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INSTITUTO PROFESIONAL AIEP
DE LA UNIVERSIDAD ANDRÉS BELLO
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CONTROLADOR MIDI
PARA PLUGINS DE COMPRESORES TIPO “LA2A” Y
“LA3A”
NOMBRE DE ESTUDIANTES:
Alejandro González Vargas
Bastián Cerda Valdivia
Luciano Jara Mamani
CARRERA: Ingeniería En Sonido
SEDE: Bellavista
PROFESORA DEL MÓDULO: Carolina Valenzuela
BELLAVISTA, DICIEMBRE 2022
DEDICATORIA
Alejandro González Vargas
Dedicado a mi madre Claudia, por ser mi inspiración y mi más grande apoyo
siempre. A mi padre Luis por hacerme amar la música y enseñarme tanto. A mi
hermano Benjamín y a Jake. A Claudia, Alonso, Constanza, Humberto y Gabo. A
Dios, a la música y a mí mismo por seguir adelante siempre.
Bastián Cerda Valdivia
Dedicado a mis padres Jeannette y Denis por brindarme apoyo, ánimo y cariño
durante todos estos años. A mis hermanos Renato e Yrina por soportarme,
aguantarme la bulla todos los días y ser mi inspiración. Y a mí por haber logrado
llegar hasta este punto.
Luciano Jara Mamani
Dedicado a mis padres y abuelos, quienes siempre me brindaron su apoyo
incondicional durante estos años y por ser parte de este proceso de formación
académica.
AGRADECIMIENTOS
Gracias a nuestras familias, docentes y compañeros por ser parte de este proceso
tan importante de nuestras vidas y de nuestras carreras. Por su apoyo incondicional
y su guía en cada etapa del camino.
Gracias especialmente a nuestros profesores Óscar Godoy, Pablo Saavedra, Paulo
Zenteno y Diego Gilabert, por su pasión y su enseñanza que fue siempre
inspiradora.
Gracias a nuestra profesora guía de este proceso Carolina Valenzuela, por su
paciencia y por encauzar nuestras ideas, resultando en este documento.
Y, por supuesto, a los amigos que hicimos durante estos años: Andrés Gallardo,
Iván Gutiérrez y Diego Ávalos. Gracias por todo.
Muchas gracias a todos quienes fueron parte de este proceso.
Alejandro, Bastián y Luciano.
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1. ÍNDICE
2. RESUMEN 4
3. INTRODUCCIÓN 5
4. ANTECEDENTES GENERALES DEL PROYECTO 7
4.1. DIAGNÓSTICO 7
4.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 8
4.3. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA 9
5. OBJETIVOS 9
5.1. OBJETIVOS GENERALES 9
5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 9
6. METODOLOGÍA Y PLANIFICACIÓN 10
6.1. MARCO TEÓRICO 10
6.1.1. PROCESOS DINÁMICOS 10
6.1.2. COMPRESIÓN DE AUDIO 11
6.1.3. CONTROLES Y PARÁMETRO DE UN COMPRESOR DE AUDIO 11
6.1.4. TIPOS DE COMPRESORES DE AUDIO 17
6.1.5. TELETRONIX LA2A 19
6.1.6. UREI LA3A 22
6.1.7 LENGUAJE MIDI 23
6.1.8. ARDUINO 24
6.1.9. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN C++ 25
6.1.10. CHASIS 25
6.2. PLANIFICACIÓN 26
7. EJECUCIÓN Y CONTROL DEL PROYECTO 26
7.1. EJECUCIÓN 26
7.1.1. DEFINICIÓN DEL PROYECTO 26
7.1.2. INVESTIGACIÓN Y DEFINICIÓN DE OBJETIVOS 26
7.1.3. PRIMERAS PRUEBAS Y ASIGNACIÓN DE TAREAS 27
7.1.4. COMPRA DE MATERIALES Y PROTOTIPO N°1 28
7.1.5. ARDUINO NANO Y PRUEBAS DE CÓDIGO 28
7.1.6. ARDUINO UNO 29
7.1.7. OPTIMIZACIÓN DE CÓDIGO Y CIRCUITO 30
7.1.8. PRUEBA DE PANTALLA OLED 30
7.1.9. PRUEBAS CON PLUGINS EN DAW Y DISEÑO DE CASE 31
7.1.10. INTEGRACIÓN EN CASE 32
7.2. CONTROL DE PROYECTO 32
7.2.1. INDICADORES DE LOGRO 32
7.2.2. DESARROLLO DE INFORME 33
7.3. PRESUPUESTO 33
7.3.1. GASTOS ESTIMADOS Y REALES 33
7.3.2. PROYECCIÓN EN EL MERCADO 34
8. EVALUACIÓN DEL RESULTADO FINAL 35
8.1. ÚLTIMA PRUEBA Y RESULTADOS 35
9. CONCLUSIONES Y REFLEXIONES 35
10. BIBLIOGRAFÍA 37
11. ANEXOS 39
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2. RESUMEN
El presente proyecto tuvo como objetivo principal el diseño y construcción de un
controlador MIDI, cuya función principal estuviera orientada a controlar plugins de
audio correspondientes a emulaciones de compresores de modelo Teletronix LA2A y
Urei LA3A. El propósito fue hacer un diseño que fuera tanto funcional como
económico.
La metodología para abordar este proyecto fue, por el lado del diseño, el estudio de
los compresores y plugins que se pretende controlar con el dispositivo a construir;
así como también el estudio de Arduino, C++ y su programación. Por la parte del
montaje y construcción, se trabajó con un chasis plástico y el uso de un circuito en
base a Arduino Uno.
El resultado muestra que es factible construir un dispositivo MIDI a través de
Arduino, programación con lenguaje C++ y chasis predominantemente plástico,
cuyos costos de producción no son elevados. Esto constituye un antecedente para
futuros diseños en base al control MIDI, que puedan servir como herramientas tanto
para productores como para ingenieros.
Palabras clave: MIDI, plugins, Arduino, compresores, C++.
