Вход
Регистрация Зарегистрируйтесь, чтобы получить расширенные возможности...

Звуковая карта (компьютеры и интернет)

Звуковая карта, звуковая плата, звуковой адаптер (soundcard, sound adapter) — плата расширения или РС-карта, которая в комплекте с внешними устройствами, такими, например, как динамики (см. также Акустическая система), микрофоны, музыкальные инструменты позволяет воспроизводить, синтезировать и записывать музыку, речь, звуковые эффекты и т.п. Часто в качестве синонима используют термин «саундбластер» (soundblaster), что в принципе неверно, поскольку последний обозначает имя собственное (Sound Blaster, или SoundBlaster) — наименование разновидностей реализации звуковых карт и плат фирмы Creative Labs и соответствующих им стандартов. Тем не менее, термин «саундбластер» все чаще рассматривается как нарицательный по отношению ко всем звуковым картам независимо от их производителей, марок, конструкций и модификаций. В настоящее время звуковой адаптер (Audio Codec — AC’97, High Definition Audio — HDA) очень часто интегрируется в чипсет системной платы.

Конструкция звуковых карт
Большинство звуковых карт как бытового, так и профессионального назначения, начиная с 2000-2001, выполнены на основе высокой степени интеграции, исключающей большое число дискретных элементов схемы. В настоящее время, как правило, в них используется один мощный DSP, дополненный минимальным числом элементов (таких, как блоки цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей (ЦАП/АЦП), аналоговые усилители, согласующие каскады и т.п.). Современные звуковые карты, как правило, имеют интерфейс PCI (ранее использовалась шина ISA).
Конструктивными особенностями современных звуковых карт являются: наличие многоканальных выходов; работа в полудуплексном режиме; требования к параметрам оцифровки и обработки сигнала — до 192 кГц/24 бит; аппаратная реализация звуковых эффектов; поддержка на аппаратном или программном уровне декодирования многоканального звукового сигнала формата Dolby Digital (AC-3); наличие, по крайней мере, одного цифрового выхода — оптического и/или электрического коаксиального кабеля; исполнение в виде как встроенных, так и внешних устройств (особенно для ноутбуков) и др.

Способы воспроизведения звука
Любая современная звуковая карта может использовать несколько способов воспроизведения звука. Одним из простейших является преобразование ранее оцифрованного сигнала снова в аналоговый. Глубина оцифровки сигнала (например, 8 или 16 бит) определяет качество записи и, соответственно, воспроизведения. Так, 8-разрядное преобразование обеспечивает качество звучания кассетного магнитофона, а 16-разрядное — качество компакт-диска. Аппаратные средства, необходимые для прямой записи и воспроизведения сигнала, часто называют цифровым аудиоканалом (digital audio channel).
Другой способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. При поступлении на синтезатор некоторой управляющей информации (упрощенно говоря — нотной последовательности) по ней формируется соответствующий выходной сигнал. В настоящее время применяются две основные формы для синтеза звукового сигнала: синтез на основе использования частотной модуляции (FM-синтез), а также синтез с применением таблицы волн (сэмплов) — так называемый табличный, или WT-синтез (WaveTable). Поскольку эти виды синтеза также являются цифровыми, для них необходимо преобразование сигнала при помощи цифроаналогового преобразователя (ЦАП или DAC — Digital to Analog Converter).
Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую карту, например, от MIDI-устройства (Musical Instruments Digital Interface). MIDI определяет протокол передачи команд по стандартному интерфейсу.
Наконец, звуковая карта может воспроизводить аналоговый звук (например, с адио компакт-дисков).

