Професійні звукові плати дозволяють виконувати складну обробку звуку, забезпечують стереозвук, мають власне ПЗУ з зберігаються в ньому сотнями тембрів звучань різних музичних інструментів. Звукові файли зазвичай мають дуже великі розміри. Так, трихвилинний звуковий файл зі стереозвуком займає приблизно 30 Мбайт пам'яті. Тому плати Sound Blaster, крім своїх основних функцій, забезпечують автоматичне стиснення файлів.
компоненти плати
Звукова плата персонального комп'ютера містить кілька апаратних систем, пов'язаних з виробництвом і збором аудіо, дві основні аудиоподсистеми, призначені для цифрового «аудіозахвата», синтезу та відтворення музики. Історично підсистема синтезу та відтворення музики генерує звукові хвилі одним з двох способів:
- через внутрішній ЧС-синтезатор (FM-синтезатор);
- програючи оцифрований (sampled) звук.
Секція цифрового звукозапису звуковий плати включає пару 16-розрядних перетворювачів - цифроаналоговий (ЦАП) і аналого-цифровий (АЦП) і програмований генератор частоти вибірки, що синхронізує перетворювачі і керований центральний процесор. Комп'ютер передає оцифровані звукові дані до перетворювачів або назад. Частота перетворення зазвичай кратна (або частина від) 44.1 кГц.
Більшість плат використовує один або більше каналів прямого доступу до пам'яті, деякі плати також забезпечують прямий цифровий висновок, використовуючи оптичне або коаксіальне підключення S / PDIF (цифровий звук в стандарті Sony / Philips Digital Interface).
Генератор звуку, встановлений на платі, використовує процесор цифрових сигналів (Digital Signal Processor - DSP), який програє необхідні музичні ноти, об'єднуючи їх зчитування з різних областей звуковий таблиці з різними швидкостями, щоб отримати необхідну висоту тону. Максимальна кількість доступних нот пов'язано з потужністю DSP-процесора і називається «поліфонією» плати.
DSP-процесори використовують складні алгоритми, щоб створити ефекти типу реверберації, хорового звучання і запізнювання. Відлуння створює враження, що інструменти грають у великих концертних залах. Хор використовується, щоб створити враження, що кілька інструментів грають разом, тоді як фактично є тільки один. Додавання запізнювання до партії гітари, наприклад, може дати ефект простору та стереозображення.
частотна модуляція
Першою широко поширеною технологією, яка використовується в звукових платах, є частотна модуляція (ЧМ), яка була розроблена на початку 1970-х років Дж. Чоунінгом (Стенфордський університет). ЧС-сінгезатор (FM-синтезатор) виробляє звук, генеруючи чисту синусоїдальну хвилю (несуча) і змішуючи її з другим сигналом (модулятор). Коли ці дві форми хвилі близькі в частоті, створюється хвиля складної форми. Керуючи несучої і модулятором, можна створювати різні тембри, або інструменти.
Кожен голос ЧС-синтезатора вимагає мінімум двох генераторів сигналу, зазвичай званих «операторами». Різні конструкції ЧС-синтезатора мають різні ступені управління параметрами оператора. Складні системи ЧС можуть використовувати чотири або шість операторів на кожен голос, і оператори можуть мати коректовувані параметри, які дозволяють налаштувати швидкості наростання і згасання сигналу.
Yamaha була першою компанією, яка вклала капітал в дослідження по теорії Чоунінга, що призвело до розробки легендарного синтезатора DX7. Фахівці Yamaha скоро зрозуміли, що змішування більш широкого діапазону несучих і модуляторів дозволяє створити більш складні тембри, приводячи до реалістично звучить інструментам.
Хоча системи ЧС були здійснені в аналоговому виконанні на ранніх клавіатурних синтезаторах, в подальшому виконання синтезу ЧС було зроблено в цифровій формі. Методи синтезу ЧС дуже корисні для того, щоб створити виразні нові звуки. Однак якщо мета синтезує системи полягає в тому, щоб відтворити звук деякого існуючого інструменту, це краще робити в цифровій формі на основі вибірок сигналів, як при синтезі з використанням звукових таблиць (WaveTable synthesis).
Табличний синтез (WaveTable synthesis)
Щоб створити звук, звукова таблиця використовує не несуть і модулятори, а вибірки звуків реальних інструментів. Вибірка - цифрове представлення форми звуку, виробленого інструментом. Плати, що використовують ISA, зазвичай зберігають вибірки в ROM, хоча новіші РСI-з-делия використовують основну оперативну пам'ять персонального комп'ютера, яка завантажується при запуску операційної системи (наприклад, Windows) і може включати нові звуки.
У той час як всі звукові плати ЧС звучать аналогічно, плати звукових таблиць значно відрізняються за якістю. Якість звучання інструментів включає фактори:
- якість початкової записи;
- частота, на якій вибірки були записані;
- кількість вибірок, використаних для кожного інструменту;
- методи стиснення, використані для збереження вибірки.
Більшість інструментальних вибірок записані в стандарті
16 біт і 44.1 кГц, але багато виробників стискають дані так, щоб більше вибірок або інструментів можна було записати в обмежений обсяг пам'яті. Однак стиснення часто призводить до втрати динамічного діапазону або якості.
Коли аудіокасета відтворюється занадто швидко або занадто повільно, її висота звучання змінюється, і це справедливо також для цифрового звукозапису. Програвання вибірки на більш високій швидкості, ніж її оригінал, призводить до більш високого воспроизводимому звуку, дозволяючи інструментам грати більш декількох октав. Однак якщо деякі тембри відтворюються швидко, вони звучать занадто слабо і тонко; аналогічно, коли вибірка програється занадто повільно, вона звучить похмуро і неприродно. Щоб подолати ці ефекти, виробники розбивають клавіатуру на кілька областей і застосовують відповідні вибірки звуків інструментів в кожній з них.
Кожен інструмент звучить з різних тембром в залежності від стилю гри. Наприклад, при м'якій грі на фортепіано нема звуку молоточків, що б'ють по струнах. При більш інтенсивної грі мало того що звук стає більш очевидним, але можна помітити також і зміни тону.
Для кожного інструменту має бути записано багато вибірок і їх різновидів, щоб синтезатор точно відтворив цей діапазон звуку, а це неминуче вимагає більшої кількості пам'яті. Типова звукова плата може містити до 700 інструментальних вибірок в межах ROM 4 Мбайт. Точне відтворення фортепіано соло, проте, вимагає від 6 до 10 Мбайт даних, ось чому немає ніякого порівняння між синтезуються і реальним звуком.
Оновлення звукової таблиці не завжди означає необхідність купувати нову звукову плату. Більшість 16-розрядних звукових плат має роз'єм, який може з'єднатися з додатковою платою звуковий таблиці (daughterboard). Якість звучання інструментів, які такі плати забезпечують, істотно відрізняється, і це зазвичай залежить від того, який обсяг пам'яті розташований на платі. Більшість плат містить від 1 до 4 Мбайт вибірок і пропонує цілий ряд цифрових звукових ефектів.
Коннектори звукової плати
У 1998 року Creative Technology був випущений дуже успішний зразок звукової плати SoundBlaster Live !, що став надалі стандартом де-факто.
Версія Platinum 5.1 карти Creative SoundBlaster Live !, яка з'явилася до кінця 2000 року, мала наступні гнізда та з'єднувачі:
- аналого-цифровий вихід: або стиснений сигнал у форматі Dolby АС-3 SPDIF з 6 каналами для підключення зовнішніх цифрових пристроїв або динаміків цифрових систем, або аналогова система гучномовців 5.1;
- лінійний вхід - з'єднується із зовнішнім пристроєм типу касетного, цифрового магнітофона, плеєра і іншого;
- мікрофонний гніздо - з'єднується із зовнішнім мікрофоном для введення голосу;
- лінійний вихід - з'єднується з динаміками або зовнішнім підсилювачем для аудіовивода або навушниками;
- з'єднувач джойстика / MlDI - з'єднується з джойстиком або пристроєм MIDI і може бути налаштований так, щоб з'єднуватися з обома одночасно;
- CD / SPDIF з'єднувач - з'єднується з виводом SPDIF (цифрове аудіо), розташованому на дисководі DVD або CD-ROM;
- додатковий аудіовхід - з'єднується з внутрішніми аудіоджерела типу тюнера, MPEG або інших подібних плат;
- з'єднувач аудиоCD - з'єднується з аналоговим аудіовиводом на CD-ROM або DVD ROM, використовуючи кабель аудиоCD;
- з'єднувач автовідповідача - забезпечує монофонічний зв'язок зі стандартним голосовим модемом і передає сигнали мікрофона до модему.
- а - аудіоплата;
- б - блок Live! Drive.
Аудіорасшіреніе (цифровий вхід-видобуток) - з'єднується з цифровою платою введення-виведення (розташовується в вільної ніші накопичувача на 5.25 дюймів, що виходить на передню панель комп'ютера), іноді званої Live! Drive. Забезпечує наступні сполуки:
- гніздо RCA SPDIF - з'єднується з пристроями цифрового звукозапису типу цифрової стрічки і міні-дисків;
- гніздо навушників - з'єднується з парою високоякісних навушників, висновок динаміка відключається;
- регулювання рівня навушників - управляє гучністю сигналу навушників;
- другий вхід (лінійний / мікрофонний) - з'єднується з високоякісним динамічним мікрофоном або аудіоджерел (електрична гітара, цифрове аудіо або міні-диск);
- перемикач другого входу (лінійний / мікрофон);
- з'єднувачі MIDI - з'єднуються з пристроями MIDI через кабель Mini DIN-Standard DIN;
- інфрачервоний порт (сенсор) - дозволяє організувати дистанційне керування персональним комп'ютером;
- допоміжні гнізда RCA - з'єднуються з обладнанням побутової електроніки (відеомагнітофон, телевізор або програвач компакт-дисків);
- оптичний вхід-вихід SPDIF - з'єднується з пристроями цифрового звукозапису типу цифрової стрічки або мінідисків.
Сучасні аудіокарти підтримують також ряд стандартних можливостей моделювання, генерації і обробки звукового сигналу:
- DirectX - запропонована Microsoft система команд управління позиціонуванням віртуального звукового джерела (модифікації - DirectX 3.5, 6);
- A3D - розроблений в 1997 році NASA (National Aeronautics and Space Administration) і Aureal для використання в льотних тренажерах стандарт генерації таких ефектів, як густий туман або підводні звуки. A3D2 дозволяє моделювати конфігурацію приміщення, в якому лунають і поширюються звуки, обчислюючи до 60 звукових відображень (як в ангарі, так і в колодязі);
- Еах (Environmental Audio Extensions), запропонована Creative Technology в 1998 році модель додавання реверберації в A3D з урахуванням звукових перешкод і поглинання звуків;
- MIDI (Musical Instrument Digital Interface), розроблений в 1980-х років Команди по стандартному інтерфейсу передаються відповідно до MIDI протоколом. MIDI-повідомлення містить не запис музики як такої, а посилання на ноти. Зокрема, коли звукова карта отримує подібне повідомлення, воно розшифровується (які ноти яких інструментів повинні звучати) і відпрацьовується в синтезаторі. У свою чергу, персональний комп'ютер може через інтерфейс MIDI управляти різними «інтерактивними» інструментами. У Windows MIDI-файли можуть відтворюватися спеціальною програмою-програвачем MIDI-Sequencer. У цій області синтезу звуку також є свій стандарт. Основним є стандарт МТ-32, розроблений фірмою Roland і названий відповідно до однойменного модулем генерації звуків. Цей стандарт також застосовується в звукових картах LAPC і визначає основні засоби для управління розташуванням інструментів, голосів, а також для поділу на інструментальні групи (клавішні, ударні і так далі).
Формат стиснення звуку МРЗ
Розроблений на основі вихідного MPEG-1 стандарт МРЗ (скорочення від аудіоМРЕG, рівень 3) є однією з трьох схем кодування (Layer (рівень) 1 Layer 2 і Layer 3) для стиснення аудіосигналів. Загальна структура процесу кодування однакова для всіх рівнів. Для кожного рівня визначено свій формат записи бітового потоку і свій алгоритм декодування. Алгоритми MPEG засновані в цілому на вивчені властивості сприйняття звукових сигналів слуховим апаратом людини (тобто кодування виробляється з використанням так званої «психоакустической моделі»). Оскільки людський слух не ідеальний і сприйнятливість слуху на різних частотах, в різних комбінаціях різна, цим користуються при побудові психоакустической моделі, яка враховує, які звуки, частоти, можна виключити, не завдаючи шкоди слухачеві композиції.
Вхідний цифровий сигнал спочатку розкладається на частотні складові спектра. МРЗ стандарт ділить спектр частоти на 576 смуг частоти і стискає кожну смугу незалежно. Потім цей спектр очищається від свідомо нечутних складових - низькочастотних шумів і найвищих гармонік, тобто фільтрується. На наступному етапі проводиться значно складніший психоакустичний аналіз чутного спектру частот. Це робиться в тому числі з метою виявлення і видалення «замаскованих» частот (частот, які не сприймаються слухом зважаючи на їх приглушення іншими частотами). Якщо два звуку відбуваються в один і той же час, МРЗ робить запис тільки того, який буде фактично сприйнятий. Тихий звук негайно після гучного також може бути видалений, так як вухо адаптується до гучності. Якщо звук ідентичний на обох каналах стерео, цей сигнал зберігається 1 раз, але відтворюється на обох каналах, коли МРЗ файл декомпрессіровать і озвучується.
Потім, в залежності від рівня складності використовуваного алгоритму, може бути також проведений аналіз передбачуваності сигналу. На довершення до всього проводиться стиснення вже готового бітового потоку спрощеним аналогом алгоритму Гоффмана (Huffman), що дозволяє також значно зменшити займаний потоком обсяг.
Як було зазначено вище, стандарт MPEG-1 має три рівні (Layer 1, 2 і 3). Ці рівні розрізняються по забезпечуваному коефіцієнту стиснення і якістю звучання одержуваних потоків. Layer 1 дозволяє сигнали 44.1 кГц / 16 біт зберігати без відчутних втрат якості при швидкості потоку 384 Кбіт / с, що становить 4-разовий виграш в займаному обсязі; Layer 2 забезпечує таку ж якість при 194 Кбіт / с, a Layer 3 - при 128. Виграш Layer 3 очевидний, але швидкість компресії при його використанні найнижча (треба відзначити, що при сучасних швидкостях процесорів це обмеження вже непомітно).
Системи відтворення звукового оточення
Відтворення звукового оточення починалося зі стереозаписи і УКХ ЧМ-радіо. Широко використовувалися магнітофони і FM-стереотюнери з високоякісним двоканальним звуком. В кінотеатрах глядачі могли оцінити звук в форматі Dolby Stereo Optical. Перші відеокасети припускали тільки моно звук посередньої якості, проте незабаром почали тиражуватися касети з двоканальним звуком. Спочатку використовувалися просто роздільні звукові доріжки, потім технологія Hi-Fi. Лазерні диски з самого початку випускалися з двоканальним стереозвуком високої якості. Незабаром і більшість стандартів мовного телебачення були адаптовані для передачі відео з двоканальним звуковим супроводом в ефірі і в кабелі. Так популярний двоканальний формат звуку став тривіальної опцією домашнього відео. Першими на ринку з'явилися прості декодери Dolby Surround, які дозволяли на домашній апаратурі виділити і прослухати третій, просторовий канал - surround channel. Згодом був розроблений більш інтелектуальний декодер, Dolby Surround Pro Logic, який виділяв і центральний канал - center channel. Вийшов «домашній кінотеатр» - комплекс апаратури для високоякісного відтворення звуку і відео з декодером Dolby Pro Logic Surround Sound.
На відміну від апаратури квадро, апаратура Dolby Surround проводилася і проводиться в масових масштабах і постійно вдосконалюється. По-перше, технологія Dolby Pro Logic вдало поєднує оптимальну конфігурацію просторових каналів (R, L, С, S) з можливостями запису й передачі (два фізичних канали), якими володіє практично вся побутова апаратура. По-друге, можливості і якість Dolby Pro Logic відповідають актуальним вимогам сучасного користувача. І, по-третє, використовуються єдині стандарти на апаратні і програмні засоби.
Кодер Dolby Surround не призначений для передачі чотирьох незалежних сигналів звуку, кожен з яких треба прослуховувати окремо (наприклад, звуку однієї ТВ-програми на різних мовах). В цьому випадку розв'язка між двома будь-якими каналами повинна була б бути максимальною, а амплітуди і фази сигналів могли б бути зовсім не пов'язані між собою. Навпаки, завдання Dolby Surround - передати чотири канали звуку (soundtrack), які будуть прослуховуватися одночасно і при цьому відтворювати в свідомості слухача просторову звукову картину (soundfield). Ця картина складається з декількох звукових образів (sound images) - звуків, які слухач сприймає пов'язаними із зоровими образами на екрані. Звуковий образ характеризується не тільки змістом і потужністю звуку, але і напрямком в просторі.
На вході кодера Dolby Surround присутні сигнали чотирьох каналів - L, С, R і S, а на виходах - два канали L, (left total) і R, (right total). Слово «total» (загальний) означає, що канали містять не тільки «свій» сигнал (лівий і правий), але і кодовані сигнали інших каналів - С і S. функціональна схема кодера показана на малюнку.
Сигнали каналів L і R передаються на виходи L, і R, без будь-яких змін. Сигнал каналу З ділиться порівну і складається з сигналами каналів L і R. Попередньо сигнал З послаблюється на 3 дБ (щоб зберегти незмінною акустичну потужність сигналу після складання його «половинок» в матриці декодера). Сигнал каналу S також послаблюється на 3 дБ, але, крім того, перед cложеніем з сигналами L, і R, він піддається таким перетворенням:
- смуга частот обмежується смуговим фільтром (BPF) від 100 Гц до 7 кГц;
- сигнал обробляється шумоподавлювачем - процесором Dolby B-type Noise Reduction;
- сигнал S зсувається по фазі на +90 і - 90 годаад., таким чином, складові сигналу S, призначені для складання з L і R виявляються в протифазі один з одним.
Абсолютно ясно, що сигнали L і R не впливають один на одного, вони абсолютно незалежні. На перший погляд не настільки очевидно, але факт - між сигналами C і S розв'язка теоретично також ідеальна. Дійсно: в декодере сигнал S виходить як різниця сигналів L і R. Але в цих сигналах присутні зовсім однакові компоненти сигналу С, які при відніманні взаємно компенсуються. Навпаки, сигнал С виділяється декодером, як сума L і R Так як компоненти сигналу S, присутні в цих сигналах, знаходяться в протифазі, при складанні вони також взаємно компенсуються.
Таке кодування дозволяє передати сигнали S і С з високим ступенем розв'язки за однієї умови: якщо амплітудні і фазові характеристики фізичних каналів, по яких передаються сигнали L і R абсолютно ідентичні. Якщо є деякий дисбаланс між каналами, розв'язка зменшується. Наприклад, якщо компоненти сигналу С в каналах R і L через різні характеристик каналів передачі виявляться неоднаковими, відбудеться небажане проникнення (crosstalk) частини сигналу С в канал S.
1.Звуковая система ПК
Звукова система ПК у вигляді звукової карти з'явилася в 1989 р, істотно розширивши можливості ПК як технічного засобу інформатизації.
Звукова система ПК -комплекс програмно-апаратних засобів, що виконують такі функції:
запис звукових сигналів, що надходять від зовнішніх джерел, наприклад, мікрофона або магнітофона, шляхом перетворення вхідних аналогових звукових сигналів в цифрові і подальшого збереження на жорсткому диску;
відтворення записаних звукових даних за допомогою зовнішньої акустичної системи або головних телефонів (навушників);
відтворення звукових компакт-дисків;
мікшування (змішування) при запису або відтворення сигналів від декількох джерел;
одночасний запис і відтворення звукових сигналів (режим FullDuplex);
обробка звукових сигналів: редагування, об'єднання або поділ фрагментів сигналу, фільтрація, зміна його рівня;
обробка звукового сигналу відповідно до алгоритмів об'ємного (тривимірного - 3 D- Sound) звучання;
генерування за допомогою синтезатора звучання музичних інструментів, а також людської мови та інших звуків;
управління роботою зовнішніх електронних музичних інструментів через спеціальний інтерфейс MIDI.
Звукова система ПК конструктивно являє собою звукові карти, або встановлюються в слот материнської плати, або інтегровані на материнську плату або карту розширення іншої підсистеми ПК. Окремі функціональні модулі звукової системи можуть виконуватися у вигляді дочірніх плат, що встановлюються у відповідні роз'єми звукової карти.
Класична звукова система, як показано на рис. 5.1, містить:
Модуль запису і відтворення звуку;
модуль синтезатора;
модуль інтерфейсів;
модуль мікшера;
акустичну систему.
Конструктивні виконання звукової системи ПК зазнають суттєвих змін; зустрічаються материнські плати з встановленим на них Chipset для обробки звуку.
Однак призначення і функції модулів сучасної звукової системи (незалежно від її конструктивного виконання) не змінюються. При розгляді функціональних модулів звукової карти прийнято користуватися термінами «звукова система ПК» або «звукова карта».
2. Модуль запису і відтворення
Модуль запису і відтворення звукової системи здійснює аналого-цифрове і цифроаналоговое перетворення в режимі програмної передачі звукових даних або передачі їх по каналах DMA (DirectMemoryAccess- канал прямого доступу до пам'яті).
Звук, як відомо, являє собою поздовжні хвилі, що вільно поширюються в повітрі чи іншому середовищі, тому звуковий сигнал безперервно змінюється в часі і в просторі.
Запис звуку - це збереження інформації про коливання звукового тиску в момент запису. В даний час для запису і передачі інформації про звук використовуються аналогові і цифрові сигнали. Іншими словами, звуковий сигнал може бути представлений в аналоговій або цифровій формі.
Якщо під час запису звуку користуються мікрофоном, який перетворює безперервний в часі звуковий сигнал в безперервний в часі електричний сигнал, отримують звуковий сигнал в аналоговій формі. Оскільки амплітуда звукової хвилі визначає гучність звуку, а її частота - висоту звукового тону, остільки для збереження достовірної інформації про звук напруга електричного сигналу повинно бути пропорційно звуковому тиску, а його частота повинна відповідати частоті коливань звукового тиску.
На вхід звукової карти ПК в більшості випадків звуковий сигнал подається в аналоговій формі. У зв'язку з тим що ПК оперує тільки цифровими сигналами, аналоговий сигнал повинен бути перетворений в цифровий. Разом з тим акустична система, встановлена \u200b\u200bна виході звукової карти ПК, сприймає тільки аналогові електричні сигнали, тому після обробки сигналу за допомогою ПК необхідно зворотне перетворення цифрового сигналу в аналоговий.
Аналого-цифрове перетворенняє перетворення аналогового сигналу в цифровий і складається з наступних основних етапів: дискретизації, квантування і кодування. Схема аналого-цифрового перетворення звукового сигналу представлена \u200b\u200bна рис. 5.2.
Попередньо аналоговий звуковий сигнал надходить на аналоговий фільтр, який обмежує смугу частот сигналу.
Дискретизація сигналу полягає у вибірці відліків аналогового сигналу із заданою періодичністю і визначається частотою дискретизації. Причому частота дискретизації повинна бути не менше подвоєної частоти найвищої гармоніки (частотної складової) вихідного звукового сигналу. Оскільки людина здатна чути звуки в частотному діапазоні від 20 Гц до 20 кГц, максимальна частота дискретизації вихідного звукового сигналу повинна складати не менше 40 кГц, т. Е. Відліки потрібно проводити 40 000 разів в секунду. У зв'язку з цим в більшості сучасних звукових систем ПК максимальна частота дискретизації звукового сигналу становить 44,1 або 48 кГц.
Квантування по амплітуді є вимір миттєвих значень амплітуди дискретного за часом сигналу і перетворення його в дискретний за часом і амплітуді. На рис. 5.3 показаний процес квантування по рівню аналогового сигналу, причому миттєві значення амплітуди кодуються 3-розрядними числами.
Кодування полягає в перетворенні в цифровий код квантованного сигналу. При цьому точність вимірювання при квантуванні залежить від кількості розрядів кодового слова. Якщо значення амплітуди записати за допомогою двійкових чисел і задати довжину кодового слова Nрозрядів, число можливих значень кодових слів дорівнюватиме 2
N .
Стільки ж може бути і рівнів квантування амплітуди відліку. Наприклад, якщо значення амплітуди відліку представляється 16-розрядних кодовим словом, максимальне число градацій амплітуди (рівнів квантування) складе 2 16 \u003d 65 536. Для 8-розрядного подання відповідно отримаємо 2 8 \u003d 256 градацій амплітуди. 
Аналого-цифрове перетворення здійснюється спеціальним електронним пристроєм - аналого-цифровим Перетворювателем(АЦП), в якому дискретні відліки сигналу перетворюються в послідовність чисел. Отриманий потік цифрових даних, тобто сигнал, включає як корисні, так і небажані високочастотні перешкоди, для фільтрації яких отримані цифрові дані пропускаються через цифровий фільтр.
цифроаналоговое перетворенняв загальному випадку відбувається в два етапи, як показано на рис. 5.4. На першому етапі з потоку цифрових даних за допомогою цифроаналогового перетворювача (ЦАП) виділяють відліки сигналу, що випливають із частотою дискретизації. На другому етапі з дискретних відліків шляхом згладжування (інтерполяції) формується безперервний аналоговий сигнал за допомогою фільтра низької частоти, який пригнічує періодичні складові спектра дискретного сигналу.
Для запису і зберігання звукового сигналу в цифровій формі потрібен великий обсяг дискового простору. Наприклад, стереофонічний звуковий сигнал тривалістю 60 с, оцифрований з частотою дискретизації 44,1 кГц при 16-розрядному квантуванні для зберігання вимагає на вінчестері близько 10 Мбайт.
Для зменшення обсягу цифрових даних, необхідних для подання звукового сигналу з заданою якістю, використовують компресію (стиск), яка полягає в зменшенні (Кількості відліків і рівнів квантування або числа біт, при- Iпестячи на один відлік.
Подібні методи кодування звукових даних з використанням спеціальних кодують пристроїв дозволяють скоротити обсяг потоку інформації майже до 20% початкового. Вибір методу кодування при запису аудіоінформації залежить від набору програм стиснення - кодеків (кодування-декодування), що поставляються разом з програмним забезпеченням звукової карти або входять до складу операційної системи.
Виконуючи функції аналого-цифрового і цифроаналогового перетворень сигналу, модуль запису і відтворення цифрового звуку містить АЦП, ЦАП і блок управління, які зазвичай інтегровані в одну мікросхему, також звану кодеком. Основними характеристиками цього модуля є: частота дискретизації; тип і розрядність АЦП і ЦАП; спосіб кодування звукової інформації; можливість роботи в режимі FullDuplex.
Частота дискретизації визначає максимальну частоту записуваного або відтворюваного сигналу. Для запису і відтворення людської мови досить 6 - 8 кГц; музики з невисокою якістю - 20 - 25 кГц; для забезпечення високоякісного звучання (аудиокомпакт-диска) частота дискретизації повинна бути не менше 44 кГц. Практично всі звукові карти підтримують запис і відтворення стереофонічного звукового сигналу з частотою дискретизації 44,1 або 48 кГц.
Розрядність АЦП і ЦАП визначає розрядність подання цифрового сигналу (8, 16 або 18 біт). Переважна більшість звукових карт оснащено 16-розрядними АЦП і ЦАП. Такі звукові карти теоретично можна віднести до класу Hi-Fi, які повинні забезпечувати студійне якість звучання. Деякі звукові карти оснащуються 20- і навіть 24-розрядними АЦП і ПАП, що істотно підвищує якість запису / відтворення звуку.
FullDuplex(Повний дуплекс) - режим передачі даних по каналу, відповідно до якого звукова система може одночасно приймати (записувати) і передавати (відтворювати) звукові дані. Однак не всі звукові карти підтримують цей режим в повному обсязі, оскільки не забезпечують високу якість звуку при інтенсивному обміні даними. Такі карти можна використовувати для роботи з голосовими даними в Internet, наприклад, при проведенні телеконференцій, коли висока якість звуку не потрібно.
3. Модуль синтезатора
Електромузичний цифровий синтезатор звукової системи дозволяє генерувати практично будь-які звуки, в тому числі і звучання реальних музичних інструментів. Принцип дії синтезатора ілюструє рис. 5.5.
Синтезування являє собою процес відтворення структури музичного тону (ноти). Звуковий сигнал будь-якого музичного інструменту має кілька тимчасових фаз. На рис. 5.5, а показані фази звукового сигналу, що виникає при натисканні клавіші рояля. Для кожного музичного інструменту вид сигналу буде своєрідним, але в ньому можна виділити три фази: атаку, підтримку і загасання. Сукупність цих фаз називається амплітудної облямовує, форма якої залежить від типу музичного інструменту. Тривалість атаки для різних музичних інструментів змінюється від одиниць до декількох десятків або навіть до сотень мілісекунд. У фазі, званої підтримкою, амплітуда сигналу майже не змінюється, а висота музичного тону формується під час підтримки. Останній фазі, загасання, відповідає ділянку досить швидкого зменшення амплітуди сигналу.
В сучасних синтезаторах звук створюється наступним чином. Цифровий пристрій, що використовує один з методів синтезу, генерує так званий сигнал збудження із заданою висотою звуку (ноту), який повинен мати спектральні характеристики, максимально близькі до характеристик імітованого музичного інструменту в фазі підтримки, як показано на рис. 5.5, б. Далі сигнал збудження подається на фільтр, що імітує амплітудно-частотну характеристику реального музичного інструменту. На інший вхід фільтра подається сигнал амплітудної обвідної того ж інструменту. Далі сукупність сигналів обробляється з метою отримання спеціальних звукових ефектів, наприклад, відлуння (реверберація), хорового виконання (хо-рус). Далі виробляються цифроаналоговое перетворення і фільтрація сигналу за допомогою фільтра низьких частот (ФНЧ). Основні характеристики модуля синтезатора:
Метод синтезу звуку;
Обсяг пам'яті;
Можливість апаратної обробки сигналу для створення звукових ефектів; 
Метод синтезу звуку,використовується в звуковій системі ПК, визначає не тільки якість звуку, але і склад системи. На практиці на звукових картах встановлюються синтезатори, генеруючі звук з використанням наступних методів.
Метод синтезу на основі частотної модуляції (FrequencyModulationSynthesis- FM-синтез) передбачає використання для генерації голоси музичного інструменту як мінімум двох генераторів сигналів складної форми. Генератор несучої частоти формує сигнал основного тону, частотно-модульований сигналом додаткових гармонік, обертонів, що визначають тембр звучання конкретного інструменту. Генератор обвідної управляє амплітудою результуючого сигналу. FM-генератор забезпечує прийнятну якість звуку, відрізняється невисокою вартістю, але не реалізує звукові ефекти. У зв'язку з цим звукові карти, що використовують цей метод, не рекомендуються відповідно до стандарту РС99.
Синтез звуку на основі таблиці хвиль (WaveTableSynthesis - WT-синтез) проводиться шляхом використання попередньо оцифрованих зразків звучання реальних музичних інструментів та інших звуків, що зберігаються в спеціальній ROM, виконаної у вигляді мікросхеми пам'яті або інтегрованої в мікросхему пам'яті WT-генератора. WT-синтезатор забезпечує генерацію звуку з високою якістю. Цей метод синтезу реалізований в сучасних звукових картах.
Обсяг пам'ятіна звукових картах з WT-синтезатором може збільшуватися за рахунок установки додаткових елементів пам'яті (ROM) для зберігання банків з інструментами.
звукові ефектиформуються за допомогою спеціального ефект-процесора, який може бути або самостійним елементом (мікросхемою), або інтегруватися до складу WT-синтезатора. Для переважної більшості карт з WT-синтезом ефекти реверберації і хоруса стали стандартними. Синтез звуку на основі фізичного моделювання передбачає використання математичних моделей звукоутворення реальних музичних інструментів для генерації в цифровому вигляді і для подальшого перетворення в звуковий сигнал за допомогою ЦАП. Звукові карти, що використовують метод фізичного моделювання, поки не набули широкого поширення, оскільки для їх роботи потрібно потужний ПК.
4. Модуль інтерфейсів
Модуль інтерфейсів забезпечує обмін даними між звуковою системою та іншими зовнішніми і внутрішніми пристроями.
інтерфейсISAв 1998 році був витіснений в звукових картах інтерфейсом PCI.
інтерфейсPCIзабезпечує широку смугу пропускання (наприклад, версія 2.1 - понад 260 Мбіт / с), що дозволяє передавати потоки звукових даних паралельно. Використання шини PCI дозволяє підвищити якість звуку, забезпечивши відношення сигнал / шум понад 90 дБ. Крім того, шина PCI забезпечує можливість кооперативної обробки звукових даних, коли завдання обробки і передачі даних розподіляються між звуковою системою і CPU.
MIDI (MusicalInstrumentDigitalInterface- цифровий інтерфейс музичних інструментів) регламентується спеціальним стандартом, що містить специфікації на апаратний інтерфейс: типи каналів, кабелі, порти, за допомогою яких MIDI-пристрої підключаються один до іншого, а також опис порядку обміну даними - протоколу обміну інформацією між MIDI-пристроями. Зокрема, за допомогою MIDI-команд можна управляти світлотехнічної апаратурою, відеоустаткуванням в процесі виступу музичної групи на сцені. Пристрої з MIDI-інтерфейсом з'єднуються послідовно, утворюючи своєрідну MIDI-мережу, яка включає контролер - пристрій, що управляє, в якості якого може бути використаний як ПК, так і музичний клавішний синтезатор, а також ведені пристрої (приймачі), передають інформацію в контролер по його запитом. Сумарна довжина MIDI-ланцюжка не обмежена, але максимальна довжина кабелю між двома MIDI-пристроями не повинна перевищувати 15 метрів.
Підключення ПК в MIDI-мережу здійснюється за допомогою спеціального MIDI-адаптера, який має три MIDI-порту: введення, виведення і наскрізний передачі даних, а також два роз'єми для підключення джойстиків.
До складу звукової карти входить інтерфейс для підключення приводів CD-ROM.
5. Модуль мікшера
Модуль мікшера звукової карти виконує:
комутацію (підключення / відключення) джерел і приймачів звукових сигналів, а також регулювання їх рівня;
мікшування (змішування) декількох звукових сигналів і регулювання рівня результуючого сигналу.
До числа основних характеристик модуля мікшера відносяться:
число мікшіруемих сигналів на каналі відтворення;
регулювання рівня сигналу в кожному мікшіруемом каналі;
регулювання рівня сумарного сигналу;
вихідна потужність підсилювача;
наявність роз'ємів для підключення зовнішніх і внутрішніх приймачів / джерел звукових сигналів.
Програмне управління мікшером здійснюється або засобами Windows, або за допомогою програми-мікшера, що поставляється в комплекті з програмним забезпеченням звукової карти.
Сумісність звукової системи з одним зі стандартів звукових карт означає, що звукова система буде забезпечувати якісне відтворення звукових сигналів. Проблеми сумісності особливо важливі для DOS-додатків. Кожне з них містить перелік звукових карт, на роботу з якими DOS-додаток орієнтоване.
стандартSoundBlasterпідтримують програми у вигляді ігор для DOS, в яких звуковий супровід запрограмовано з орієнтацією на звукові карти сімейства Sound Blaster.
стандартWindowsSoundSystem(WSS) фірми Microsoft включає звукову карту і пакет програм, орієнтований в основному на бізнес-додатки.
6. Акустична система
Акустична система (АС) безпосередньо перетворює звуковий електричний сигнал в акустичні коливання і є останньою ланкою звуковідтворювального тракту.
До складу АС, як правило, входять кілька звукових колонок, кожна з яких може мати один або кілька динаміків. Кількість колонок в АС залежить від числа компонентів, що складають звуковий сигнал і утворюють окремі звукові канали.
Наприклад, стереофонічний сигнал містить два компоненти - сигнали лівого і правого стереоканалів, що вимагає не менше двох колонок в складі стереофонічною акустичної системи. Звуковий сигнал у форматі Dolby Digital містить інформацію для шести звукових каналів: два фронтальних стереоканалу, центральний канал (канал діалогів), два тилових каналу і канал наднизьких частот. Отже, для відтворення сигналу Dolby Digital акустична система повинна мати шість звукових колонок.
Як правило, принцип дії і внутрішній пристрій звукових колонок побутового призначення і використовуваних в технічних засобах інформатизації в складі акустичної системи PC практично не розрізняються.
В основному АС для ПК складається з двох звукових колонок, які забезпечують відтворення стереофонічного сигналу. Зазвичай кожна колонка в АС для ПК має один динамік, проте в дорогих моделях використовуються два: для високих і низьких частот. При цьому сучасні моделі акустичних систем дозволяють відтворювати звук практично в усьому чутному частотному діапазоні завдяки застосуванню спеціальної конструкції корпусу колонок або гучномовців.
Для відтворення низьких і наднизьких частот з високою якістю в АС крім двох колонок використовується третій звуковий агрегат - сабвуфер (Subwoofer), встановлюваний під робочим столом. Така трикомпонентна АС для ПК складається з двох так званих сателітних колонок, відтворюють середні і високі частоти (приблизно від 150 Гц до 20 кГц), і сабвуфера, що відтворює частоти нижче 150 Гц.
Відмітна особливість АС для ПК - можливість наявності власного вбудованого підсилювача потужності. АС з вбудованим підсилювачем називається активною. пасивнаАС підсилювача не має.
Головна перевага активної АС полягає в можливості підключення до лінійного виходу звукової карти. Харчування активної АС здійснюється або від батарейок (акумуляторів), або від електричної мережі через спеціальний адаптер, виконаний у вигляді окремого зовнішнього блоку або модуля харчування, що встановлюється в корпус однієї з колонок.
Вихідна потужність акустичних систем для ПК може змінюватися в широкому діапазоні і залежить від технічних характеристик підсилювача і динаміків. Якщо система призначена для
озвучування комп'ютерних ігор, досить потужності 15 -20 Вт на колонку для приміщення середніх розмірів. При необхідності забезпечення гарної чутності під час лекції або презентації у великій аудиторії можливо використовувати одну АС, що має потужність до 30 Вт на канал. Зі збільшенням потужності АС збільшуються її габаритні розміри і підвищується вартість.
Сучасні моделі акустичних систем мають гніздо для навушників, при підключенні яких відтворення звуку через колонки автоматично припиняється.
Основні характеристики АС:смуга відтворюваних частот, чутливість, коефіцієнт гармонік, потужність.
Смуга відтворених частот (FrequencyRespon se) - це амплітудно-частотна залежність звукового тиску, або залежність звукового тиску (сили звуку) від частоти змінної напруги, що підводиться до котушки динаміка. Смуга частот, що сприймаються вухом людини, знаходиться в діапазоні від 20 до 20 000 Гц. Колонки, як правило, мають діапазон, обмежений в області низьких частот 40 - 60 Гц. Вирішити проблему відтворення низьких частот дозволяє використання сабвуфера.
Чутливість звуковий колонки (Sensitivity) характеризується звуковим тиском, яке вона створює на відстані 1 м при подачі на її вхід електричного сигналу потужністю 1 Вт. Відповідно до вимог стандартів чутливість визначається як середнє звукове тиск в певній смузі частот.
Чим вище значення цієї характеристики, тим краще АС передає динамічний діапазон музичної програми. Різниця між самими «тихими» і самими «гучними» звуками сучасних фонограм 90-95 дБ і більше. АС з високою чутливістю досить добре відтворюють як тихі, так і гучні звуки.
коефіцієнт гармонік (TotalHarmonicDistortion- THD) оцінює нелінійні спотворення, пов'язані з появою в вихідному сигналі нових спектральних складових. Коефіцієнт гармонік нормується в декількох діапазонах частот. Наприклад, для високоякісних АС класу Hi-Fi цей коефіцієнт не повинен перевищувати: 1,5% в діапазоні частот 250- 1000 Гц; 1,5% в діапазоні частот 1000-2000 Гц і 1,0% в діапазоні частоті 2000 - 6300 Гц. Чим менше значення коефіцієнта гармонік, тим якісніше АС.
Електрична потужність (PowerHandling), яку витримує АС, є однією з основних характеристик. Однак немає прямого зв'язку між потужністю і якістю відтворення звуку. Максимальний звуковий тиск залежить,
скоріше, від чутливості, а потужність АС в основному визначає її надійність.
Часто на упаковці АС для ПК вказують значення пікової потужності акустичної системи, яка не завжди відображає реальну потужність системи, оскільки може перевищувати номінальну в 10 разів. Внаслідок суттєвої різниці фізичних процесів, що відбуваються при випробуваннях АС, значення електричних потужностей можуть відрізнятися в кілька разів. Для порівняння потужності різних АС необхідно знати, яку саме потужність вказує виробник продукції і якими методами випробувань вона визначена.
Серед виробників високоякісних і дорогих АС - фірми Creative, Yamaha, Sony, Aiwa. AC нижчого класу випускають фірми Genius, Altec, JAZZHipster.
Деякі моделі колонок фірми Microsoft підключаються не до звукової карти, а до порту USB. У цьому випадку звук надходить на колонки в цифровому вигляді, а його декодування виробляє невеликий Chipset, встановлений в колонках.
7. Напрями вдосконалення звукової системи
В даний час фірми Intel, Compaq і Microsoft запропонували нову архітектуру звукової системи ПК. Відповідно до цієї архітектурі модулі обробки звукових сигналів виносяться за межі корпусу ПК, в якому на них діють електричні перешкоди, і розміщуються, наприклад, в колонках акустичної системи. В цьому випадку звукові сигнали передаються в цифровій формі, що значно підвищує їх перешкодозахищеність і якість відтворення звуку. Для передачі цифрових даних в цифровій формі передбачається використання високошвидкісних шин USB і ШИЇ +1394.
Ще одним напрямком удосконалення звукової системи є створення об'ємного (просторового) звуку, званого тривимірним, або 3D-Sound (ThreeDimentionalSound). Для отримання об'ємного звучання виробляється спеціальна обробка фази сигналу: фази вихідних сигналів лівого і правого каналів зсуваються щодо вихідного. При цьому використовується властивість мозку людини визначати положення джерела звуку шляхом аналізу співвідношення амплітуд і фаз звукового сигналу, сприйманого кожним вухом. Користувач звукової системи, обладнаної спеціальним модулем обробки 3D-звуку, відчуває ефект «переміщення» джерела звуку.
Новим напрямком застосування мультимедійних технологій є створення домашнього театру на базі ПК (PC- Theater), тобто варіанти мультимедійного ПК, призначеного одночасно декільком користувачам для спостереження за грою, про-
огляду освітньої програми або фільму в стандарті DVD. PC-Theater в своєму складі має спеціальну багатоканальну акустичну систему, яка формує об'ємний звук (SurroundSound). Системи Surround Sound створюють в приміщенні різні звукові ефекти, причому користувач відчуває, що він знаходиться в центрі звукового поля, а джерела звуку - навколо нього. Багатоканальні звукові системи Surround Sound використовуються в кінотеатрах і вже починають з'являтися у вигляді пристроїв побутового призначення.
В багатоканальних системах побутового призначення звук записується на двох доріжках лазерних відеодисків або відеокасет за технологією Dolby Surround, розробленої фірмою Dolby Laboratories. До найбільш відомих розробок в цьому напрямку відносяться:
Dolby (Surround) ProLogic- чотирьохканальна звукова система, що містить лівий і правий стереоканали, центральний канал для діалогів і тиловий канал для ефектів.
DolbySurroundDigital- звукова система, що складається з 5 + 1 каналів: лівого, правого, центрального, лівого і правого каналів тилових ефектів і каналу наднизьких частот. Запис сигналів для системи виконується у вигляді цифрового оптичного фонограми на кіноплівці.
В окремих моделях акустичних колонок крім стандартних регуляторів високих / низьких частот, гучності і балансу є кнопки для включення спеціальних ефектів, наприклад, ЗD-звуку, Dolby Surround і ін.
Контрольні питання
Перерахуйте основні етапи аналого-цифрового і цифроаналогового перетворення.
Які основні функції виконує звукова система ПК?
Які основні компоненти входять до складу звукової системи ПК?
Виходячи з яких міркувань виділяється частота дискретизації сигналу в процесі аналого-цифрового перетворення?
Які основні параметри характеризують модуль запису і відтворення звуку?
Які застосовують методи синтезу звуку?
Які функції виконує модуль мікшера і що належить до його основних характеристик?
У чому відмінність пасивної акустичної системи від активної?
Звукова система ПК у вигляді звукової карти з'явилася в 1989 р, істотно розширивши можливості ПК як технічного засобу інформатизації.
Звукова система ПК- комплекс програмно-апаратних засобів, що виконують такі функції:
· Запис звукових сигналів, що надходять від зовнішніх джерел, наприклад, мікрофона або магнітофона, шляхом перетворення вхідних аналогових звукових сигналів в цифрові і подальшого збереження на жорсткому диску;
· Відтворення записаних звукових даних за допомогою зовнішньої акустичної системи або головних телефонів (навушників);
· Відтворення звукових компакт-дисків;
· Мікшування (змішування) при запису або відтворення сигналів від декількох джерел;
· Одночасний запис і відтворення звукових сигналів (режим Full Duplex);
· Обробка звукових сигналів: редагування, об'єднання або поділ фрагментів сигналу, фільтрація, зміна його рівня;
· Обробка звукового сигналу відповідно до алгоритмів об'ємного (тривимірного - 3D-Sound)звучання;
· Генерування за допомогою синтезатора звучання музичних інструментів, а також людської мови та інших звуків;
· Управління роботою зовнішніх електронних музичних інструментів через спеціальний інтерфейс MIDI.
Звукова система ПК конструктивно являє собою звукові карти, або встановлюються в слот материнської плати, або інтегровані на материнську плату або карту розширення іншої підсистеми ПК, а також пристрої запису і відтворення аудіоінформації (акустичну систему). Окремі функціональні модулі звукової системи можуть виконуватися у вигляді дочірніх плат, що встановлюються у відповідні роз'єми звукової карти.
Класична звукова система, як показано на рис. 4.23, містить:
Модуль запису і відтворення звуку;
Модуль синтезатора;
Модуль інтерфейсів;
Модуль мікшера;
Акустичну систему.
Мал. 4.23. Структура звукової системи ПК.
Перші чотири модулі, як правило, встановлюються на звуковій карті. Причому існують звукові карти без модуля синтезатора або модуля запису / відтворення цифрового звуку. Кожен з модулів може бути виконаний або у вигляді окремої мікросхеми, або входити до складу багатофункціональної мікросхеми. Таким чином, Chipset звукової системи може містити як кілька, так і одну мікросхему.
Конструктивні виконання звукової системи ПК зазнають суттєвих змін; зустрічаються материнські плати з встановленим на них Chipset для обробки звуку.
Однак призначення і функції модулів сучасної звукової системи (незалежно від її конструктивного виконання) не змінюються. При розгляді функціональних модулів звукової карти прийнято користуватися термінами «звукова система ПК» або «звукова карта».
sound card) - додаткове обладнання персонального комп'ютера, що дозволяє обробляти звук (виводити на акустичні системи і / або записувати). На момент появи звукові плати представляли собою окремі карти розширення, що встановлюються в відповідний слот. У сучасних материнських платах представлені у вигляді інтегрованого в материнську плату апаратного кодека (згідно специфікації Intel AC'97 або Intel HD Audio).Взаємодія людини з ЕОМ повинно бути перш за все взаємним (на те воно і спілкування). Взаємність, в свою чергу, передбачає можливість спілкування як людини з ЕОМ, так і ЕОМ з людиною. Незаперечний факт, що візуальна інформація, Доповнена звуковий, набагато ефективніше простого зорового впливу. Спробуйте, заткнувши вуха, поспілкуватися з ким-небудь хоча б хвилину, сумніваюся, що ви отримаєте велике задоволення, так само як і ваш співрозмовник. Однак поки що багато ортодоксально налаштовані програмісти / проектувальники до цих пір не хочуть визнавати, що звукова дія може грати роль не тільки сигналізатора, але інформаційного каналу, і відповідно від невміння і / або небажання не використовують в своїх проектах можливість невізуальних спілкування людини з ЕОМ, але навіть вони ніколи не дивляться телевізор без звуку. В даний час будь-який великий проект, який не оснощенний засобами multimedia (надалі під словом "кошти multimedia" ми будемо перш за все розуміти сукупність апаратно / програмних засобів, що доповнюють традиційно візуальні способи взаємодії людини з ЕОМ) приречений на провал.
ОСНОВНІ МЕТОДИ Озвучування
Є багато способів змусити комп'ютер заговорити або заграти.
1. цифроаналогових перетворення (Digital to Analogue (D / A) conversion). Будь-який звук (музика або мова) утримуються в пам'яті комп'ютера в цифровому вигляді (у вигляді самплов) і за допомогою DAC трансформуються в аналоговий сигнал, який подається на посилює апаратуру, а потім на навушники, колонки, etc.
2. Синтез. Комп'ютер посилає в звукову карту нотний інформацію, а карта перетворює її в аналоговий сигнал (музику). Існує два способи синтезу:
а) Frequency Modulation (FM) synthesis, при якому звук відтворює спеціальний синтезатор, який оперує математичним представленням звукової хвилі (частота, амплітуда, etc) і з сукупності таких штучних звуків створюється практично будь-яку необхідну звучання.
Більшість систем, оснащених FM-синтезом показують дуже непогані результати на програванні "комп'ютерної" музики, але спроба симулювати звучання живих інструментів не дуже добре вдається. Ущербність FM-синтезу полягає в тому, що з його допомогою дуже складно (практично неможливо) створити дійсно реалістичну інструментальну музику, з великим наявністю високих тонів (флейта, гітара, etc). Першою звуковою картою, яка стала використовувати цю технологію, був легендарний Adlib, який для цієї мети використовував чіп з синтезу Yamaha YM3812FM. Більшість Adlib-сумісних карт (SoundBlaster, Pro Audio Spectrum) також використовують цю технологію, тільки на інших більш сучасних типах мікросхем, таких як Yamaha YMF262 (OPL-3) FM.
б) синтез по таблиці хвиль (Wavetable synthesis), при цьому методі синтезу заданий звук "набирається" не з синусів математичних хвиль, а з набору реально озвучених інструментів - самплов. Сампли зберігаються в RAM або ROM звукової карти. Спеціальний звуковий процесор виконує операції над Самла (за допомогою різного роду математичних перетворень змінюється висота звуку, тембр, звук доповнюється спецефектами).
Так як сампли - оцифровки реальних інструментів, вони роблять звук вкрай реалістичним. До не давнього часу подібна техніка використовувалася тільки в hi-end інструментах, але вона стає все більш популярною тепер. Приклад популярної карти, що використовує WS Gravis Ultra Sound (GUS).
3. MIDI. Комп'ютер посилає на MIDI-інтерфейс спеціальні коди, кожен з яких позначає дію, яке має вироб вести MIDI-пристрій (зазвичай це синтезатор) (General) MIDI - це основний стандарт більшості звукових плат. Звукова плата, самостійно інтерпретує, що посилаються коди і призводить їм у відповідність звукові Самла (або патчі), що зберігаються в пам'яті карти. Кількість цих патчів в стандарті GM одно 128. На PC - сумісних комп'ютерах історично склалися два MIDI-інтерфейсу: UART MIDI і MPU-401. Перший ралізованного в SoundBlaster "s картах, другий використовувався в ранніх моделях Roland.
ЗВУКОВІ МОЖЛИВОСТІ РОДИНИ IBM PC
Вже на самих перших моделях IBM PC був вбудований динамік, який однак не був призначений для точного відтворення звуку: він не забезпечував відтворення всіх частот чутного діапазону і не мав коштів управління гучністю звучання. І хоча PC speaker зберігся на всіх клонах IBM до цього дня - це скоріше данина традиції, ніж життєва необхідність, бо динамік ніколи не грав скільки-небудь серйозної ролі в спілкуванні людини з ЕОМ.
Однак, вже в моделі PCjr з'явився спеціальний звуковий генератор TI SN76496A, який можна вважати провісником сучасних звукових процесорів. Вихід цього звукового генератора, міг бути підключений до стерео-підсилювача, а сам він мав 4 голоси (не зовсім коректне висловлювання - насправді мікросхема TI мала чотири незалежних звукових генератора, але з точки зору програміста це була одна мікросхема, що має чотири незалежних канали ). Всі чотири голоси мали незалежне управління гучністю і частотою звучання. Однак через маркетингових помилок модель PCjr так і не отримала широкого поширення, була про "явлена \u200b\u200bнеперспективною, знята з виробництва та підтримка її було припинено. З цього моменту фірма IBM більше не оснащувала свої комп'ютери звуковими засобами власної розробки. І з цього моменту місце на ринку міцно зайняли звукові плати.
аудіосистема ПК - комплекс пристроїв, що забезпечують відтворення, запис і обробку звуку за допомогою ПК. Включає аудіодаптер (звукова плата), акустичну систему (динаміки з підсилювачем НЧ, навушники), мікрофон.
Аудиоадаптер - дочірня плата, що забезпечує перетворення цифрових даних в аналогові і назад для вводу / виводу звуку за допомогою ПК.
Завжди має вихід для передачі звукового сигналу на підсилювач і вхід для введення звукового сигналу з зовнішнього джерела в ПК для подальшої обробки. Дорогі аудіоадаптер мають кілька входів і виходів.
Аудіоадаптер розрізняються:
1) розрядністю введення / виведення цифрового звуку
2) способами синтезу звуку
3) наявністю / відсутністю мікросхем створення додаткових звукових ефектів (перетворення звуку, об'ємний 3D-звук і т.д.)
За допомогою аудіосистеми ПК можна відтворювати звичайні аудіо-CD, але для зберігання звукових даних в ПК розроблені спеціальні більш ефективні формати. Найбільш популярними є - MP3 і WMA. Вони дозволяє на одному компакт-диску зберігати в 10-15 разів більший обсяг звукових даних, ніж на звичайному аудіо-диску.
Досягти гарного звучання можна тільки при використанні високоякісної комп'ютерної аудіосистеми, але ще краще передавати звук через цифровий вихід на якісний побутової підсилювач і колонки.
Стандарти аудіорешеній: AC "97 і HD Audio В якості інтегрованого аудіорешенія в системних платах Intel® для настільних ПК використовується або AC "97, або звукова підсистема Intel® High Definition Audio.
AC "97 AC "97 (скорочено від Audio Codec" 97) - це стандарт для аудіокодеків, розроблений в лабораторіях Intel (Intel Architecture Labs) в 1997 р Цей стандарт використовується в основному в системних платах, модемах, звукових картах і корпусах з аудіо рішенням передньої панелі . AC "97 підтримує частоту дискретизації 96 кГц при використанні 20-розрядної стерео дозволу і 48кГц при використанні 20-розрядної стерео для багатоканального запису і відтворення. У 2004 р AC" 97 був замінений технологією Intel® High Definition Audio (HD Audio).
HD Audio Звукова підсистема Intel® High Definition Audio заснована на специфікації, випущеної корпорацією Intel в 2004 р, що забезпечує відтворення більшої кількості каналів з більш високою якістю звуку, ніж забезпечувалося при використанні інтегрованих аудіо кодеків, як AC "97. Апаратні засоби, засновані на HD Audio , підтримують 192 кГц / 32-розрядний якість звучання в двоканальному і 96 кГц / 32-розрядний в багатоканальному режимах (до 8 каналів).
Microsoft * Windows Vista підтримує тільки акустичні периферійні пристрої High Definition (як, наприклад, аудіорешенія передній панелі).
Відсутня висновок звуку в колонках або навушниках Відсутність виведення звуку може бути пов'язано з декількома проблемами. Проблему відсутності звукового виходу можна вирішити одним із таких способів.