4
3. INTRODUCCIÓN
Son los comienzos de la década de los 80’s y la industria de la producción musical
era muy distinta de lo que es en nuestros días: la música era registrada en cinta,
grabada en grandes estudios con consolas de gran formato y equipamiento análogo
de alto costo; los sintetizadores eran de funcionamiento y operación analógica, aún
faltaba casi una década para la llegada del software de edición de audio Pro Tools
(Hoffmann, F. 2004) y, aunque a estas alturas resulte difícil de imaginar, el mundo
aún no conocía el MIDI.
Tal como lo definen Lehrman, P. D., & Tully, T. (2017), MIDI es el acrónimo de
Musical Instrument Digital Interface, lenguaje desarrollado para la “conexión y
control de instrumentos musicales electrónicos”. A su vez, los autores indican que el
origen de este protocolo se remonta la año 1981, cuando el ingeniero y músico
Dave Smith (1950-2022) de Sequential Circuits (empresa que por aquellos años
fabricaba sintetizadores) estaba trabajando en un lenguaje que permitiera comunicar
dos o más sintetizadores de diferentes marcas. Después de presentarlo ante la
asociación mundial de ingenieros de audio AES (Audio Engineering Society) y
después de más de un año de modificaciones en manos de las grandes empresas
de sintetizadores de la época, fue en el evento de música y tecnología NAMM Show
de 1983 en que Dave Smith le mostró al mundo la primera conexión MIDI entre el
sintetizador Prophet 600 y el sintetizador Jupiter 6.
Este hito cambió la historia de la música para siempre.
Tanto así que a día de hoy es difícil siquiera imaginar el proceso de creación,
interpretación y registro musical sin el MIDI. Éste ha permitido controlar más que
sintetizadores; nos ha permitido operar instrumentos virtuales y otras herramientas
de creación musical, así como también dotar de sonido a dispositivos electrónicos.
Con el MIDI ya en escena, en 1989 llegó Sound Tools, el predecesor de Pro Tools, y
con él la masificación de los DAW (Digital Audio Workstation), estaciones de trabajo
de audio digital basadas en software, que permiten registrar, editar y procesar audio
digital (Leider, C. 2004). Esta estación de trabajo nos otorgaría mucha más
flexibilidad de la que ofrecía hasta ese momento la cinta. Esto, por supuesto, supuso
una revolución para la historia del registro fonográfico.
Junto con la llegada de los DAW, fueron introducidos al mundo del audio también los
plugins. Estos son softwares desarrollados para complementar las funciones de otro
software que los aloja, en el cual son insertos. Fue en 1992 cuando la empresa
desarrolladora de plugins de audio Waves presentó el primer plugin de la historia: el
Q10 Paragraphic Equalizer,dando inicio al desarrollo e integración de plugins
desarrollados por terceros para estaciones de audio digital (Collins, M. 2012).
5
A través del protocolo MIDI, podemos controlar tanto plugins como también los
parámetro principales de los DAW. Esto lo logramos a través de controladores MIDI;
“dispositivos que emiten órdenes para la ejecución de instrucciones” (Ares, F. A.,
Presso, M., & Aciti, C. 2021), pudiendo asignarle prácticamente cualquier función de
control.
El propósito de este proyecto es integrar todo lo anterior en un dispositivo,
diseñando y construyendo un controlador MIDI que sirva para operar plugins de
audio que emulen los compresores análogos Teletronix LA2A (Fig. 1) y Urei LA3A
(Fig. 2), dispositivos que definiremos en detalle en el desarrollo de este documento.
Figura 1: Plugin del compresor Teletronix LA2A desarrollado por Waves.
Figura 2: Plugin del compresor Urei LA-3A desarrollado por Waves.
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4. ANTECEDENTES GENERALES DEL PROYECTO
4.1. DIAGNÓSTICO
Existen en el mercado distintos tipos de controladores MIDI. Algunos tienen una
función específica, por ejemplo, controlar instrumentos virtuales VST (Amaya, N. O.
B., & Vargas, D. A. R. 2011), mientras que otros no tienen una tarea particular, sino
que cuentan con parámetros asignables a cualquier función.
La mayor cantidad de la oferta está desde el lado de los instrumentos musicales, es
decir, controladores MIDI que controlan instrumentos virtuales. Estos tienen la forma
y disposición del instrumento que se pretende recrear. Ejemplo de esto son los
teclados o kits de batería MIDI, dispositivos que controlan instrumentos VST y
físicamente se ven tal como el instrumento que pretenden controlar, como podemos
ver en la Fig. 3. Esta disposición los hace opciones extremadamente musicales,
sobre todo considerando que permiten al intérprete reemplazar la escritura o
transcripción MIDI por una interpretación musical, tal como lo harían con su
instrumento real.
Figura 3: Controlador MIDI marca AKAI modelo MPK49 (Moore, G. 2009).
En base a lo anterior, nosotros reflexionamos acerca de lo importante y útil que sería
para los ingenieros de mezcla y productores poder tener un acercamiento afín pero
orientado a sus herramientas de trabajo. En este campo (mucho más escaso que el
de los instrumentos) existen controladores de superficie, que cumplen la función de
controlar las funciones principales de los DAW y un par que cumple la función de
controlar los plugins que emulan las tiras de canal de las consolas de gran formato
desarrolladas por la empresa británica Solid State Logic (SSL). Estos controladores
poseen la misma disposición física que el plugin (que a su vez posee la misma
distribución y controles de la consola real). Esto provee al usuario de una
experiencia cercana a usar el equipo original.
Bajo esta premisa, queremos acercar la experiencia de controlar el hardware de los
equipos Teletronix LA2A y Urei LA3A, en el entorno digital.
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Considerando que, por el precio y viabilidad técnica, muchas personas no tienen la
posibilidad de operar estos equipos en su versión de hardware, nos gustaría poner a
disposición una herramienta que provea al usuario de una experiencia cercana a
través de un equipo físico que controle los plugins que emulan dichos compresores.
Esto significará una mejora en términos de flujo de trabajo e interiorización del
funcionamiento y reacción del plugin.
Esto lo lograremos mediante el uso de un dispositivo Arduino. Arduino es una placa
hardware, un software y lenguaje de programación (Artero, Ó. T. 2013) que nos
permitirá asignarle a cada control del dispositivo controles específicos de los
plugins, los cuáles se conectarán a las salidas análogas del dispositivo Arduino.
Los controles a asignar corresponderán en el formato físico a dos encoders, que
controlarán los parámetros de Gain (Fig. 4a) y Peak Reduction (Fig. 4b). También
habrá dos pulsadores que controlarán el switch Comp/Limit (Fig. 4c) y el control de
Bypass (Fig. 4d). Además de esto, se dispondrá de dos botones extra, para ajuste
del usuario según sus necesidades de control. El detalle de cada uno de los
controles, así como también del compresor en sí mismo, serán detallados en el
marco teórico del presente proyecto.
(a) Gain (b) Peak Reduction (c) Comp/Limit (d) Bypass
Figura 4: Controles a asignar.
4.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Con todo lo anterior presente, la mayor parte del problema tiene que ver con la
escasa oferta del mercado con respecto a las herramientas de control MIDI
orientada específicamente a ingenieros o personas que mezclan y, producto quizás
de lo anterior, el alto valor monetario de estos.
El presente proyecto consiste en la creación de un dispositivo controlador MIDI cuya
función particular será el control de plugins de audio que emulen compresores de
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modelos LA2A y LA3A. Éste nace como una respuesta a la necesidad detectada por
nuestro equipo de trabajo en cuanto a tener un equipo que permita tener controles
físicos para herramientas específicas.
4.3. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Nuestro objetivo es construir un controlador que, al igual que los dispositivos
mencionados anteriormente, esté orientado a una herramienta particular, pero que
en este caso sean los dos modelos de compresores ya mencionados, en donde
podamos tener además un meter que nos pueda indicar señal entrante, reducción
de ganancia o señal de salida.
5. OBJETIVOS
5.1. OBJETIVOS GENERALES
Diseñar y construir, a través de dispositivo Arduino, un controlador MIDI cuya
función sea el control de plugins de audio que emulen los compresores Teletronix
LA2A y Urei LA3A, en un chasis que represente y controle de manera física estos,
tal como se hace con el hardware real.
Este proyecto pretende, además, sentar las bases para el estudio y realización de
más dispositivos de control MIDI orientados a ingenieros y productores, con precios
competitivos con respecto del mercado.
5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Investigar el funcionamiento de los compresores Teletronix LA2A y Urei
LA3A (modo de compresión, controles, disposición de estos).
● Investigar las principales empresas desarrolladoras de plugins que emulen
los compresores Teletronix LA2A y Urei LA3A.
● Investigar acerca de los costos de producción del equipo.
● Reducir los costos de fabricación, con respecto a símiles de la industria.
● Programar códigos C++ que permitan controlar el dispositivo Arduino que
controlará los plugins propuestos.
● Integrar librerías que permitan controlar el dispositivo Arduino.
● Realizar pruebas en protoboard, dispositivo que nos permitirá hacer las
conexiones preliminares antes de soldar (Peña, C. 2020).
● Realizar pruebas de compatibilidad de circuito.
● Definir la disposición física del dispositivo.
● Diseñar chasis para el dispositivo.
● Construir un chasis de similares características y/o disposición que los
compresores Teletronix LA2A y Urei LA3A.
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6. METODOLOGÍA Y PLANIFICACIÓN
6.1. MARCO TEÓRICO
6.1.1. PROCESOS DINÁMICOS
Los procesos dinámicos en el área del audio se refieren a mecanismos
mediante los cuales podemos procesar, controlar y modificar las cualidades
de un sonido en la dimensión de su amplitud.
Normalmente aplicamos procesos dinámicos para controlar el rango
dinámico de una señal. El rango dinámico se define como la diferencia de
nivel entre el punto de menor amplitud (ruido de fondo) y la de mayor
amplitud de una señal o de un sonido (Cuadrado Méndez & Domínguez
López, s. f.), tal como describe la Fig. 5.
Figura 5: Rango dinámico.
Si al procesar una señal de audio la diferencia de nivel entre su valor
máximo y su valor mínimo de amplitud se reduce, podemos decir entonces
que estamos comprimiendo la señal (Fig. 6)
(a) Señal sin compresión (b) Señal comprimida
Figura 6: Señal de audio antes y después de aplicar compresión.
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6.1.2. COMPRESIÓN DE AUDIO
En el campo del audio, la compresión es un proceso dinámico que nos
permite disminuir el rango dinámico de una señal. Este proceso se lleva a
cabo a través de dispositivos electrónicos llamados Compresores.
Los compresores poseen la cualidad de poder definir el nivel desde el cual
queremos que nuestra señal comience a ser comprimida, como también la
proporción en que ocurrirá esta compresión y la manera en que ésta ocurrirá
en el tiempo.
Los compresores de audio pueden ser utilizados como herramientas técnicas
(control de señales con fines de cuidado de altavoces, control de señales de
voz hablada para mejorar inteligibilidad de la palabra, etc.) como también
con fines estéticos, como es más común en la producción musical.
6.1.3. CONTROLES Y PARÁMETRO DE UN COMPRESOR DE AUDIO
● Threshold o Umbral de Compresión: Este es un parámetro cuya
unidad de medida es el decibel (dB). Con él, estableceremos un
umbral de nivel, de manera que cualquier señal que supere este
umbral en amplitud, será comprimida.
Figura 7.1: Threshold en un compresor.
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● Ratio o Razón de Compresión: Este control se expresa como una
relación de proporción matemática. Con este parámetro
controlaremos la proporción en que se verá reducida la señal
comprimida en función de la señal original. Por ejemplo, una razón de
compresión de 2:1 indicará que por cada 2 dB que la señal supere el
umbral, del compresor saldrá 1 dB. Tal como muestra la Fig. 7.2
(descrito en una pendiente), cuanto mayor sea el valor de Ratio, más
agresiva será la compresión.
(a) Ratio 2:1.
(b) Ratio 4:1.
(c) Ratio 10:1
Figura 7.2: Ratio en un compresor.
12
● Attack o Ataque: Este parámetro normalmente se expresa en
milisegundos, aunque en algunos casos puede estar expresado en
segundos o incluso microsegundos. El attack determina cuánto
tiempo tardará el compresor en comenzar a comprimir, una vez que la
señal haya superado el umbral de compresión.
(a) Tiempo de ataque rápido.
(b) Tiempo de ataque lento.
Figura 7.3: Attack en un compresor.
13
● Release o Decaimiento: El release normalmente posee la misma
unidad de medida que el ataque, y éste determina cuánto tiempo
demora el compresor en dejar de comprimir una vez que la señal se
encuentra con niveles de amplitud inferiores al establecido por el
umbral de compresión.
(a) Tiempo de release rápido.
(a) Tiempo de release lento.
Figura 7.4: Release en un compresor.
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● Output, Make-up Gain o Ganancia de Salida: Este control tiene
como unidad el dB y nos permite controlar el nivel de la señal
post-compresión. De esta manera, podemos equiparar el nivel que
entró al compresor con el nivel que sale luego de que la señal fuera
comprimida (que en muchas ocasiones, resulta en un menor nivel).
Figura 7.5: Output en un compresor.
● Knee o Rótula: El knee está incluido en algunos compresores, en
algunas ocasiones se expresa en decibeles y en otras únicamente
con los términos Hard Knee o Soft Knee. Éste controla la manera en
la que reacciona el compresor en el intervalo existente entre que la
señal no supera el umbral y cuando sí supera el umbral, pudiendo
hacer que la transición entre compresión y no-compresión sea más
suave o más dura.
Figura 7.6: Knee en un compresor.
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● Gain Reduction o Reducción de Ganancia: El gain reduction
describe cuántos decibeles de señal están siendo atenuados por el
circuito de compresión. En otras palabras, expresa cuántos decibeles
de rango dinámico están siendo comprimidos tal como se muestra en
la Fig. 7.7.
(a) Gain Reduction de -1.6 dB.
(b) Gain Reduction de -8.7 dB.
Figura 7.7: Gain Reduction en un compresor.
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6.1.4. TIPOS DE COMPRESORES DE AUDIO
En el medio eléctrico, podemos diferenciar cuatro tipos de compresores
principalmente. Sus diferencias recaen en sus circuitos, funcionamiento y la
manera y componentes que emplean para efectuar la reducción de
ganancia.
● Compresores Vari-Mu: El término Vari-Mu es una abreviación de
Variable-Mu, que significa Variable Gain (Ganancia Variable). Este
tipo de compresores poseen circuitos predominados por la tecnología
de tubos, siendo estos los encargados de aplicar la reducción de
ganancia en el dispositivo. Se caracterizan por una respuesta lenta
en cuanto a su attack y su release,gracias a esto, su sonoridad
resulta suave y cálida. No presentan control de ratio y muchas veces
los controles de attack y release son reemplazados por un único
control de Time Constant, que actúa modificando ambos parámetros
o bien, un único control de Recovery, correspondiente al release del
compresor.
Figura 8.1: Fairchild 670, compresor de tipo Vari-Mu (Pilling, A. 2013).
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● Compresores Opto: Los compresores Opto reciben su nombre a
partir del término “óptico”. En este tipo de compresores, la señal de
audio es enviada a dos caminos: el circuito detector y la etapa donde
se aplicará la reducción de ganancia. En el circuito detector,
encontramos una fotocélula sensible a la luminosidad y una bombilla
de luz, cuya intensidad responde de forma análoga a la señal
entrante (más luminiscencia ante señales más intensas y menos
luminiscencia ante señales más débiles). La fotocélula, al identificar
estas variaciones de luminosidad, hará que el circuito del compresor
responda comprimiendo la señal en proporción a la luminosidad que
exista. Los primeros diseños en usar este tipo de compresión
carecían de los controles de ratio, attack y release, sin embargo,
diseños más modernos sí cuentan con estos parámetros.
Figura 8.2: Teletronix LA2A, compresor de tipo óptico.
● Compresores FET: Las siglas que otorgan el nombre a este
compresor vienen del término Field Effect Transistor (Transistor de
efecto de Campo). Como el nombre lo indica, en este compresor la
etapa de reducción de ganancia está a cargo de transistores. Estos
se caracterizan por tener tiempos de attack y release
extremadamente rápidos, lo cual los hace más proclives a provocar
saturación o distorsionar la señal (sobre todo al hacer compresiones
más extremas). Sin embargo, esta misma característica los dota de
un color sonoro especial.
Figura 8.3: Urei 1176 “Black Face”, compresor de tipo FET.
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● Compresores VCA: El nombre de estos compresores son las siglas
del término Voltage Controlled Amplifier (Amplificador controlado por
voltaje). En este tipo de circuitos, la reducción de ganancia es
provocada por una señal de control de voltaje. Estos compresores
suelen poseer controles para controlar cada parámetro de un
compresor y se caracterizan por ser versátiles, semitransparentes en
cuanto a su sonoridad y excelentes para generar cohesión en las
mezclas.
Figura 8.4: SSL Bus Compressor, compresor de tipo VCA.
6.1.5. TELETRONIX LA2A
El Teletronix LA2A es un compresor inventado por James F. Lawrence II,
fundador de la empresa Teletronix Engineering Company a comienzos de la
década de los 60's (Universal Audio. (s. f.)). En la actualidad, sigue
compresor siendo fabricado en versión de hardware por Universal Audio
(UAD); empresa dedicada al desarrollo de hardware analógico, interfaces de
audio y plugins.
Este compresor es un circuito cableado a mano y emplea un tipo de
compresión óptica. En su panel delantero podemos encontrar los siguientes
controles y parámetros:
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●Gain: Determina la ganancia de salida del compresor (make-up gain).
Figura 9.1: Control de Gain en Teletronix LA2A.
● Peak Reduction: Controla cuánta señal se irá hacia el circuito
encargado de la reducción de ganancia, es decir, define cuánta
compresión habrá.
Figura 9.2: Control de Peak Reduction en Teletronix LA2A.
● Limit/Compress: Este switch determinará el comportamiento del
compresor. En modo Limit el ratio es de aproximadamente 10:1,
mientras que en el modo Compress éste es de aproximadamente 4:1
(soft knee). Estos valores no son exactos ya que, según el fabricante,
estos varían según la fuente entrante.
Figura 9.3: Control de Limit/Compress en Teletronix LA2A.
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● VU Meter: Este muestra a través de un vúmetro el comportamiento
del compresor. Según se determine en el selector de la esquina
superior derecha, el VU meter puede mostrar: gain reduction, nivel de
salida +4 dB o nivel de salida +10 dB (seleccionable con el control de
VU Display).
Figura 9.4: VU Meter en Teletronix LA2A.
● VU Display: Este control selecciona la información que se mostrará
en el VU Meter, pudiendo ser gain reduction, nivel de salida +4 dB o
nivel de salida +10 dB.
Figura 9.5: VU Meter en Teletronix LA2A.
● On/Power: En el compresor original, encontramos un selector de
encendido y apagado, que corresponde a un switch que en posición
On enciende el compresor y en posición Power lo apaga.
Figura 9.6: Control On/Power en Teletronix LA2A.
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Debido a su modo de compresión, en este compresor no tenemos controles
de attack ni de release. Estos varían según el material entrante (según el
“programa” de la señal, es decir, su nivel promedio), sin embargo, los valores
promedio son de 10 milisegundos para el attack y para el release 60
milisegundos para un 50% de release y 0.5 a 5 segundos para el release
completo.
Se caracteriza por su respuesta suave y musical a las señales de audio. Esto
lo hizo un favorito de los ingenieros en los estudios de grabación desde la
década de los 60’s en adelante.
Usualmente, se le describe a este compresor como un dispositivo capaz de
preservar la impresión dinámica de las señales que a él entran, aún así
siendo capaz de controlar su rango dinámico.
Existieron originalmente tres revisiones de este compresor: el “LA-2A Gray”,
“LA-2A Silver” y el original “LA-2”. Estos corresponden a distintas revisiones
hechas por Teletronix Engineering Company a través de los años, por lo que
cada revisión posee cualidades sonoras ligeramente distintas.
6.1.6. UREI LA3A
El Urei Teletronix LA3A Audio Leveler es un compresor que fue introducido al
comercio en 1969. Según Universal Audio, el LA‑3A incorporó componentes
y conceptos de diseño del amplificador limitador 1176LN (estado sólido),
aprovechando el diseño de compresión óptica del LA‑2A, lo que le otorgaba
al LA‑3A su propio sonido distintivo y mayor versatilidad (Universal Audio, s.
f.).
En el LA3A, encontramos prácticamente los mismos controles que en el
Teletronix LA2A, excepto por el control de visualización del VU Meter que en
este caso sólo presenta dos valores: Gain Reduction (GR) y Output. De la
misma manera, el control de “Comp/Limit” no se encuentra en la versión
original de hardware del compresor.
Figura 10: Panel frontal de compresor LA3A.
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6.1.7 LENGUAJE MIDI
El término MIDI es un acrónimo para Musical Instrument Digital Interface (Interfaz
Digital de Instrumentos Musicales) y podemos entenderla, en simples términos,
como una “especificación para conexión y control de instrumentos musicales
electrónicos” (Lehrman, P. D., & Tully, T. 2017).
Tal como definen Ares, F. A., Presso, M., & Aciti, C. (2021) ésta puede ser utilizada
para controlar o, en otras palabras, dar órdenes a dispositivos para que realicen una
función determinada. En ese aspecto, uno de sus usos más conocidos es el control
de instrumentos virtuales o electrónicos, en base a la transmisión de instrucciones
(Amaya, N. O. B., & Vargas, D. A. R. 2011). En el contexto de este proyecto, el uso
será similar al anteriormente mencionado, pero en este caso el control será aplicado
a plugins de audio del entorno digital; estos serán operados a través de un
dispositivo físico que se comunique con el PC o Mac que aloja dichos plugins. Esta
conexión entre el dispositivo Arduino que emitirá las instrucciones y el medio que las
recibirá se establecerá vía USB 2.0; protocolo que utiliza Arduino Uno y que se
define por sus siglas como Universal Serial Bus, un protocolo que se creó con el
objetivo de facilitar y estandarizar la alimentación y transferencia de archivos con
dispositivo periféricos (McDowell, S. & Martin D. S. 1998).
Figura 11: Conector USB de Arduino Uno, a través del cual se establece la conexión MIDI.
23
6.1.8. ARDUINO
Los orígenes de Arduino se remontan al año 2005 en el Instituto de Diseño
Interactivo (IVRAE), donde Arduino “apareció por la necesidad de contar con un
dispositivo para utilizar en las aulas, que fuera de bajo costo, que funcionara bajo
cualquier sistema operativo y que se utilizara para uso interno de la escuela”. El
instituto decidió liberar el proyecto, de manera de darle la posibilidad de seguir
evolucionando con las mejoras y sugerencias de la comunidad (Carrillo, 2021).
Podemos entender Arduino como tres grandes elementos, tal como lo define Artero:
por una lado, una placa hardware libre que “incorpora un microcontrolador
re-programable y una serie de pines-hembra que permiten conectar allí de forma
muy sencilla y cómoda diferentes sensores y actuadores”. Por otra parte, un
“software gratis, libre y multiplataforma que nos permite escribir, verificar y guardar
en la memoria del microcontrolador de la placa Arduino el conjunto de instrucciones
que deseamos que este empiece a ejecutar. Es decir: nos permite programarlo”. Por
último, es también un lenguaje de programación libre que “nos permite especificar
de una forma coherente y sin errores las instrucciones exactas que queremos
programar en el microcontrolador de la placa. Estos comandos los escribimos
mediante el entorno de desarrollo Arduino” (2013).
Figura 12:Dispositivo Arduino Uno conectado a circuito vía Protoboard.
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6.1.9. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN C++
El lenguaje de programación C++ es uno de los tantos lenguajes que permiten
escribir un programa orientado al control de objetos. Éste se basa en el lenguaje C.
Gracias a la estandarización del lenguaje C, C++ se ha convertido en un lenguaje
universal, potente, eficiente y seguro (Sierra, F. J. C. 2008).
C++ posee ciertas ventajas por sobre otros lenguajes de programación, como por
ejemplo, su programación orientada a objetos. Ésta a nosotros nos será
particularmente útil ya que lo que buscamos es orientar el diseño de nuestro sistema
a la comunicación entre los elementos de nuestra construcción para el control de
parámetros. Otras de sus ventajas son su portabilidad, brevedad en cuanto a
escritura de código, programación modular (se puede construir el código a partir de
distintos ficheros), compatibilidad con lenguaje C y su velocidad y eficiencia (Sierra,
F. J. C. 2008).
Figura 13: Programación de código con lenguaje C++.
6.1.10. CHASIS
En el ámbito del desarrollo tecnológico (en el cual se desarrolla este proyecto) y tal
como lo define el sitio Hardware, podemos entender el chasis como una estructura
plástica o metálica cuya función principal es albergar y proteger los componentes
internos de un dispositivo electrónico (Carcasa, s. f.). Cabe destacar que el término
“chasis” se utiliza también en el ámbito automovilístico, en el ámbito informático y
también en el área del audio.
Figura 14: Chasis de nuestro proyecto.
25
6.2. PLANIFICACIÓN
Este proyecto se planificó como un trabajo con duración de 15 semanas en total.
Durante dichas semanas se dispusieron los objetivos específicos y se establecieron
las semanas en que se evaluarían los avances del proyecto, tal como lo muestra la
Fig. 15, correspondiente a la Carta Gantt.
Figura 15: Carta Gantt del proyecto.
7. EJECUCIÓN Y CONTROL DEL PROYECTO
7.1. EJECUCIÓN
7.1.1. DEFINICIÓN DEL PROYECTO
Durante la primera semana de este proyecto, la tarea del grupo fue dilucidar
cuál sería el problema que éste resolverá; definir sus alcances y reunir
información respecto de anteriores investigaciones o proyectos que pudieran
servir como antecedente. En este proceso se acotaron ideas generales a
ideas más específicas, pasando de un tema inicial que correspondía a la
construcción de un controlador MIDI para compresores al tema final que
corresponde al diseño y construcción de un controlador MIDI para dos
modelos específicos de compresores, correspondientes a Teletronix LA2A y
Urei LA3A.
7.1.2. INVESTIGACIÓN Y DEFINICIÓN DE OBJETIVOS
En la segunda semana, parte del trabajo correspondió a investigar y recabar
antecedentes con respecto de nuestro proyecto: estudiar los compresores en
base a los cuales están diseñados los plugins que pretendíamos controlar,
investigar acerca de Arduino y C++, estudiar el lenguaje MIDI y las
compañías desarrolladoras de los plugins de compresores LA2A y LA3A.
Todo lo anterior con el objetivo de poder establecer un plan de trabajo y con
ello una planificación, así como también poder definir cuáles serían los
alcances realistas que nuestro proyecto podría tener. Con lo anterior
establecido, se definieron los objetivos generales y específicos para éste
proyecto y con ello se construyó una Carta Gantt que describe la
planificación propuesta para el desarrollo de este proyecto.
26
7.1.3. PRIMERAS PRUEBAS Y ASIGNACIÓN DE TAREAS
Fue durante la segunda semana de proyecto también cuando el grupo
comenzó con las pruebas preliminares con Arduino. Esto con el propósito de
constatar si la metodología propuesta sería viable en cuanto a satisfacer los
objetivos generales. Estas pruebas fueron realizadas con librerías de C++,
con el montaje del dispositivo Arduino (que se encontraba disponible en el
Laboratorio de Electrónica S304 de AIEP sede Providencia) en una placa
protoboard y resultaron exitosas en cuanto a los alcances que el grupo
pretendía tener. De la misma manera y junto con lo anterior, se asignaron
tareas y responsabilidades específicas a cada integrante del grupo de
trabajo, con el objetivo de optimizar procesos, mejorar la eficiencia y lograr
cumplir las tareas propuestas en los plazos asignados para ellas.
Figura 16: Primeras pruebas con material del laboratorio.
27
7.1.4. COMPRA DE MATERIALES Y PROTOTIPO N°1
Durante la semana número dos se realizaron pruebas preliminares que nos
permitieron reconocer con mayor exactitud cuáles serían los materiales a
utilizar durante el proceso de construcción del dispositivo y fue en la semana
tres en la que comenzamos a adquirir los materiales que serían necesarios;
manejando las variables de presupuesto y disponibilidad. La disponibilidad
de algunos de los componentes hizo que el proceso de adquisición de las
piezas finalmente tardara más de lo que teníamos presupuestado y resultara
siendo más bien un proceso por etapas, comenzando en la semana en que
recibimos el dispositivo Arduino Nano (semana 4).
7.1.5. ARDUINO NANO Y PRUEBAS DE CÓDIGO
Durante la semana 4 recibimos el dispositivo Arduino Nano, que finalmente
no fue utilizado ya que el código en base al cual trabajamos la programación
estaba optimizado para Arduino Uno y Arduino Mega.
● Durante las semanas 5 y 6 trabajamos con el Arduino Uno, propiedad
de AIEP en el Laboratorio de Electrónica S304, Providencia. Con él
se realizaron pruebas de código y de potenciómetros, con conexión
en protoboard (Fig. 17).
● Habiendo tenido pruebas exitosas con el método anteriormente
mencionado, en la semana 7 adquirimos nuestro propio Arduino Uno
para la construcción del dispositivo.
● Durante la semana 8 adquirimos los encoders necesarios para el
controlador, en consideración de que nuestras pruebas preliminares
fueron con potenciómetros y fueron exitosas, pero el comportamiento
de los controles no era el que esperábamos (se establecía un valor
fijo que no variaba de instancia a instancia del plugin). Con encoders,
solucionamos esto.
Figura 17: Pruebas de código con Arduino Nano y potenciómetros.
28
7.1.6. ARDUINO UNO
Desde la semana número 8 en adelante, trabajamos con el dispositivo
Arduino Uno en base a un sketch realizado por Pieter P. Según define el sitio
de Arduino, un sketch corresponde a “una lista de ‘instrucciones’ para la
placa Arduino” (Aguayo, 2019). Dicho sketch se modificó para hacerlo
funcionar según las normas del protocolo MIDI. Dentro de los parámetros
modificados está el Void Setup,que fue configurado con la nomenclatura Void
Encoder, de manera de poder controlar los encoders de nuestro sistema. Así
mismo, se le asignó valores a los Bytes, para poder enviar y asignar las
variables Note On y Note Off en lenguaje MIDI.