Характеристики звуковых карт
Основными паpаметpами звуковых карт являются pазpядность, частота дискpетизации, количество каналов, отношение сигнал/шум, возможность работы в дуплексном режиме, способ синтеза и паpаметpы синтезатоpа, поддерживаемые спецэффекты, совместимость с существующими стандартами, дополнительные возможности расширения.
Звуковые карты позволяют записывать звук с разрешением 8 и 16 разрядов, что соответствует 256 и 65536 различным уровням сигнала. Этот параметр прежде всего определяет динамический диапазон воспроизводимого звука, то есть во сколько раз интенсивность самого громкого звука может быть больше, чем интенсивность самого тихого. Эта величина обычно выражается в логарифмическом масштабе и измеряется в децибелах. Для 8-разрядного звука динамический диапазон составляет всего 48 дБ, для 16-разрядного он равен 96 дБ. Если записываемый звук имеет большие перепады в громкости (например, звучание симфонического оркестра), то при его записи с недостаточной разрядностью происходят сильные искажения сигнала. Поэтому профессиональные звуковые карты имеют разрядность 20 или даже 22 бита.
Отношение сигнал/шум (S/N или SNR — Signal to Noise Ratio) показывает, во сколько раз громкость сигнала больше громкости шума, возникающего в звуковой плате по различным причинам, прежде всего в результате ошибки дискретизации. Шум дискретизации присутствует всегда и составляет не менее половины младшего разряда, поэтому отношение сигнал/шум ни для какой 16-разрядной платы не может быть лучше, чем 93 дБ (т. е. 96-6:2). Результаты многочисленных тестов звуковых карт показывают, что указываемые производителем значения 80 дБ и даже 90 дБ зачастую оказываются завышенными и не соответствуют действительности, поэтому при выборе звуковой карты следует в первую очередь доверять собственному слуху и оценивать реальное качество звучания.
Частота дискретизации (оцифровки) сигнала должна быть как минимум в два раза больше максимальной частоты входного сигнала (так называемая теорема Котельникова-Найквиста). Если человеческая речь занимает полосу частот до 3-4 кГц, то для ее оцифровки потребуется частота 8 кГц и т. п. Современные звуковые платы поддерживают частоты дискретизации 8,0, 11,025, 22,05, 44,1, 48 кГц, что соответствует сигналам с частотами до 22-24 кГц, выше которых человеческий слух уже не воспринимает. Профессиональные звуковые платы могут поддерживать частоты 96 кГц и выше для более тонкой обработки звука.
Работа в дуплексном режиме (Full Duplex) позволяет одновременно записывать и воспроизводить звук. Эта функция особенно важна при работе с приложениями наподобие Интернет-телефонов, в которых пользователи ведут диалог друг с другом. В полудуплексном режиме (Half Duplex) им приходится говорить и слушать по очереди.
Наиболее распространены два способа синтеза воспроизводимого звука: FM (Frequency Modulation) — ЧМ-синтез (или частотная модуляция), и синтез по таблице волн WT (WaveTable). Пpи использовании более простого и дешевого решения, каким является FM-синтез, музыкальные инструменты звучат бедно и имеют характерную безжизненную «металлическую» окраску звука. При использовании WT-синтеза звучание получается более естественным. Хорошие WT-синтезатоpы могут использоваться для профессионального написания музыки. Число голосов, или полифония (Polyphony), опpеделяет максимальное количество инструментов, которые могут звучать одновpеменно. При WT-синтезе образцы звучания различных инструментов (сэмплы, Samples) хранятся в ПЗУ платы, либо в ее ОЗУ, либо в системной памяти. Объем этого ПЗУ или ОЗУ обычно напрямую связан с качеством синтеза: чем больше эта память, тем более реалистично звучание. Для бытовых карт нормальным считается наличие от 0,5 до 4 Мбайт памяти, в полупрофессиональных и профессиональных моделях может применяться до 32 Мбайт памяти.
К спецэффектам, поддерживаемым звуковыми картами, относятся реверберация, хорус и различные 3D-расширения. Реверберация (Reverberation) создает эффект эха, придавая звучанию объемность (как в большом зале). Хорус (Chorus) представляет собой эффект «pазмножения» голоса или инструмента, что производит впечатление хорового пения или игры оркестра. Различные 3D-расширения призваны создавать эффект трехмерного звучания при использовании всего двух колонок для придания большего реализма звуковому сопровождению компьютерных игр. 3D-эффекты на дешевых звуковых картах обычно приводят лишь к заметному увеличению уровня шума.
К дополнительным возможностям расширения относятся: цифровой интерфейс S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format), который используется для передачи звука в цифровом виде от различных источников (CD, DAT, профессиональная аудиоаппаратура); интерфейс для подключения дополнительной карты с синтезом по таблице волн; соединители для подключения аналогового выхода CD-ROM и динамиков.
См. также Многоканальная звуковая карта, Мультимедийная звуковая карта.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика