales y el aire exalado de sus pulmones como una fuente de sonido, el cual es modificado con movimientos rapidos de los drganos articulatorios que intervienen ( lengua, labios, qui jada, cabidad bucal , etc. ) para poder producir los diferentes sonidos que conocemos; como las vocales y consonantes de un lenguaje ordinario. Los
sonidos del habla as1 generados, son radiados a traves del aire, detectados por el ogdo, e identificados y comprendidos sblo por el cerebro humano.
Durante toda su historia evolutiva y en todas partes del planeta, el ser humano ha conjuntado una gran variedad de sonidos, creando as1 todas las lenguas y dialectos que ahora conocemos. Cada lengua o dialecto se forma por un conjunto de unidades sonoras minimas e indivisibles que se distinguen de otras lenguas o dialectos.
74
A cada uno de los elementos sonoros minimos que conforman una lengua o dialecto se les conoce como F". La FONETICA
es la ciencia que se encarga de estudiar estos elementos fbnicos elementales y su importancia y aplicaciones son ilimitadas. Esta ciencia puede ofrecer servicios muy valiosos en el aprendizaje de idiomas extranjeros y una gran cantidad de recursos para el tratamiento de sordomudos. Con la creacih de las computadoras digitales y sus amplias posibilidades de aplicacibn en todo campo de la actividad humana, el ser humano busca formas mls eficientes de comunicacibn con estos sistemas. Un conocimiento amplio de la fon&tica s e r i fundamental en la creacibn de sistemas de reconocimiento y reproduccibn de voz altamente intelegibles.
En este segundo informe (Parte 11) de mi PROYECTO DE INGENIERIA ELECTRONICA describo a la ciencia de la fonetica y
presento resultados del estudio de los elementos fdnicos del lenguaje Espaf'fol. La adquisicibn y anilisis de estos elementos fhicos la realid mediante el sistema de adquisicibn de datos descrito en detalle el la Parte I de este informe.
!
Jaime Mojica Rodriguez.
75
l. FONETI CA .
La fonktica es la ciencia que se encarga del estudio de los elementos fbnicos que constituyen el lenguaje articulado. La fondtica forma una seccibn particular de la linguistica, separada del estudio de las significaciones; por el hecho de estudiar el sustrato fbnico de la cadena hablada y ocuparse de hechos fisicos, emplea mbtodos experimentales anAlogos a los de las otras ciencias fisicas.
FONEMA es la unidad linguistica minima que se opone a otras en el sistema de la lengua y que permite distinciones de significado en el signo linguistico de cuyo significante es constituyente elemental. Tal es el caso de las consonantes iniciales de -to, &to, ca to , gato, que establecen diferencias significativas entre tales unidades al formar parte de su significante, y a pesar de que aquellas, aisladamente, no tengan ningdn caracter significativo. Fonolbgicamente, el fonema se entiende como un conjunto abstracto de rasgos fbnicos fisioldgicos y tonales con capacidad distintiva de elementos significativos de la lengua. No constituyen fonemas, por tanto, las variaciones sonoras cuya alteracibn no hace cambiar el significado de una determinada forma linguistica. Por el mbtodo de conmutacibn se puede establecer el esquema fonolbgico de la lengua. Para ello se ha de averiguar cuales son los rasgos distintivos o pertinentes de cada fonema; es decir, aquellos rasgos que por su sola presencia o ausencia son capaces de alterar el significado de una forma. El cdlculo de los fonemas de la lengua se efectda mediante la oposicih de las formas determinadas, de significado establecido y por conmutacibn de distintos rasgos que muestran así su valor distintivo. De este modo, a partir de una forma como v a podemos establecer oposiciones significativas como : 1 ) w a / b - a ; 2 )pcrs~ma~a;
3 )pasa/t-a; 4 )pasWcua, etc . , de las que podemos infer ir que
76
La palabra formma tiende a desvirtuar la acepcih general de sonido por no responder +Sta a una realidad cientifica. En efecto, la palabra sonido, que lleva aparejada la idea de vibracidn y de sonoridad, se aplica indistintamente a todos los signos hablados y por ende tambidn a aquellos (como f , P, S , etc.) en que la sonoridad no existe. En este sentido, la palabra fonema tiende a cumplir el papel generalizador,
7 7
reservandose en todo caso el sonido para aquellos fonemas que fisicamente pueden considerarse como tales. Prkticamente, pues, serian fonemas todos los del habla, sordos, sonoros o fhicos; serian, en cambio, sonidos hicamente los fonemas de
caracter sonoro.
1 . 1 Fombtica y Fonología.
La f o d t i c a , al depender estrechamente de los progresos de la acQstica y de la fonacian, tuvo un notable desarrollo a principios del siglo X X . Pero al mismo tiempo, la f o h t i c a
queda diferenciada de la fonología, con la que se confundía; &Sta se define como el estudio del valor funcional de los sonidos del lenguaje. Esta distincian fundamental, reconocida por J. Baudoin de Courtenay y despuh por O. Jespersen, fue aclarada por N. S . Trubetmkoy en sus Principios de fonoZogia,
partiendo de la diferencia formulada F . de Sursu re entre la lengua y el acto del habla. Por ello la fonbtica est& en la actualidad estrictamente limitada a la fonetica articulatoria
o f i s i o l - i c a . Sin embargo, se mantiene tradicionalmente la denominacidn f o d t i c a h i s t d r i c a para el estudio de las variaciones diacrdnicas de los sonidos del lenguaje.
l. 2 Analiris histarico d e l a f o d t i c a ,
En espana, el V ~ n e r - monje benedictino (momo le llamaban sus hermanos de religidn), Pedro Porme de Ledn (m. en 1520)
fue quien, sin sospecharlo tal vez, diera fundamento salido para romper el silencio que desde tanto tiempo, a partir de los griegos y de sus discípulos los romanos, domind en el campo de la fonetica. El institutor de sordomudos en la
7 8
familia del condestable de Castilla, hecho celebre en el mundo entero por su don especial (!I, sefiald el camino a otro espafiol, al aragonk J u a n Pablo B o n d , mas afortunado que SU
antecesor en la especialidad, por el hecho de habernos legado, con su nombre, el primer tratado de fonetica, La Reduccidn de las letras y el arte de ensoftar a hablar a los mudos,
publicado en Madrid en 1620, libro tan raro como famoso, traducido ya a todas las principales lenguas europeas y de positivo valor pedagbgico y científico. Así, la fodt ica , con una forma, digamos sitematirada, tiene sus orígenes en la nobilísima ensefiansa oral de los sordomudos, campo reservado a los profesionales de la palabra por excelencia. Las publicaciones siguientes a la de J . P . Bomt muestran gdrmenes de produccih anilogos : Por ejemplo, la del ingles John
Wallis, profesor de geometrla de Oxford y preceptor de sordomudos, publicada en 1653, que con todo y titularse GrumAtica inglesa, trata en primer termino y concienzudamente del hablar y de la formacidn de los sonidos, llegando a resultados verdaderamente interesantes.
Los trabajos posteriores de los franceses Dodart y Ferrein,
el primero en su memoria sobre la voz humana en el canto, leída de la Academia de Ciencias Naturales de París (1700), y
el segundo con sus investigaciones anathicas sobre la laringe (1741), allanan y ensanchan poco a poco el campo de una participacidn estudiosa. A los sordomudistas y linguistas vienen a sumarse directamente los artistas de la voz y los estudiosos en el campo de la medicina. La disertacih flsicomedica del a1emi.n C . F. Hellwag, De formutione LoqueLcrcp
(Tubinga, 1781), notable, entre otros aspectos, por la ordenacibn que presenta de las vocales en su famoso triahgulo vocilico (ver f igura-1 .1) .
79
FIQURA-J.. i : TRIANQULO VOCALICO.
MAS tarde, los trabajos ingeniosos del jurista vienes Wolfgang de Kenpelen, celebre en su tiempo no tanto por su turco mecAnico jugador de ajedrez, como por su libro Mecanismo d e l Le%mw'e H u m m o (1791) y la * rnaquina parlante de su invencih que en el describe, se enlazan con el periodo histdrico verdaderamente fecundo en el dominio de la fonet ica , El siglo XIX marca una etapa decisiva en su progreso cientifico. El nombre de otro espaEol, Manuel arcla, inventor del espejo laringeo, seEala otro punto culminante en la especialidad, si no por el hecho de haber sabido aprovechar dl mismo todas las ventajas de su descubrimiento, cuando menos por haber este servido de punto de partida a las investigaciones fonol%icas de J . N. CzermcJc, dadas a conocer en su obra Et espejo lurlngeo y sus upticaciones en Fisiologlu
Y M e d i c i ~ ( 2 ~ . ed., 1863). Simultheamente publica tambih el gran flsico aleman H. Hellnholtz su libro bAsico, Doctrina de t- sens=iones s ~ ~ ~ c z s (18621, exponiendo l o s resultados de sus estudios acerca de la composicih vibratoria de los sonidos vocales.
80
M&jicos y linguistas, fildlogos y maestros trabajan numerosos y con entusiasmo a partir de la segunda mitad del siglo XIX, constituyendo, por decirlo asi , una doble escuela : la de los principalmente interesados en la Anatomla y la de los que daban mas importancia a la acastica. Los primeros se desvelaban por la descripcidn de los movimientos de los brganos de la palabra y sus posiciones; los segundos estudian el valor musical y la linea entonatoria de los fonemas. La escuela anatbmica est& representada principalmente por
ingleses y escandinavos . Los nombres de A. John E l l i s , A . Melville Bell, H . Sweet, J. Storm, y O . Jospereen, e incluso‘ el del alemln E. Severs, son garantla de fervor cientlfico y
de seriedad probada y escrupulosa de investigacibn, que comparten dignamente con los representantes de la escuela acústica, acaparada casi por los alemanes C. F . Hellwag y M. Trautmann.
A partir de fines del siglo XIX, la historia registra un hecho culminante : la creacidn de la fon4tica experimental, atribuida con plena razh al sacerdote frances Rourselot. Su libro, fundamental en esta nueva orientacibn de la ciencia, L a s modif iceionerr fondrticus d e l len-je (Paris, 1891 ) ya no es un estudio dialectal hecho confiando en la mera observacibn visual, auditiva y tactil, sino que se nos presenta realizado con el empleo del fino instrumental hasta entonces del dominio de fisicos y fisialogos, predominando el mhtodo grlfico.
La fonbtica tiene dos acepciones distintas, según sea el fin propuesto. Si se trata de estudiar y compulsar los fendmenos de uno o m& idiomas, ya sea tomando por base la expresibn oral, ya la que se desprende de los documentos escritos, fijando al mismo tiempo sus condiciones f i s i o l b g i c - y
f isicczs, haciendo, empero, caso omiso de su historia, la fon4rtica se llama estlt ica 0 descriptiva. si, en cambio, el estudio se orienta hacia una finalidad comparativa y trata d e
81
explicar las modificaciones que los fendmenos presentan en &pocas diversas, la f o h t i c a se llama entonces evolutiva o
histdrica. TrPtese de la fonbtica estatica, o de la evolutiva, el conocimieto de cdmo se comportan los brganos de la palabra en su funcionamiento para tan elevado fin, es m& que W i l , necesario e imprescindible. La definicidn dada de fonbtica corrobora esta afirmacidn.
1 . 3 Formtica-Histbrica y Fodtica-Fisiolbgica.
La FONETICA HISTORICA se propone encontrar las leyes particulares s e g h las cuales se han modificado las diversas lenguas en el curso de su historia. Surgida de la gramatica comparada de Bopp y de los estudios de sus sucesores, esta dominada por el gran principio de los neogramiticos : el de la constancia de las leyes fondticas. Esto significa que, en la misma +poca y en el mismo dialecto, el mismo fonema, situado en condiciones analogas, evoluciona de la misma manera. Si la I inicial latina se aspirb en espafiol para desaparecer ulteriormente, se puede afirmar que toda f latina puesta en las mismas condiciones deberi desaparecer; si el fenbmeno no se ha producido, deber& encontrarse la explicacih en las causas particulares (prktamos, formaciones cultas, etimologia popular, analogias). Si la fonetica histbrica ha establecido as1 leyes rigurosas, para un tiempo o un lugar determinados, se ha conformado largo tiempo con registrar la existencia de tales evoluciones; a partir de estos datos, la fonologia diacrdnica, en el siglo X X , ha intentado explicar (Martinet,
budricourt, Alarcos Llorach) las causas de los cambios lingulsticos en el dominio de los fonemas.
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La FONETICA FISIOLOGICA O ARTICULATORIA tiene por objeto analizar los sonidos producidos por medio de los drganos de la fonacihn y estudiar el modo de produccidn de estos sonidos, es decir, la posicih o la tensidn de los diferentes drganos que entran en juego. E l estudio de estos mecanismos (velo del paladar, modificaciones en la cavidad bucal, movimientos de la lengua, movimientos de los labios, oclusidn o fricacidn del canal bucal, etc.) que durante mucho tiempo se hizo por medio de simples observaciones, se realiza ahora con aparatos registradores e instrumentos de anAlisis cuyo perfeccionamiento ha sido la consecuencia de los progresos de la fisica y especialmente la acQstica.
OROANOS DE U PALABRA : La palabra externamente considerada, la produccidn de un sonido, es el resultado final de la actuacih global de tres grandes grupos musculares : de la respiracidn, de la voz y de la articulacidn, encaminada a un trabajo comQn. Con solo decir esto, podemos ya hacernos cargo de la complejidad y de las dificultades que representa el acto del hablar, aparentemente tan sencillo. Y htas creceran, naturalmente, si, al lado del punto de vista meramente fisioldgico, afiadimos las consideraciones de orden fisico y psicoldgico que indefectiblemente se vinculan con aquel. Porque en realidad, cuando hablamos, se produce una serie de actos concatenados que tienen como punto de partida una imagen verbal motriz, seguida de una ejecucih de movimientos producidos por los drganos de la palabra, que a su vez origina un movimiento vibratorio en la atmdsfera, y , en consecuencia, una sensacidn sonora en el aparatoauditivodel que se escucha, sensacidn sonora que tiene como resultante la provocacih de una imagen verbal sensoria. De ahí que la fondtica se toca de un modo ineludible con otros dominios cientificos que, en principio a lo menos, es necesario que conozca el especialista.
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La produccidn de un fonema cualquiera del habla presupone una inspiracibn mAs o menos profunda, un acopio m& o menos abundante de aire que se almacena en un recipiente constituido por la traquea, los bronquios y los vesfculos pulmonares, de donde es expelido proporcionalmente al exterior. De este acto de la espiracibn y de la actividad concomitante de los diferentes brganos de la palabra, surge el sonido hablado propiamente tal. Todos los sonidos del habla son, pues, sonidos de espiracih. Los sonidos inspirados son raros en las lenguas europeas y, cosa curiosa, puede decirse que estAn reducidos a unas pocas manifestaciones interjeccionales, expresivas de especiales estados de Animo.
h . Y
L L. lablos: D. dientes; P, paladar, V. paladar blando velo Corte vertical de la cabeza
del paladar; L' kngua; N, fosas naraln: E, ep&Iotis: C. cuerdar vocales (glotis); T, tr.4quea
IIOUELA-L. 2
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He aqui la decripcidn que el fonetista Sievers nos hace de l o s dichos drganos de la palabra :
si partiendo de la cara anterior de los dientes superiores, seguimos con la punta del dedo indice la pared superior de la cavidad bucal, llegaremos a una pequePTa bdveda convexa hacia el interior, los alvdolos de los dientes superiores. Junto a hstos se encuentran el paladar duro, que presenta una forma cdncava hacia el interior y que llega aproximadamente tan atrk como las dos hileras de dientes. Una vez aqui, se notarA fkilmente que la dureza de la bdveda palatina desaparece, ofreci+ndole al tacto una masa muscular que cede a la presidn que se ejerza sobre ella. Esta masa muscular es el paladar blando.
El paladar blando puede observarse con toda comodidad, en toda su extensidn, pronunciando una Q exageradamente abierta, sacando al mismo tiempo cuanto sea posible la punta de la lengua fuera de la boca. En esta posicih se ve cbmo el velo del paladar queda limitado, en su parte extrema, por un mrfsculo en forma de arco, cuyos extremos inferiores se dirigen hacia la faringe. La pared posterior de la faringe se hace visible merced a la abertura que deja libre el arco-limite del velo del paladar, desde cuyo punto mhximo de elevacidn cuelga la campanilla.
I
Los movimientos del velo paladar son sencillos : o bien lo efectdan hacia delante hasta tocar el dorso de la lengua, como cuando pronunciamos la n velar o gutural, o bien se dirigen hacia atrk hasta juntarse con la pared posterior de la faringe, caso que se presenta cuando pronunciamos las vocales, siendo en ktas mis o menos elevada la posicih del velo. En el primer caso, como ya indicamos, queda, por la accidn del velo, incomunicada la faringe con la boca; en el segundo, con la nariz. Una posicidn intermedia se ofrece, no obstante, en
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la que el velo del paladar cuelga oscilante entre la pared faringea y el dorso de la lengua, permitiendo la comunicacibn entre la cavidad bucal y la nasal. Esto ocurre en la respiracih normal y en la pronunciacih de los sonidos nasalizados.
En la parte inferior de la cavidad bucal y partiendo de los labios hacia adentro, nos encontramos tambih, primero, con una arcada dental, y luego con la lengua, que se encuentra dirigida libremente hacia adelante. A su parte posterior, ligeramente abultada hacia arriba, se junta la epiglotis, que puede notarse fkilmente siguiendo, con la punto del dedo hacia atris, el dorso de la lengua.
Encima de la cavidad bucal, y separada de ella por el paladar, hay las fosas nasales. La comunicacidn o incomunicacih de &stas con la boca ya hemos visto chmo se operaba. Como caracteristico de las fosas nasales hay que notar su comunicacibn al exterior por las ventanillas de la nariz y la imposibilidad cerrarse, diferentemente de lo que acontece con la boca.
Los drganos de la palabra que acabamos de revisar constituyen, en su unibn desde los labios hasta las cuerdas vocales, una especie de canal ligeramente curvado, que se ha dado en llamar tubo d i c i o n ~ r z . Sabida por experiencia la movilidad de que son capaces algunos de dichos drganos, se comprender& con cuanta facilidad y cuanta variedad de gradaciones y de lugares puede modificarse ocasionalmente su estructura. Y en este caso, ya se comprender& tambihn cbmo l o s drganos movibles son los Qnicos propiamente capaces de formar sonidos, mientras que los que no estln en condiciones de movilidad, no pueden servir de otra cosa que de integrantes pasivos de los fonemas.
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, I
,
LOS FONEMAS. Veamos ahora cdmo se producen los fonemas Y
c h o su produccibn se relaciona con los brganos del tubo adicional y sus diferentes funciones. Resumamos antes : Una cantidad de aire es expelida de los pulmones (momento espiratorio, inicial); este aire, siguiendo su camino a traves de la triquea, llega a la laringe que atraviesa (momento de la fonacibn), entrando en la faringe y la boca, cuyo espacio se modifica (momento articulatorio) para pasar al exterior (momento completivo de la espiracidn).
Prescindamos de la espiracidn, como a tal, para fijarnos en los momentos de la fonacidn Y de la articulacidn que principalmente nos interesan.
La fonacidn se origina en grado diferente, segh sea la posicibn, segQn sea el carkter de abertura que presenta la glotis, por la mayor o menor aproximacih de las cuerdas vocales. Estas, constituidas por los bordes superiores de las mucosas que recubren la laringe, presentan el aspecto de dos repliegues que cuelgan hacia adentro de ella y pueden, mediante un juego muscular combinado, ponerse en una tensih m& o menos acentuada. Si tenemos en cuenta que podemos respirar normalmente, sin hablar; que podemos hablar cuchicheando, y que, en fin, podemos pronunciar en alta voz,
a , e , i, 0 , u, b, d, etc, tendremos una clasificacih aproximada de las formas de abertura de la glotis, indicadas por las figuras 1.3(a), 1.3(b) y 1.3(c).
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PLQUIIA-I. S
En el primer caso, figura 1.3(a), la columna de.aire que ha llegado a la laringe puede salir al exterior sin obstkulo que lo impida. No hay, pues, ni fonacidn, ni articulacih.
En el segundo caso, figura 1.3(b), por la aproximacidn visible de las cuerdas, existe cierta limitacih al pasaje del aire a traves de la glotis. Este roce del aire con las cuerdas vocales y las articulaciones del tubo adicional, hacen que sea perceptible el lenguaje que se origina, y que, en este sentido, ya pueda hablarse de fonacidn, aunque no en el sentido estricto de la palabra.
Pero cuando, como ocurre en el tercer caso, figura 1.3(c), la aproximacih de las cuerdas vocales llega a un grado tal que que la corriente de aire queda interceptada y &lo venciendo la resistencia que se le opone, consigue dicha corriente abrirse paso entre sus bordes, sblo entonces tenemos propiamente fonacih : tenemos voz. Las cuerdas agitadas por la presibn del aire saliente se ponen en vibracih, producen un fonema sonoro; en realidad, un sonido del habla. Empero, es necesario advertir que no siempre que hablamos en alta voz
mantenemos en tensidn continua nuestras cuerdas vocales. El lenguaje, la palabra, es un todo complejo que no consta
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Qnicamente de sonidos, sino tambign de ruidos, es decir, de fonemas en cuya producidn no interviene directamente la voz, la accidn vibratoria de las cuerdas vocales. Un dedo puesto sobre el tiroides, las orejas bien tapadas, entre otros procedimientos, al tiempo de pronunciar una larga o una S ,
nos permitirln ejercitarnos en reconocer si se trata de un sonido propiamente tal o si se trata sencillamente de un ruido. En el primer caso, las vibraciones glhticas se harin sensibles al tacto y experimentaremos una resonancia vibratoria en la cabeza, algo asi como el zumbido de un abejan. En el segundo, en cambio, faltaran por completo aquellas seKales indicadoras de las vibraciones de las cuerdas vocales.
Tenemos, pues, que las cuerdas vocales al propio tiempo que un regulador del aire espirado, son un modificador de su naturaleza acústica. Y aquí nos encontramos ya con una primera diferencia esencial entre los fonemas del lenguaje : fonemas sonoros (sonidos) y fonemas sordos (ruidos), según sea o no vibrante por la accidn de las cuerdas vocales, el aire que los informa. As i , serin sonoros, aisladamente considerados, los fonemas representados por las letras del alfabeto castellano Q. e, i , 0 , ut Y . b. v, d, g (Q,O,U). m, n, K. L. 1 1 , r,
rr; y ssrln sordos p. t . c (e,i>. 9. k, f. J', .g (e.i>. S , z,
x. chL,
Todo esto por lo que toca al factor glotis. Sigamos ahora la columna de aire, vibrante o no, en el sentido que acaba de indicarse, en su paso a traves del tubo adicional, Este presentar& una forma y un volamen diferente según sea la accih de la lengua, labios, paladar, etc. Las modificaciones que experimente asi la corriente de aire, y el lugar del tubo donde se produzcan, aRadirPn nuevos elementos de diferenciacian a los fonemas resultantes. Anotemos los tipos principales siguiendo el mismo camino de fuera para dentro que
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seKal8bamos anteriormente en la enunciacidn de los brganos de la palabra.
Labiales, Si en estado de respiracibn normal tratamos de pronunciar M & , procurando alargar la m y fijarnos en lo que ocurre, observamos que, al mismo tiempo que el fenheno de la voz, se produce una salida de aire a traves de las fosas nasales, seKal evidente de que el velo del paladar cuelga relajado hacia abajo. En cambio, si decimos P r a l , el aire toma el camino de salida por la boca; el velo del paladar se habra, pues, levantado cerrando la comunicacibn con la nariz, y
abriendo, en consecuencia, la de la boca. Trataremos de pronunciar bed y observaremos el mismo fenbmeno que en H d , pero con la diferencia que la b de bed nos acusarA la existencia de la voz, diferentemente de lo que ocurre para la p de &d. Una y otra, no obstante, tendrh de comQn el ir acompaffadas de una explosidn que responde a la abertura s~bita de los labios que ceden a la presidn del aire acumulado en la boca. Así tendremos que las tres consonantes m, P, b se IlamarAn labiales; que de ellas la m serd nasal; que la p y la b serAn orales; que la m y la b serh sonoras; que la P ser& sorda, y que la p y la b serh explosivas.
Si no cerramos completamente los labios, o si aplicamos sencillamente el labio inferior contra los incisivos superiores, dejando escapar aire a traves de la tenue abertura que se origina, obtendremos la f (sorda) o la 2) (sonora). El hecho de no producirse para estas consonantes un ruido de explosih, sino una salida constante de aire, hace que sean llamadas contin- o fricativus,
Dentales. Acerca de las variedades de los fonemas dentales, as1 llamados por producirse en la regidn de los dientes, podriamos repetir aquí consideraciones analogas a las
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apuntadas en el apartado anterior. Como cosa que difiere esencialmente de los labiales, ademgs del cambio del lugar de articulacih que se retira hacia el interior de la boca, hay que notar en los fonemas dentales el papel preponderante que
' ejerce en ellos la lengua. Es esta la que, en realidad, modifica la confipuracidn del tubo adicional, ya sea colochdose entre los dientes (caso de la fricativa z , cto,i))
ya acercPndose su punta a la parte posterior de los incisivos o m h adentro, a la regidn anterior del paladar, cortando all1 la corriente de aire (caso de las consonantes explosivas t , d,
Y n sorda Y sonoras, respectivamente, la 6ltima, ademk, nasal), ya retrocediendo todavia un poco, formando una pequePta hendidura por donde se escapa el aire (caso de S ) .
Paladiales. El drgano que entra aqui principalmente en juego es tambih la lengua en sus diferentes articulaciones contra la pared alta del paladar. De esto resulta que la cavidad bucal queda, por decirlo a s l , dividida en dos partes desiguales, una anterior y otra posterior, entre las cuales queda &lo libre un estrecho canal de pasaje para el aire, constituido por la elevacidn de la parte dorsal media de la lengua. Los diferentes fonemas que en estas circunstancias se originan, son los representados por las letras y , 11 , €5 y ch.
Velar-. El movimiento de articulacih de la pared posterior de la lengua se dirige contra el velo del paladar, produciendo con dl o un obstkulo completo o solo parcial a la salida del aire. En el primer caso, tenemos la 9, k, C(Q.O,U) (sorda) y la gccr,Oo,u) (sonora ); en el segundo la J . , gtoh) (sorda ) .
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L i q u i d a s . Son ktas la 1 y la r de caracter esencialmente continuo y de articulacibn especial. La 1 se produce manteniendo fija la punta de la lengua en un punto de la parte anterior de la boca y dejando libre el pasaje del aire por uno solo de sus lados o por ambos a la vez. La r , en cambio, no tiene ni puede tener un punto de articulacibn fijo, por el hecho de consistir en una serie de vibraciones ininterrumpidas de la punta de la lengua.
No olvidemos que, para mejor orientacibn, solo hemos seffalado una muestra de los tipos de articulacidn de l o s fonemas del habla. En realidad, &tos son tan numerosos como los diferentes dialectos de todas las lenguas y consienten una multitud de particularidades indefinidas. Anotemos, por ejemplo, la r labial; la 1 , la n y la r velares, las diferentes variedades de f , de S , etchtera, que no podemos describir ahora. Y en este mismo sentido de anotacidn general, registremos, finalmente, las vocales.
Vocales:. Hasta ahora hemos hablado de fonemas y de sonidos cuya produccih, independientemente del elemento gldtico, iba vinculada con la de un obstaculo que se interpusiera de una manera mAs o menos firme a la salida del aire espirado. Las vocales se distinguen de aquellos en cuanto a que este obstkulo no se presenta en su formacih, a lo menos de una manera tan marcada que origine una impresidn acQstica sensible, capaz de hacerla confundir con las consonantes conti nuas.
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La constitucibn fisiolbgica de las vocales, O , mejor dicho, la posicidn de la lengua en su produccih, ofrece un movimiento de ascensih gradual a partir de su posicih de reposo para Q, hasta llegar a la elevacidn maxima requerida por las vocales extremas i y 21, pasando por e y 0,
respectivamente. La i representa el termino de la serie de vocales llamadas anteriores, del mismo modo que la el de las posteriores. Así , la cantidad de vocales que pueden existir entre las enunciadas, seri, en principio, tan numerosa como numerosas sean las maltiples diferencias de posicih que pueda tomar la lengua. Para comprenderlo mejor, representemos esquemAticamente las dichas series de vocales, por medio del llamado triingulo vocalico (figura-1.4).
PIOURA-4. 4
Advi&rtase, no obstante, que la primera de las dos variantes responde mejor al funcionamiento de' la lengua, que en la segunda se nos presenta como invertido.
Pero, no es solo el funcionamiento de la lengua, la vibracih glbtica que integra la formacidn de las vocales. Hay otro elemento que, si no de un modo intrinsecamente esencial, concurre normalmente en su produccidn. Nos referimos a los labios. Basta con tomar un espejo para cerciorarse de c h o
+stos ejecutan dos movimientos de direccidn opuesta, swan se
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trate de las vocales anteriores o de las posteriores. En las anteriores, la comisura labial se estira gradualmente hacia atras a partir de la posicibn a; en las posteriores, se avanza hacia adelante, llegando a dar carkter especial a la 0 y a la u que, por esta razbn, son llamadas tambikn vocdes
redonde/r.jas (f igura-l.4b).
La pronunciacibn de dos vocales con una sola emisibn de voz
constituye lo que llamamos diptongos. Los diptongos pueden ser crecientes o decrecientes, segdn sea o no Atona la primera de las dos vocales. La vocal Atona de los diptongos es llamada *bit o arsi~pbica y , en realidad existe solamente en los diptongos decrecientes. Son vocales debiles (llamadas tambih semiuocales), la a y la u; son vocales fuertes todas las demos. De ah1 la serie de combinaciones diptongales : ai. ei .
oi, ui. Dejamos aparte los diptongos crecientes porque, propiamente hablando, existen solamente como signos grAficos sin realidad que les corresponda. b y que atenerse forzosanmnte a l principio de una d i s t i n c i b n esencial entre las
letras y los fonems. Fisiolbgicamente considerados, los diptongos crecientes no son otra cosa que un agregado de consonantes + vocal como cualquier otra sllaba Nos
convenceremos fkilmente de ello, si paramos atencih al fenheno acQstico resultante de pronunciar, por ejemplo, la y
de y a , YU, o bien la u de a, ui : el frotamiento experimentado por la corriente de aire a su paso por el lugar de articulacibn, frotamiento que produce una estrechez del canal de pasaje, mis acentuada que cuando se emiten las vocales i , y aisladas.
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~1 enunciar la definicibn de 10s diptongos como la pronunciacibn de dos vocales con una sola emisih de voz, se daba tambiBn la de la silaba, Esta, empero, como ya es sabido, no se cipSe exclusivamente a la pronunciacidn de dos vocales, sino que se extiende, en general, a la pronunciacidn instantanea de un grupo de sonidos. Hay que observar, no obstante, que la definicih apuntada no se ajusta demasiado a
la realidad fisiolbgica. Los fonetistas modernos, como resume claramente L. Roudet, dejando aaparte las teorias de los gramiticos antiguos, han intentado una definicibn de la silaba, a base de los hechos que pueden observarse en el lenguaje hablado. Estos hechos se refieren, ora a la espiracidn, ora a la articulacidn, ora a la misma percepcibn del lenguaje. Las condiciones de la espiracidn y las de la percepcihn son principalmente las que tuvieron en cuenta los fonetistas del siglo XIX para caracterizar la silaba. Según unos (Storm, por ejemplo), la sflaba es un grupo de sonidos producidos por un esfuerzo espiratorio único y as1 existen tantas silabas como reforzamientos de la espiracibn, constituyendo limite silabico los momentos de espiracibn mAs debilitada. Segh otros ( B r U c k e , Trautmann, V i Y t o r ,
Jesperfen), es lo que puede llamarse la perceptibilidad de los sonidos ( SchaLZftiL Le, SchaLLotYrke) lo que constituye el carkter esencial de la silaba. Los sonidos de la misma intensidad son mAs o menos perceptibles, seg% sea su naturaleza. En una frase hablada existirin, pues, momentos de perceptibilidad mAxima y minima; los momentos de perceptibilidad mixima son equivalentes de silaba; los de perceptibilidad minima, de limites de silaba. Otros, en fin, defienden simultAneamente las dos teorias, admitiendo dos clases de silabas: silabas de espiracidn (DruckPiLben) y silabas de perceptibilidad (SchaZlsilben). A s í , en un grupo vocAlico como U ~ Q , la divisian en silabas seria determinada Qnicamnete por la espiracih. En un grupo compuesto de vocales y de consonantes, son las diferencias de perceptibilidad entre las vocales y las consonantes las que determinarin la silaba.
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Consideremos mas de cerca la teorla de la perceptibilidad de los sonidos, de las relaciones de sonoridad, como anota O . Jespersen, por lo ingeniosa que resulta en su exposicidn esquemitica y por el pie de orientacidn pedagdgica y vasta ilustracibn fonbtica que entrafía. La perceptibilidad O
sonoridad de un fonema es la resultante de los mismos factores que condicionan todo su caracter, con el bien entendido que el empleo o la ausencia de la voz en su produccidn es de importancia capital. Esto hace que, para la exposicidn de la teorla silabica, 'no se establezcan mas que pequeKas diferencias entre los fonemas sordos y que, en cambio, sea preciso aumentarlas cuando se trata de fonemas sonoros. En general, puede decirse que la perceptibilidad fdnica esta en relacidn directa con el espacio que atraviesa el aire vibrante. Segan esto, y aduciendo &lo algunos sonidos como ejemplos tipicos, tendriamos, procediendo de menor a mayor, el siguiente cuadro de gradacih de sonoridades:
l . Fonenrps sordos explosivos ..............~,~,k Fonemas sordos fricativos ..............f,~,c
2 . Fonellrps sonoros explosivos , , , , , , , , , . . . .~, d , g
3 . Fonomas sonoros fricativos . . . . . . . . . . . . . v , ~ '
4. Fonemas sonoros nasales ................ m , n , R Fonomar sonoros l a t e r a l e s . . . . . . . . . . . . . . ¿
5 . Fonemas sonoros vibrantes .............. r , r r 6 . Fonomas sonoros v o c a l e s e x t r e m a s . , , . . , . i , u
7 . Fonenr~s sonoros vocales mdias ......... e , o
8 . Fonemas sonoros vocales abiertas . . . . . . , a
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w
AnAlogamente a lo que deciamos al tratar de 10s mGltiples matices de consonantes y de vocales, podrlan completarse las diferentes categorlas anotadas, con gran nrfmero de variantes. Observemos, particularmente por lo que se refiere a las vocales, siguiendo a O . Jespersen, que estas pueden ofrecer diferencias de sonoridad, según sea el carkter de abertura labial que las acompaEa, de manera que las vocales llamadas redondeadas no son tan sonoras como las producidas sin redondeamiento de los labios. De acuerdo con esto, el fonema mis sonoro de todos los del habla es la a , pronunciada con abertura mandibular bien acentuada. Tomemos ahora, por ejemplo, la palabra B Q T C ~ ~ O ~ , representemos grAficamente las relaciones de sonoridad que nos acusa, aplicando el esquema de gradacih anotado, y tendremos (Figura-1.5):
B a r c e i o n a
I I C I U R A 4 . 5
La figura nos Sefkla cuatro puntos extremos que corresponden al número de cuatro silabas Bar-ce-Zo-nu, que reconocemos habitualmente en la palabra. No importa que de los cuatro puntos, &lo sean dos los coincidentes: a-CY y 8-0, ~n ello estriba precisamete la teoria de la sonoridad, de la perceptibilidad relativa de las sllabas.
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Un sonido es mgs perceptible que otro cuando, en igual de circunstancias, es oldo a una mayor distancia. Los estudios experimentales sobre el particular, realizados por Wolf y
Rourselot, dan los siguientes resultados:
1 . Las vocales son mas perceptibles que las consonantes.
2. Las vocales abiertas son, en general, mAs perceptibles que las cerradas.
3 . TratAndose no de sonidos aislados, sino de palabras y frases, las consonantes vibrantes, laterales y nasales son mejor percibidas que las constrictivas y ktas mejor que las oclusivas.
4 . A corta distancia, las consonantes sonoras son mis perceptibles que las sordas.
5 . En igualdad de circunstancias, un sonido es tanto mas perceptible cuanto mayor sea su intensidad y tambih, hasta cierto punto, cuanto mayor sea su altura.
Llegados a la produccih de grupos de fonemas, despubs de haberlos considerado aisladamente, es preciso tener en cuenta un fendmeno que se produce, el cual, no por ser conocido deja de tener inter& practico y cientifico. Nos referimos a la pbrdida de una de las partes integrantes de toda articulacih aislada, para fundirse con la de la articulacibn vecina. Efectivamente, en la produccibn de todo fonema aislado distinguimos tres fases: formacibn, tensidn y distensidn.
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La formacidn corresponde a l momento de ponerse los brganos vocales en estado de a r t i c u l a r ; l a t e m i b n , a l momento m& o menos prolongado que dura l a a r t i c u l a c i d n ; l a distensidn, a l a vuelta d e los Clrganos a su lugar normal de reposo. Figurando esquematicamente l a s t r e s f a s e s , por ejemplo, para la emisidn de P, tenemos la f igura-1 .6 .
I tanm4n I
I I I
I
I I 1 i
I I
I I
I I
FIUURA-I. 6
Consideremos ahora que en ves de p hemos de pronunciar l a s l l a b a PQ, entonces es evidente que l a t e r c e r a f a s e de P, l a dis tensibn, desaparece , o , mejor d icho , se confunde con l a formacibn de l a Q siguiente; en consecuencia, pasamos de l a produccih de un fonema a l a de otro de una manera suave y
continua. Con e s t o tocamos ya e l vas to dominio d e l a asimilacibn, puesto q u e , en e l fondo, no se t r a t a d e otra cosa que de una asimilacibn funcional en casos como e l sefialado.
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Tramcripcion. De la somera exposicibn hecha acerca de los fonemas del habla se desprende cuAn grande es su variedad por
no decir su posibilidad fisiolbgica. Teniendo como tienen los fonemas, no puntos propiamente tales, sino zonas de articulacibn, las modalidades en el terreno tebrico son casi tan numerosas como las que pueden observarse en la prictica de una escrupulosa investigacibn dialectolbgica. De aqui la insuficiencia de las ortografias corrientes para reflejar fielmente la pronunciacibn. Observemos algunos fenbmenos por
via de ilustracihn. As1 la b de la sllaba ba tiene un caracter muy diferente del de la b en la palabra explosivo en el primer caso, fricativo en el segundo; y lo mismo puede decirse de la d en con respecto de la que hay en C d a , o de la g en gu y en -0. Pero no es solamente este cambio en la manera de articulacidn el fendmeno asimilador de las vocales que se ofrece en los ejemplos aducidos. Los cambios del lugar de articulacibn ocasionados por una consonante contigua, tampoco son raros. La n de un b-y, con todo y persistir siendo ortogrdficamente una n, deja de serlo en realidad para convertirse en m, pues la pronunciacibn normal es m buey. Y una cosa aniloga puede decirse de la n de plancha, bunco, que suena, respectivamente, f5 y n velarizada especial; la S del articulo LOS desaparece, o se convierte en un sonido indefinido especial en Los ricos; el carlcter sordo de una multitud de consonantes catalanas y francesas se convierte en sonoro por el contacto de consonantes tambibn sonoras: tots dos es igual a tots dos, cap boa es igual a cab bou, etc. El desacuerdo existente entre el lenguaje hablado y la escritura es una cosa manifiesta. Las causas a que ello obedece son numerosas. Entre las mis importantes, figura el hecho de la evolucidn ininterrumpida de la lengua hablada al lado de la tendencia a estacionarse que tienen en general todas las ortograflas. La anotacibn grafica que pudo ser relativamente consecuente en un momento dado, resulta un absurdo manifiesto alguna decadas m& tarde. Pensemos en la
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transformacidn fonetica paulatina que ha sufrido, por ejemplo, la e cerrada del latln, en la lengua francesa y comprenderemos cdmo las palabras rot, ¿ai, etc., pronunciadas hoy r a , ¿a, han tenido que pasar fisiolbgicamente (y los documentos y los dialectos lo confirman) por etapas como rei, Zei; roi, ¿ai; rod, 204, sin que siempre se haya podido evitar en absoluto el divorcio entre la lengua destinada a la vista y la destinada al oldo.
Una escritura convencional, haciendo tabla rasa de todo argumento histdrico y de todo tradicionalismo, para tomar como punto de partida Qnico el hecho viviente del lenguaje, un sistema de transcripcibn fonetica, como as1 se ha dado en llamarle, es el recurso poderoso, si no definitivo, para evadir inexactitudes al querer apreciar la realidad de los fonemas del habla. Consignaremos solamente, por via de ilustracih, los principales aspectos en que algunos de los sistemas de transcripcidn se fundan. El de la Asociacidn
Fon9tica Internacional, usado principalmente en la enseHanza de idiomas, por ejemplo, utiliza todos los signos grkficos de carkter impreso de un mismo cuerpo, dando a cada uno un valor fijo convenido, invirtibndolos en casos determinados para aumentar las posibilidades de expresih de todos los matices fonbticos del mayor nQmero de lenguas y dialectos. E l portavoz de la Asociacidn, difundidor del sistema, Le Muitre P h o d t i q y Q , reproduce constantemente textos transcritos y
propone soluciones concretas para la representacidn todavia dudosa de nuevos fonemas registrados. Otro sistema usado principalmente entre filalogos y linguistas, el adoptado por la ya desaparecida Revue des pc~tois gallo-roma-, utilizado en la presantacidw de los materiales de la obra monumental Atlas linguistique de la Frame, baskndose en un tipo cursivo ~nico de letra, aceptada la mayor parte de los signos del
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alfabeto latino cuyo valor fonetico queda determinado por la adicidn de modificadores o diacrlticos. Solo para algunos casos, en este sistema, se introducen signos nuevos, tales como S , entre otros, para la representacidn de la paladial fricativa y africativa sorda respectivamente. A s i ,
por ejemplo, las senales y e indican la abertura o cerrazdn de las vocales; el tracito debajo de una vocal marca el acento tdnico; los aditamentos tradicionales, - U nos dicen la cantidad vocilica; um punto encima de una consonante le da carcter velar, as1 como colocado debajo seffala una pronunciacidn muy avanzada hacia los dientes, etc. Dicho sistema, as1 como los de Boehmmr y Ascoli, pueden considerarse, en general, como continuadores del trazado por Leprius en su 5ta*d AZphcrbet (1855). Pero, con todo y las ventajas de la transcripcidn, no pasamos de una notacibn imperfecta o incolora de las palabras y de los textos. La entonacidn, la altura del tono sobre todo, no se pone al alcance del lector mejor preparado, a pesar del progreso que la transcripcibn fonetica representa. De esta suerte, el lenguaje hablado se nos aparece como sumamente rico en fonemas y nos da una imagen mucho mis aproximada a la realidad que cualquiera ortografia de las de uso corriente. Seria una tarea harto dificil y prolija el presentar aqui, estableciendo comparaciones, la gama fonhtica variada de las diferentes lenguas. En la tabla-1 se presenta un cuadro de las consonantes y vocales espanolas siguiendo el alfabeto fonQtico adoptado por la Revistu de Filologlu EspaPlola,
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Bilabiales ...... ?Abiodentales.. .
Interdentales.. .. Dentales ....... Alvedare. ..... "
Pa!diale3 ...... Vclares ........
. .
. l .
- j - l - . " "-1" -" - . I - -
! I - - -" I "
1 - r r - " - -
m a n o , a ñ o , anco.
olsar, falda, ano, Aaa. lama, cart~llo. I
hueso. ! 1 I I - No menos interesante resulta la visidn de las vocales en
conjunto que, contrariamente a lo que en general se. cree, ofrecen variados matices. A d , presentAndolas en forma del trihgulo vocPlico de Cr. Hellwag, dentro del cual, como ya prevela el autor, pueden situarse todas las variedades existentes, tenemos las vocales espafiolas:
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Muchos de los matices de las vocales espafiolas, y lo mismo puede decirse de las consonantes, se confunden indudablemente con los de las otras lenguas (obsbrvese que el número de vocales que se presentan en l o s principales idiomas ascienden en conjunto a un total de 95 y el de consonantes a 128) bien Q U ~ su existencia este tal vez condicionada por razones de evolucidn histdrica diferentes o por motivos de distribucidn silhbica.
Las ventajas innegables que nos ofrece as1 la transcripcidn fonitica para darnos a conocer variedades fdnicas del lenguaje, que la ortografla nos desfigura con sus mfiltiples inconsecuencias, no representan, empero el ideal de los linguistas. Multitud de fenbmenos concomitantes de la articulacidn restan desconocidos aun sirviendonos del sistema mis ingenioso y mis rico en signos diacriticos. El celebre foneticista O . J-persen ha lanzado un sistema especial llamado anzrLfabetico para obviar sin duda aquellas dificultades e inconvenientes.
El sistema de O . Jespersen se basa en la observacidn directa del papel que representan todos y cada uno de los drganos de la palabra en la emisidn oral y el resultado se
traduce en una serie de fdrmulas (una para cada fonema) compuesta de signos latinos y griegos y al mismo tiempo de cifras que nos sefialan la posicidn de los drganos lo mis concretamente posible (para el detalle vease su libro Le?zrbuch.
dpr P h n e t i k , L e i p i g , 1904).
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He aqui resumida la aplicacidn del sistema mencionado (ver figura-1 - 7 ) :
Las letras latinas ( :a hasta :¿) indican los puntos de articulacihn, ushdose como exponentes o precedidos de :
( : a , etc); puntos intermedios ( : a b = mas cerca de :a que de :b, etc; b/c lugar equidistante de :b y : c .
Las letras griegas ( a hasta C ) representan a 10s *rganos articuladores: a labios; /3 punta de la lengua;' Y Parte Plana de la lengua; 6 velo del paladar; E cuerdas vocales; t; hrganos de la respiracibn. Signos accesorios: A mandibula inferior; A campanilla.
Las cifras (puestas junto a a, P, y , 6 , s),seKalan el grado y la forma de abertura: O cerrazdn; 1,3, etc. (nrfmeros impares), aberturas circulares; 2 , 4 , etc. ( numeros pares) aberturas hendidas.
* I PIUURA-I. 7
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Con estos elementos y otros de pequefio detalle (entre otros, R para indicar vibracih; I articulacih lateral; ) < , etc.), el conocedor del sistema puede indudablemente tener una impresibn foneticofisiol%ica mucho mis completa que con todos los dsmh. Vdanse sino unos sencillos ejemplos: la B castellana, segQn el cuadro, es una consonante interdental fricativa sorda.
Aplicando el sistema Jespersen, tendremos:
As1 como su respectiva sonora nos darla:
[U] = 01 4 P :d y , 6 O E 2
La n, consonante alveolar nasal, nos da la siguiente fdrmula:
La lateral, en cambio, se ofrecerla asi:
y as1 sucesivamente para todos y cada uno de los fonemas. Lo laborioso de la observacibn hace que, a pesar de todas las ventajas del sistema, no se haya abierto ancho camino en la prktica, si bien resulta un auxiliar feliz para determinar casos raros de articulacih as1 como para el estudio y el entrenamiento cientifico en la especialidad.
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SistemAtica nacional. La aplicacidn escrupulosa del sistema Jerpersen puede asentar sobre un fundamento algo m& firme la idea, sefialada ya por Wallis (1653), de lo que se ha dado en llamar posicidn de indiferenciu, base operativa 0 de
arrticu¿=ibn y tambi&n, segQn Storm, posicidn &=a¿, punto inicial importantisimo para explicarnos multitud de fendmenos ligulsticos. En efecto, no se adelanta mucho en presicih cuando usamos frases como a ?- le et
+u m &a m W e J , a ta leewL de ~ Y R -0, etc. Y es porque, aunque nos entendamos bien en la vida practica, damos inconscientemente a las palabras una fuerza de expresidn que afecta no s b l o al acento y con dl al tono, a la intensidad, etc., sino a todos y a cada uno de los elementos que caen dentro del dominio de la Fonetica y particularlsimamente a los elementos articulatorios que sirven de base esencial a los f onemas.
Si se llega a determinar, y ello no es un imposible, cual es la situacih o base operativa de los drganos de la palabra, se tendra mucho adelanto para conocer las caracteristicas de un idioma. Porque, es indudable que hay cierta correspondencia entre los fonemas pertenecientes a un mismo grupo y que dsta correspondencia contribuye a que el sistema fonbtico de una lengua forme tambih hasta cierto punto un conjunto harmdnico. Esto explica el que, en algunos casos, baste con una determinada posicidn inicial de la lengua y abultamiento o retroceso de los labios para dar la ilusibn completa de que se habla un idioma extranjero. Porque as1 como, anota Jespersen en su libro, la pronunciacidn de un individuo en general caracteriza su manera de ser y su carkter, as1 tambih la base de articulacidn de un idioma esta en intima relacidn con el carkter nacional del pueblo que lo habla, si bien que dichos elementos no son faciles de determinar y describir de una manera cientifica y comprensible.
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No hay para que decir, pues, que los pueblos difieren notablemente en su base de articulacibn. Los ingleses, por ejemplo, tienen de caracteristico: una situacibn larlngea baja; ligero avance de la mandibula inferior; retroceso y
flojedad de la lengua. Los franceses, en cambio: retroceso ligero de la mandibula inferior; avance y tensibn de la lengua. Y lo que se anota del ingles y del frances puede anotarse asimismo de los demis idiomas, incluso de los dialectos, previos los trabajos de observacidn y de control necesarios, realizados con los mdtodos mds modernos, trabajos que no existen todavia para muchos.
Particularidades de lor fonmarps, Estudiados en si mismos 10s fonemas de la palabra Y en sus relaciones con la sllaba que es la verdadera unidad fonhtica del lenguaje, se anota ficilmente que cada uno de ellos puede ser producido con una fuerza mayor o menor; que en su produccibn se puede invertir mis o menos tiempo; que puede emitirse a una determinada altura musical y
que, en fin, manifiesta un carkter de orden acústico diferente según las situaciones y según el individuo. Estos cuatro aspectos conocidos respectivamente con el nombre de intensidud, cuntidud, altura de tono o entonucibn y timbre
constituyen las particularidades concomitantes de los fonemas.
La intensidad nos hace decir que un determinado fonema es
fuerte o dhbil. Una oclusibn labial, la de la P, por ejemplo, es mis o menos fuerte según que apretemos mis o menos los labios en la fase de tensih. Una vocal fuerte la distinguiremos tambidn fkilmente de una vocal debil por el mayor esfuerzo de la voz. La realidad fisiolbgica que en buen namero de casos es apreciada simplemente por nuestro oldo, nos da siempre un pie de verificacibn si la ponemos bajo el control del experimento. As1 (vease mas adelante) en los
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fonemas aducidos de p y vocal, los srAficos resultantes del registrador nos dejan apreciar la diferencia de intensidad mecanica que seflalan las figuras, cuya amplitud es tambiCn diferente.
Estas diferencias de intensidad que, no por ser menos notables a la simple audicidn, se ofrecen mAs fluctuantes y
variadas en el curso de la palabra o frase, dependen de varias causas entre las cuales destacan la emocih del sujeto Y la estructura de la lengua misma. Esta lfltima es la que es conocida ordinariamente con el nombre de acento de i n t e - i w ,
acento que difiere naturalmente de una lengua a otra y que, en el fondo, condiciona o esti al menos intimamente enlazado con las modificaciones evolutivas que regulan los idiomas.
La cantidad es otro de los caracteres lingttfsticos esenciales. Se requiere indudablemente un mfnimo de tiempo para ejecutar todo el sistema de movimientos .necesarios a la produccih de un fonema. Tenemos la impresih que un individuo habla de prisa, cuando el tiempo invertido para cada fonema se acerca a dicho mfnimo y al contrario, el sujeto habla tanto mis despacio cuanto mis se aleja de dl. El temperamento, la emocih, la habitud y la voluntad son los diversos factores que contribuyen a que la cantidad sea una u otra. A l hablar de la cantidad hay que tener en cuenta que se trata de una particularidad que acompaRa lo mismo a los sonidos vocales que a l o s consonAnticos, contrariamente a lo que consideraban los gramiticos antiguos para los cuales no existla otra cantidad que la de las vocales que, de acuerdo con ella, clasificaban en breves y Lmgus. Que las consonantes tengan asimismo su cantidad, puede uno convencerse fkilmente no solo por el hecho de tener que producirse forzosamente en el tiempo, sino tambih porque pueden prolongarse en su emisih, sobre todo
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las consonantes de carkter continuo o fricativo. El confundir la cantidad con el timbre puede explicar tal vez aquella pretericih.
Si bien el control del oído, en casos dados el empleo de un crondmetro, son insuficientes en la prktica para establecer diferencias marcadas de un modo general, no ocurre as1 cuando se trata de obtener una mayor precisidn y generalidad. El mhtodo grAfico nos ofrece entonces un recurso fkil y sencillo para determinar el aspecto cuantitativo de cada fonema tomando por base los trazados del diapash.
Ademas de la intensidad y cantidad, los fonemas tienen tambihn una determinada altura o acuidad; pueden ser musicalmente mas altos o bajos, agudos o graves. La altura del tono depende de la frecuencia vibratoria o sea del nQmero de vibraciones que lo integren durante un segundo; a una mayor frecuencia vibratoria, pues, corresponder& una mayor acuidad del tono y al reves. La ondulacih melddica en el hablar, esto e s , las variaciones de la altura en el lenguaje constituyen lo que llamamos entonacidn. El estudio de esta, en la prktica, como el de la intensidad y el de la cantidad, puede hacerse a base del mGtodo grafico, salvo, naturalmente, en aquellos casos en que los fonemas por el hecho inicial de ser producidos sordos ( f , S , ch, P, etc.) no pueden ser tenidos en consideracian.
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B I B L I O G R A F I A
l. TURBO PASCAL. MANUAL DE REFERENCIA S c N l d
2. 8088 ASSEMBLER. LANGUAGE PROGRAMMING: THE IBM PC
David C. Willen, Jeffrey I. Krantz HOWARD w. SAMs & COMPANY
3. LENGUAJE ENSAMBLADOR PARA MICROCOMPUTAMlRAs IEM J. Terry Godfrey
PRENTICE HALL
4. ADVANCED ASSEMBLY LANGUAGE PETER NORTON
BRADY