Se define a continuación, en base al sitio web de Arduino, los conceptos
anteriormente mencionados:
●Void Setup: “Se utiliza para realizar configuraciones en la placa, es
decir, establece cuáles serán los pines de entrada o salida, configurar
parámetros como velocidad o frecuencias, y todos los demás
acuerdos necesarios para poder establecer todas las
compatibilidades con nuestro hardware complementario” (Aguayo,
2022).
● Bytes: “En Arduino Byte es una palabra reservada que representa a
una variable de 8 bits. Recordemos que una variable es un tipo de
código binario. Por ejemplo, se puede usar para guardar valores
enteros desde 0 hasta 255” (Estrada, 2018).
● Note On/Note Off: Estos controles corresponden a instrucciones
MIDI que determinarán cuándo un comando, función o nota es
ejecutada y cuando ésta se detiene (Sweetwater, 2004).
Figura 18: Pruebas con Arduino Uno y encoders.
29
7.1.7. OPTIMIZACIÓN DE CÓDIGO Y CIRCUITO
Durante la realización de pruebas y desarrollo del código, descubrimos
algunas maneras de optimizar el diseño de nuestro controlador. Una de las
mejoras más significativas fue el descubrimiento de que nuestros encoders
traían dentro de ellos un botón. Por tanto, dos de los cuatro botones que se
pretendía disponer en el controlador están ya integrados en los encoders.
Esto significó una mejora en cuanto a la ergonomía del diseño y también al
desarrollo del código. El código fue modificado según fue necesario para
integrar el botón dispuesto a realizar funciones binarias: Bypass (plugin
On/Off) y Comp/Limit.
7.1.8. PRUEBA DE PANTALLA OLED
Una vez probado el código y el funcionamiento de encoders y botones,
procedimos a probar la pantalla OLED que correspondería a la visualización
de meter en nuestro controlador. Esta etapa del desarrollo no fue exitosa.
Nuestras pruebas preliminares con el código para el funcionamiento de la
pantalla sí dieron resultados positivos, al igual que el código para el control
de encoders y botones. Ambos códigos funcionaban bien por sí mismos,
pero no así juntos. La causa del problema fue el error descrito como “Error
Exceeds available space in board” (Fig. 19). Este error corresponde a una
incapacidad del software de transmitir los datos necesarios de las librerías al
dispositivo, debido al tamaño de dichas librerías. Éstas tienen mucho peso e
información, por lo que no hay espacio disponible para agregar más código.
El problema no pudo ser solucionado, primero por la imposibilidad de reducir
o modificar el código, ya que esto significaría una falla en el funcionamiento
del equipo. Y segundo, ya que comprar una placa más grande no estaba
dentro de las posibilidades del grupo en función del tiempo y la planificación
de este proyecto.
Por este motivo, como grupo optamos por descartar el uso de pantalla en el
proyecto, considerando que no era uno de los objetivos generales ni
específicos del mismo y que las funciones de control se cumplirán de igual
manera.
Figura 19: Error al utilizar la pantalla OLED.
30
7.1.9. PRUEBAS CON PLUGINS EN DAW Y DISEÑO DE CASE
Mientras se desarrollaba el código y se realizaban pruebas con Arduino,
simultáneamente y constantemente el grupo evaluaba el desempeño del
circuito en el DAW Studio One 5.5.2, controlando los plugins CLA-2A y
Waves CLA-3A, desarrollado por la marca Waves. Estos corresponden a
emulaciones digitales de los compresores Teletronix LA2A y Urei LA3A
respectivamente. De esta manera se evaluó la eficiencia del código en
cuanto a la integración MIDI, control de los encoders y funcionamiento de los
botones de los mismos.
Fue con este mecanismo y durante la penúltima semana del desarrollo de
este proyecto que se realizaron las pruebas finales, integrando todo lo
mencionado en los índices y subíndices anteriores de este informe.
El case fue diseñado durante esta etapa, según la forma final que adoptó
nuestro diseño. Este fue diseñado en el software Autocad en base a un case
genérico (descrito en detalle en el siguiente subíndice), al cual se le
realizaron las incisiones necesarias para la correcta integración de cada
control, tal como se muestra en la Fig. 20.
(a) Sketch realizado en Autocad para las perforaciones.
(b) Case perforado.
Figura 20: Diseño y perforación de case.
31
7.1.10. INTEGRACIÓN EN CASE
Durante la última semana del desarrollo de este proyecto se realizó la
interconexión, soldadura y montaje del circuito final en su respectivo case.
Éste último corresponde a un case plástico genérico, marca Kandh modelo
BX4 de medidas 10 x 5 x 15 cm. El case originalmente era una estructura
sólida y sin agujeros, por tanto, antes del montaje realizamos mediciones
para realizar los agujeros necesarios para el montaje de cada pieza. Estas
incisiones se realizaron con una herramienta dremel. Una vez el case tuvo la
forma necesaria, se procedió a soldar y montar las piezas y el circuito.
(a) Montaje de componentes en chasis. (b) Dispositivo ensamblado.
Figura 21: Integración de componentes en case y presentación final.
7.2. CONTROL DE PROYECTO
7.2.1. INDICADORES DE LOGRO
El proyecto, tal como se describe en la Carta Gantt, fue un proceso
desarrollado por etapas previamente planificadas. Estas etapas estaban
orientadas a objetivos específicos, con el propósito de cumplir con los
objetivos generales del proyecto (descritos al principio de este informe).
Es en base a lo anterior que los indicadores de logro de nuestro proyecto
fueron el cumplimiento de cada uno de estos objetivos específicos en los
plazos definidos por la Carta Gantt. Estos fueron supervisados
semanalmente por la docente Carolina Valenzuela (docente guía de este
proceso) y por el docente Óscar Godoy (docente del módulo Taller
Experimental de Desarrollo Industrial, en el cual se desarrolló la construcción
del dispositivo) .
32
7.2.2. DESARROLLO DE INFORME
El presente documento corresponde al informe desarrollado en base al
proyecto que éste describe. Este informe también fue desarrollado con
avances semanales monitoreados y evaluados por la docente guía Carolina
Valenzuela en las semanas dispuestas para dicho propósito (semanas 3, 5,
8, 10, 12 y 14). Éstas evaluaciones sirvieron como control e indicador de
logro tanto del informe como también del proyecto de diseño y construcción;
al monitorear constantemente los avances, el grupo y la docente se
aseguraron de que las tareas se realizaran y los resultados fueran los
esperados.
7.3. PRESUPUESTO
7.3.1. GASTOS ESTIMADOS Y REALES
El presupuesto inicial realizado por el grupo para este proyecto fue hecho en base a
una estimación aproximada del precio de cada insumo. El precio final del proyecto
resultó ser menor al estimado, tal como se evidencia en la Fig. 21 (expresados en
CLP).
Figura 21: Tabla de gastos en insumos para el proyecto.
33
Con un saldo positivo de $17.380 CLP, podemos concluir que el objetivo de este
proyecto en cuanto a realizar éste de manera económica, se ha logrado.
Hay que considerar, de igual manera, que finalmente para este proyecto la pantalla
no fue utilizada finalmente. Por tanto, para un prototipo como el que hemos
realizado durante este proyecto, el valor de la pantalla significaría un ahorro extra.
7.3.2. PROYECCIÓN EN EL MERCADO
Pensando el presente proyecto como un potencial producto que podría ser
introducido al mercado (en la medida en que se siga desarrollando) es que
proyectamos el valor al cuál éste podría ser comercializado.
El valor promedio al que se comercializan dispositivos afines al nuestro, es de
$230.000 CLP.
Un prototipo como el que se realizó en el desarrollo de este proyecto tiene un bajo
costo de producción y, sumándole valor por concepto de marca y horas de trabajo
humanas, pensamos que podría venderse por $50.000 CLP aproximadamente. Sin
embargo, proyectando esta idea a futuro, pensándolo con mejores componentes
(case metálico) y más funciones (pantalla o más botones) podría ascender su valor
por encima de los $100.000 CLP y aún sería un precio competitivo en el mercado,
cumpliéndose los objetivos generales de este proyecto.
8. EVALUACIÓN DEL RESULTADO FINAL
8.1. ÚLTIMA PRUEBA Y RESULTADOS
Una vez armado nuestro dispositivo en su respectivo chasis, la última prueba se
realizó tal como en las pruebas preliminares: conectado vía USB a un notebook
Acer Aspire 1 y controlando los plugins Waves CLA-2A y Waves CLA-3A, alojados
en el DAW Studio One versión 5.5.2.
Durante este último control de calidad se probó cada control del dispositivo, de
manera de evaluar si los plugins actúan en concordancia con el controlador. Para
ambos plugins se probaron los controles Gain, Peak Reduction y los botones
correspondientes a cada uno de esos encoders, Bypass y Comp/Limit.
Así mismo, se asignó distintas tareas a los dos botones auxiliares, tales como el
Mute y Solo de las pistas del DAW.
Esto fue evaluado en varias instancias de ambos plugins insertados en distintas
pistas en el DAW Studio One.
A dichas pruebas el controlador respondió sin problemas y según lo esperado, por
tanto, el proceso podría considerarse exitoso.
34
9. CONCLUSIONES Y REFLEXIONES
Teniendo en cuenta los objetivos planteados en este trabajo y a través del desarrollo
de este mismo, como grupo hemos llegado a las siguientes conclusiones:
● Se ha demostrado a través de este proyecto que es posible diseñar y
construir un controlador MIDI en base a Arduino Uno, programando en
lenguaje C++.
● La capacidad de desarrollo que se puede lograr en Arduino, al orientar éste a
hardware, es muy amplia y en la medida en que los códigos sean utilizados
de la manera correcta se pueden realizar diseños muy sofisticados. Este
caso de estudio resulta un antecedente de los diseños que potencialmente
se podrían llegar a hacer.
● Los costos de producción no necesariamente deben ser elevados para un
diseño como el propuesto. Al trabajar en software mayoritariamente gratuito
y con insumos económicos, se logró un diseño eficiente en el ámbito del
presupuesto.
● Al programar y desarrollar códigos en lenguaje C++ para Arduino, es
importante saber a cuál modelo se dirige dicho código. De la misma manera,
es de mucha utilidad y es una gran ventaja poder trabajar en base a
sketches previamente realizados, utilizándolos como base de nuestros
propios diseños.
● Para poder integrar una pantalla a un proyecto como el nuestro se
necesitaría una placa como Arduino Mega, es decir, más grande y con
mayores prestaciones técnicas.
● La tecnología parece seguir avanzando hacia protocolos de comunicación
para control (sobre todo remoto) de software. En el área del audio esto abre
nuevos campos de estudio para el desarrollo de nuevas tecnologías,
orientadas a mejorar el flujo de trabajo de quienes desarrollan distintas
labores en nuestra industria.
● Tener conocimiento con respecto a equipamiento de audio antiguo o clásico
abre una gran puerta en el ámbito del uso y desarrollo de nuevas tecnologías
ya que, según nuestra investigación, la historia del desarrollo tecnológico
parece siempre gravitar hacia el rescate del equipamiento emblemático de la
historia.
● En un ámbito más general, mencionar que la planificación para cualquier tipo
de proyecto constituye una parte importante del mismo, así como también
contar con un mecanismo de documentación y seguimiento del proceso.
● Siendo nuestra área del conocimiento no sólo un área física, sino también
matemática, tecnológica y artística; es importante intentar integrar todo ese
conocimiento al momento de aplicar conocimientos y conceptos del sonido y
del audio al trabajo o al desarrollo de proyectos. Esta visión amplia y
35
multidisciplinaria es la que nos permite ocupar los criterios correctos para
cada caso.
● Nuestro trabajo, pese a no haber podido integrar la pantalla meter que en
algún momento se pretendió integrar, sí satisface los objetivos establecidos
durante el comienzo de este proyecto.
36
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