Звуковая карта
К счастью, времена, когда работа за компьютером сопровождалась писком встроенного динамика, давно закончились. Современные звуковые карты могут предоставить солидные возможности для обработки звукового сигнала и превратить даже обычный домашний компьютер в весьма неплохой и функциональный аудиокомплекс. Также нельзя не отметить и тот факт, что прогресс в этой области позволил существенно снизить цены на звуковые платы - то, что раньше считалось прерогативой студии и стоило тысячи долларов, теперь можно приобрести в любом магазине за довольно умеренную цену.
Звуковая карта производит преобразование звука из аналоговой формы в цифровую. Для ввода звуковой информации используетсямикрофон
, который подключается к входу звуковой карты. Звуковая карта имеет также возможность синтезировать звук (в ее памяти хранятся звуки различных музыкальных инструментов, которые она может воспроизводить). Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата) - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования. Аудиоадаптер содержит в себе два преобразователя информации: • аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (то есть, аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель;
• цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохранённого в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников. Профессиональные звуковые платы позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с хранящимися в нём сотнями тембров звучаний различных музыкальных инструментов. Звуковые файлы обычно имеют очень большие размеры. Так, трёхминутный звуковой файл со стереозвучанием занимает примерно 30 Мбайт памяти. Поэтому платы Sound Blaster, помимо своих основных функций, обеспечивают автоматическое сжатие файлов. Область применения звуковых плат — компьютерные игры (на многих звуковых платах есть специальный Game-порт, к которому подключаются игровые манипуляторы), обучающие программные системы, рекламные презентации, "голосовая почта" (voice mail) между компьютерами, озвучивание различных процессов, происходящих в компьютерном оборудовании, таких, например, как отсутствие бумаги в принтере и т.п. Но главная, и часто используемая возможность современной звуковой карты - это способность воспроизводить аудио и видео-файлы, хранящиеся на компьютере.
Что находится на звуковой карте?
На типичной звуковой карте могут находиться следующие разъемы: Внешние: 1. Игровой, или MIDI-порт. Самый большой и заметный 15-контактный разъем-гнездо, предназначен для подключения джойстика, MIDI-клавиатуры или чего-либо иного, работающего через MIDI-интерфейс, напрмер синтезатор. В последнее время Microsoft c Intel и некоторыми другими компаниями активно нападают на этот порт и говорят, что в современном компьютере ему не место, но он, очевидно, умирать пока не собирается.
2. Линейный вход
3. Микрофонный вход
4. Линейный выход для подключения активных колонок или усилителя. Он может быть не один, если плата рассчитана на подключение более двух колонок.
5. Аудиовыход, на который подается прошедший через встроенный в карту маломощный (2-4 ватта на канал) усилитель сигнал. Так как качество этого усилителя даже на дорогих платах оставляет желать лучшего, то годится только для подключения небольших наушников. Часто этот выход не присутствует отдельно, а выбирается путем изменения режима работы линейного выхода путем соответствующего джампера на плате. В этом случае, если вы ничего не меняли, выходному разъему по умолчанию обычно уже соответствует режим линейного выхода. Более подробно об этом должно быть рассказано в документации на плату.
6. Цифровой выход - он предназначен для подключения внешних цифровых устройств, например цифрового ресивера. Встречается только на достаточно дорогих картах.
7. Цифровой вход - встречается еще реже, чем цифровой выход.
Внутренние: 1. Внутренний вход - обычно используется для подключения CD-ROM. 2. Внутренний выход 3. Цифровой вход SPDIF. Обычно используется для цифрового подключения CD-ROM'а. Если такой разъем есть, то для подключения CD (DVD) нужно использовать только его, так как ЦАП привода обычно имеет самое невысокое качество и звуковая карта справится с воспроизведением звука гораздо лучше. Правда, такой разъем есть только на хороших платах.
4. Дополнительные разъемы для внутреннего подключения таких устройств, как модем, плата видеомонтажа или TV-тюнер и прочего. Если вы хотите получить приличное качество воспроизведения CD на компьютере, то для этого необходима звуковая карта с цифровым входом для подключения устройства чтения CD/DVD, который и следует использовать, так как качество звуковой части приводов CD- и DVD-ROM довольно невысоко. Обычно (хотя совсем не обязательно) в комплект поставки звуковой карты входит шнурок для подключения CD-ROM'а. К сожалению, практически всегда он аналоговый, так что вам (если карта, конечно же, имеет разъем SPDIF) придется покупать цифровой кабель отдельно. Впрочем, можно обойтись и без кабеля и соответствующего входа: можно воспользоваться возможностью некоторых CD-проигрывателей читать аудио по шине. Плохое качество звука дисководов CD/DVD хорошо подтверждается тем, что даже достаточно недорогие и ширпотребные карты декодируют цифровой звук заметно лучше, чем сами дисководы. Но при таком способе немного грузится процессор и сама шина, что по сравнению с полностью самостоятельным чтением выглядит не совсем хорошо, так что лучше все же купить более продвинутую карту с необходимым разъемом, которая сама по себе также будет звучать лучше, хоть она и будет стоить заметно дороже.
Что представляет из себя звуковая плата?
Любая звуковая плата представляет собой в конечном счете плату ЦАП/АЦП. В простейшем аналоговом электрическом виде звук выглядит как переменный сигнал (синусоида). Основное отличие реального звука состоит лишь в том, что он получается в результате наложения и взаимодействия большого числа колебаний разной частоты, фазы и амплитуды. Так возникают обертона, характеризующие, например, тембр голоса. При цифровом представлении аналогового сигнала изменение его амплитуды происходит дискретно и как бы заморожено на длительность фиксированных моментов времени, в течение которых осуществляются измерения. То есть измеренные значения описывают аналоговый (непрерывный) процесс, определяя его состояние в фиксированные моменты последовательностью чисел.
В аналого-цифровом преобразователе - АЦП - после нормирования по амплитуде аналоговый сигнал квантуется по уровню и кодируется (Воспроизведение выполняется точно так же, только в обратном направлении, поэтому-то, что относится к записи, имеет смысл и при цифро-аналоговом преобразовании). То есть каждому моменту измерения по временной шкале ставится в соответствие цифровое значение мгновенной амплитуды сигнала. Таким образом, звук теперь представляется последовательностью цифровых кодов. Очевидно, что чем короче временные промежутки между отдельными измерениями, то есть чем выше частота дискретизации (Sampling Rate), тем точнее описывается и затем воспроизводится звуковой сигнал. Не менее очевидно, что необходимая частота измерений (выборки) зависит от частотного диапазона преобразуемого сигнала.
Следует отметить, что у некоторых дешевых звуковых карт частота дискретизации при воспроизведении и при записи может быть различной: как правило, в таком случае она соответственно равна 44.1 и 22.05 KHz. Хотя если вы не собираетесь ничего записывать, то это не столь важно. Тем более что качество записывающего тракта у таких простеньких китайских поделок настолько неважно, что кроме шумов записать все равно ничего не удастся.
Разрешающая способность звуковых карт
Понятно, что преобразование аналогового сигнала в цифровой код можно произвести только с какой-либо определенной степенью точности. Под точностью, или разрешающей способностью, понимают наименьшее изменение аналогового сигнала, которое приведет к изменению цифрового кода. Это определяется разрядностью (битностью) АЦП (или ЦАП, если речь идет о воспроизведении). Так, 8-битный преобразователь может квантовать амплитуду сигнала на 256 (28) уровней, а 16-разрядный на 65536 (216) уровней, что приводит к очень заметному повышению качества. С увеличением разрядности АЦП (ЦАП) растет его динамический диапазон. Каждый бит соответствует примерно 6 Db. Звуковые карты могут иметь разрядность 8, 12, 16, а иногда и 20 бит (хотя последнее уже практически не приводит к тому, чтобы качество заметно улучшилось). Тогда 8-разрядное преобразование может обеспечить динамический диапазон 48 Db, 12-разрядное 72 Db, 16-разрядное 96 Db (соответствует CD) и 20-разрядное 120 Db. Все современные карты являются 16-битными. Однако это, конечно же, вовсе не означает, что все звуковые карты имеют "CD Quality", так как качество зависит и от многих других параметров.
В настоящее время широкое распространение получили приложения (прежде всего игры), использующие методы создания пространственного звука. Эти методы помимо простого разделения каналов и панорамирования включают в себя такие вещи, как, например, учет отражения звука от поверхностей, его поглощение различными предметами, прохождение сквозь препятствия и прочие эффекты. Как и в случае с трехмерной графикой, были созданы различные программные интерфейсы (API). Наиболее популярными являются A3D и созданный Creative EAX. В принципе, все необходимые расчеты могут выполнятся силами центрального процессора с помощью программной эмуляции, но гораздо лучше, если звуковая плата поддерживает аппаратное ускорение. Правда, сейчас карт, не совместимых с 3D-звуком, практически не осталось. Все вычисления производит расположенный на плате звуковой процессор, называемый DSP (Digital Surround Processor). От его возможностей и производительности напрямую зависит качество и точность звуковых эффектов.
Иногда можно встретить звуковые платы с многообещающими надписями на упаковке типа "Dolby Digital 5.1", "АС-3" и т. д. В доказательство справедливости этого плата имеет шесть выходов, а также прилагаемый к ней программный DVD-плейер, воспроизводящий звук на шесть колонок. И хотя нигде не сказано, что декодирование АС-3 будет осуществляться аппаратно самой картой, у покупателя вполне законно складывается именно такое впечатление. В самом деле: мощный DSP, шесть выходов, красивые надписи, да и цена таких железяк, как правило, не менее красивая... Уже можно при всем при этом рассчитывать на аппаратный декодер пространственного звука. На самом же деле таких карт не существует (а если где-то их и можно найти, то это окажется профессиональная техника с нереальной ценой), а декодирование АС-3 осуществляется поставляемым в комплекте полностью программным плейером. Также некоторые производители обещают снижение нагрузки на CPU во время воспроизведения MP3. Это тоже мало похоже на реальность, тем более что при производительности современных процессоров декодировать MP3 аппаратно не имеет абсолютно никакого смысла.
Звуковая карта может применяться не только для обработки звуков, но и для их генерации. Необходимость этого зародилась во времена первых игр с музыкальным сопровождением. Так как производительность компьютеров и объем носителей тогда не позволяли использовать готовые сэмплы, пришлось возлагать задачу на воспроизведение музыки целиком на звуковую плату. Так был создан стандарт MIDI (Musical Instrument Digital Interface), который довольно популярен и по сей день. Команды MIDI содержат не запись музыки как таковой, а ссылки на ноты, точнее их лектронный аналог. Когда карта принимает MIDI-команду, она интерпретируется ее синтезатором, и в результате мы слышим ноту. По сути звуковая карта, поддерживающая MIDI, является обычным музыкальным синтезатором. Существует множество софта как для проигрывания, так и для создания MIDI-фалов. В последнем случае обычно используется MIDI-клавиатура, по внешнему виду очень похожая на клавиатуру синтезатора.
|
Звуковая плата персонального компьютера содержит несколько аппаратных систем, связанных с производством и сбором аудиоданных, две основные аудиоподсистемы, предназначенные для цифрового «аудиозахвата», синтеза и воспроизведения музыки. Исторически подсистема синтеза и воспроизведения музыки генерирует звуковые волны одним из двух способов:
§ через внутренний ЧМ-синтезатор (FM-синтезатор);
§ проигрывая оцифрованный (sampled) звук.
Секция цифровой звукозаписи звуковой платы включает пару 16-разрядных преобразователей - цифроаналоговый (ЦАП) и аналого-цифровой (АЦП) и программируемый генератор частоты выборки, синхронизирующий преобразователи и управляемый центральный процессор. Компьютер передает оцифрованные звуковые данные к преобразователям или обратно. Частота преобразования обычно кратна (или часть от) 44.1 кГц.
Структура обычной звуковой платы
Большинство плат использует один или более каналов прямого доступа к памяти, некоторые платы также обеспечивают прямой цифровой вывод, используя оптическое или коаксиальное подключение S/PDIF (цифровой звук в стандарте Sony/Philips Digital Interface).
Генератор звука, установленный на плате, использует процессор цифровых сигналов (Digital Signal Processor - DSP), который проигрывает требуемые музыкальные ноты, объединяя их считывание из различных областей звуковой таблицы с различными скоростями, чтобы получить требуемую высоту тона. Максимальное количество доступных нот связано с мощностью DSP-процессора и называется «полифонией» платы.
DSP-процессоры используют сложные алгоритмы, чтобы создать эффекты типа реверберации, хорового звучания и запаздывания. Реверберация создает впечатление, что инструменты играют в больших концертных залах. Хор используется, чтобы создать впечатление, что несколько инструментов играют совместно, тогда как фактически есть только один. Добавление запаздывания к партии гитары, например, может дать эффект пространства и стереозвучания.
Частотная модуляция
Первой широко распространенной технологией, которая используется в звуковых платах, является частотная модуляция (ЧМ), которая была разработана в начале 1970-х годов Дж. Чоунингом (Стэнфордский университет). ЧМ-сингезатор (FM-синтезатор) производит звук, генерируя чистую синусоидальную волну (несущая) и смешивая ее со вторым сигналом (модулятор). Когда эти две формы волны близки в частоте, создается волна сложной формы. Управляя несущей и модулятором, можно создавать различные тембры, или инструменты.
Каждый голос ЧМ-синтезатора требует минимум двух генераторов сигнала, обычно называемых «операторами». Разные конструкции ЧМ-синтезатора имеют различные степени управления параметрами оператора. Сложные системы ЧМ могут использовать четыре или шесть операторов на каждый голос, и операторы могут иметь корректируемые параметры, которые позволяют настроить скорости нарастания и угасания сигнала.
Yamaha была первой компанией, которая вложила капитал в исследования по теории Чоунинга, что привело к разработке легендарного синтезатора DX7. Специалисты Yamaha скоро поняли, что смешивание более широкого диапазона несущих и модуляторов позволяет создать более сложные тембры, приводя к реалистически звучащим инструментам.
Хотя системы ЧМ были осуществлены в аналоговом исполнении на ранних клавиатурных синтезаторах, в дальнейшем выполнение синтеза ЧМ было сделано в цифровой форме. Методы синтеза ЧМ очень полезны для того, чтобы создать выразительные новые звуки. Однако если цель синтезирующей системы состоит в том, чтобы воспроизвести звук некоторого существующего инструмента, это лучше делать в цифровой форме на основе выборок сигналов, как при синтезе с использованием звуковых таблиц (WaveTable synthesis).
Табличный синтез (WaveTable synthesis)
Чтобы создать звук, звуковая таблица использует не несущие и модуляторы, а выборки звуков реальных инструментов. Выборка - цифровое представление формы звука, произведенного инструментом. Платы, использующие ISA, обычно сохраняют выборки в ROM, хотя более новые РСI-из-делия используют основную оперативную память персонального компьютера, которая загружается при запуске ОС (например, Windows) и может включать новые звуки.
В то время как все звуковые платы ЧМ звучат аналогично, платы звуковых таблиц значительно отличаются по качеству. Качество звучания инструментов включает факторы:
§ качество первоначальной записи;
§ частота, на которой выборки были записаны;
§ количество выборок, использованных для каждого инструмента;
§ методы сжатия, использованные для сохранения выборки.
Большинство инструментальных выборок записаны в стандарте
16 бит и 44.1 кГц, но многие изготовители сжимают данные так, чтобы больше выборок или инструментов можно было записать в ограниченный объем памяти. Однако сжатие часто приводит к потере динамического диапазона или качества.
Когда аудиокассета воспроизводится слишком быстро или слишком медленно, ее высота звучания меняется, и это справедливо также для цифровой звукозаписи. Проигрывание выборки на более высокой скорости, чем ее оригинал, приводит к более высокому воспроизводимому звуку, позволяя инструментам играть более нескольких октав. Однако если некоторые тембры воспроизводятся быстро, они звучат слишком слабо и тонко; аналогично, когда выборка проигрывается слишком медленно, она звучит мрачно и неестественно. Чтобы преодолеть эти эффекты, изготовители разбивают клавиатуру на несколько областей и применяют соответствующие выборки звуков инструментов в каждой из них.
Каждый инструмент звучит с различным тембром в зависимости от стиля игры. Например, при мягкой игре на фортепьяно не слышен звук молоточков, бьющих по струнам. При более интенсивной игре мало того что звук становится более очевидным, но можно заметить также и изменения тона.
Для каждого инструмента должно быть записано много выборок и их разновидностей, чтобы синтезатор точно воспроизвел этот диапазон звука, а это неизбежно требует большего количества памяти. Типичная звуковая плата может содержать до 700 инструментальных выборок в пределах ROM 4 Мбайт. Точное воспроизведение фортепьяно соло, однако, требует от 6 до 10 Мбайт данных, вот почему нет никакого сравнения между синтезируемым и реальным звуком.
Обновление звуковой таблицы не всегда означает необходимость покупать новую звуковую плату. Большинство 16-разрядных звуковых плат имеет разъем, который может соединиться с дополнительной платой звуковой таблицы (daughterboard). Качество звучания инструментов, которые такие платы обеспечивают, значительно различается, и это обычно зависит от того, какой объем памяти расположен на плате. Большинство плат содержит от 1 до 4 Мбайт выборок и предлагает целый ряд цифровых звуковых эффектов.
Коннекторы звуковой платы
В 1998 года Creative Technology был выпущен очень успешный образец звуковой платы SoundBlaster Live!, ставший в дальнейшем стандартом де-факто.
Версия Platinum 5.1 карты Creative SoundBlaster Live!, которая появилась к концу 2000 года, имела следующие гнезда и соединители:
§ аналого-цифровой выход: либо сжатый сигнал в формате Dolby АС-3 SPDIF с 6 каналами для подключения внешних цифровых устройств или динамиков цифровых систем, либо аналоговая система громкоговорителей 5.1;
§ линейный вход - соединяется с внешним устройством типа кассетного, цифрового магнитофона, плеера и пр.;
§ микрофонное гнездо - соединяется с внешним микрофоном для ввода голоса;
§ линейный выход - соединяется с динамиками или внешним усилителем для аудиовывода или наушниками;
§ соединитель джойстика/MlDI - соединяется с джойстиком или устройством MIDI и может быть настроен так, чтобы соединяться с обоими одновременно;
§ CD/SPDIF соединитель - соединяется с выводом SPDIF (цифровое аудио), расположенном на дисководе DVD или CD-ROM;
§ дополнительный аудиовход - соединяется с внутренними аудиоисточниками типа тюнера, MPEG или других подобных плат;
§ соединитель аудиоCD - соединяется с аналоговым аудиовыводом на CD-ROM или DVD-ROM, используя кабель аудиоCD;
§ соединитель автоответчика - обеспечивает монофоническую связь со стандартным голосовым модемом и передает сигналы микрофона к модему.
Схема системы The Platinum 5.1 Creative
§ а - аудиоплата;
§ б - блок Live! Drive.
Аудиорасширение (цифровой ввод-вывод) - соединяется с цифровой платой ввода-вывода (располагается в свободной нише накопителя на 5.25', выходящей на переднюю панель компьютера), иногда называемой Live!Drive. Обеспечивает следующие соединения:
§ гнездо RCA SPDIF - соединяется с устройствами цифровой звукозаписи типа цифровой ленты и мини-дисков;
§ гнездо наушников - соединяется с парой высококачественных наушников, вывод динамика отключается;
§ регулировка уровня наушников - управляет громкостью сигнала наушников;
§ второй вход (линейный/микрофонный) - соединяется с высококачественным динамическим микрофоном или аудиоисточником (электрическая гитара, цифровое аудио или мини-диск);
§ переключатель второго входа (линейный/микрофон);
§ соединители MIDI - соединяются с устройствами MIDI через кабель Mini DIN-Standard DIN;
§ инфракрасный порт (сенсор) - позволяет организовать дистанционное управление персональным компьютером;
§ вспомогательные гнезда RCA - соединяются с оборудованием бытовой электроники (видеомагнитофон, телевизор или проигрыватель компакт-дисков);
§ оптический вход-выход SPDIF - соединяется с устройствами цифровой звукозаписи типа цифровой ленты или минидисков.
Современные аудиокарты поддерживают также ряд стандартных возможностей моделирования, генерации и обработки звукового сигнала:
§ DirectX - предложенная Microsoft система команд управления позиционированием виртуального звукового источника (модификации - DirectX 3.5, 6);
§ A3D - разработанный в 1997 году NASA (National Aeronautics and Space Administration) и Aureal для использования в летных тренажерах стандарт генерации таких эффектов, как густой туман или подводные звуки. A3D2 позволяет моделировать конфигурацию помещения, в котором раздаются и распространяются звуки, вычисляя до 60 звуковых отражений (как в ангаре, так и в колодце);
§ ЕАХ (Environmental Audio Extensions), предложенная Creative Technology в 1998 году модель добавления реверберации в A3D с учетом звуковых препятствий и поглощения звуков;
§ MIDI (Musical Instrument Digital Interface), разработанный в 1980-х годов Команды по стандартному интерфейсу передаются в соответствии с MIDI-протоколом. MIDI-сообщение содержит не запись музыки как таковой, а ссылки на ноты. В частности, когда звуковая карта получает подобное сообщение, оно расшифровывается (какие ноты каких инструментов должны звучать) и отрабатывается в синтезаторе. В свою очередь, персональный компьютер может через интерфейс MIDI управлять различными «интерактивными» инструментами. В Windows MIDI-файлы могут воспроизводиться специальной программой-проигрывателем MIDI-Sequencer. В этой области синтеза звука также имеется свой стандарт. Основным является стандарт МТ-32, разработанный фирмой Roland и названный в соответствии с одноименным модулем генерации звуков. Этот стандарт также применяется в звуковых картах LAPC и определяет основные средства для управления расположением инструментов, голосов, а также для деления на инструментальные группы (клавишные, ударные и так далее).
Звуковые карты
Структура карты, основные выполняемые функции, технические характеристики.
Устройство по обработке звука именуют звуковой картой или звуковой платой, иногда звуковым адаптером, а иногда саундбластером. Хотя следует заметить, что правильнее было бы звуковые карты называть саундбластерами (а ещё точнее Sound Blaster). Звуковая плата устанавливается на материнской плате компьютера.
Компьютеры являются цифровыми; Они предпочитают работать с дискретными величинами (двоичными кодами). Чтобы работать с дискретными величинами, т.е. вводить в компьютер аналоговый звуковой сигнал и выводить из компьютера аналоговый звуковой сигнал на звуковые колонки, звуковая карта производит преобразование аналогового сигнала в сигнал двоичного кода (цифровой сигнал) и наоборот. Это основная выполняемая функция звуковой карты.
Для того чтобы понять принцип работы звуковой карты рассмотрим следующую схему.
|
Звуковой сигнал с микрофона или плеера подается на один из входов звуковой карты. Это аналоговый сигнал. Он поступает на входной микшер, который служит для смешивания сигналов, если их поступает на вход несколько. Затем сигнал с входного микшера поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), с помощью которого происходит оцифровка аналогового сигнала, т.е. преобразование его в дискретный двоичный сигнал.
Потом цифровые данные поступают в сердце звуковой платы - процессор (DSP - Digital Signal Processor). Этот процессор управляет обменом данными с компьютером через шину PCI материнской платы.
Когда центральный процессор компьютера выполняет программу записи звука, то цифровые данные поступают через шину PCI либо прямо на жесткий диск, либо в оперативную память компьютера. Присвоив этим данным имя, мы получим звуковой файл.
При воспроизведении этого звукового файла данные с жесткого диска через шину PCI поступают в сигнальный процессор звуковой платы, который направляет их на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Цифро-аналоговый преобразователь преобразует двоичный сигнал в аналоговый. Электрический сигнал, получившийся в результате преобразования, поступает на выходной микшер. Этот микшер идентичен входному и управляется при помощи той же самой программы. Сигнал с выходного микшера поступает на линейный выход звуковой карты и выход на звуковые колонки, подключив к которому колонки или наушники мы слышим звук.
На любой универсальной мультимедийной звуковой карте есть встроенный синтезатор - устройство, которое синтезирует звуки заданных частот и тембров. Он используется также для управления работой электромузыкальных инструментов на основе стандарта MIDI (например синтезатор).
MIDI стандарт(stands) для Цифрового Интерфейса Музыкальных Инструментов (Musical Instrument Digital Interface), - это стандартный протокол оборудования и программного обеспечения для возможности соединения (обмена информацией) музыкальных инструментов друг с другом. События посылаемые сквозь шину MIDI могут также сохранятся в MIDI-файлах для последующего редактирования и проигрывания.
Чтобы использовать его в качестве музыкального инструмента к MIDI-порту подключают MIDI-клавиатуру, либо автономный синтезатор, который может служить в качестве клавиатуры.
Таким образом, основные выполняемые функции звуковой карты состоят в следующем:
- преобразовывать звуковые сигналы (аналоговые сигналы), поступающие с микрофона, магнитофона и других внешних аудиоустройств в цифровую форму, что необходимо для дальнейшей обработки в компьютере;
- преобразовывать цифровые сигналы, сформированные в компьютере, в аналоговые сигналы, пригодные для воспроизведения в акустических системах;
- подвергать сигналы обработке: выделять или подавлять в сигнале те или иные частоты, создавать эффекты гулкого помещения, многократного эха (реверберация), размножения источников звука (хорус) и другие;
- синтезировать музыкальные звуки, характерные для традиционных музыкальных инструментов, и звуки инструментов, которым в природе аналогов нет;
- синтезировать человеческий голос и, вообще, произвольно заданные звуки: поезда, выстрела, дождя и т.д.;
- обеспечивать двухканальный (стерео) режим, регулировку уровня громкости по каждому из каналов в отдельности;
- обеспечивать микширование (смешивание) сигналов от нескольких источников;
- обеспечивать возможность подключения других звуковых карт, музыкальных синтезаторов, микшеров и т.п. посредством специального стандартного соединения (интерфейса MIDI).
Основные технические характеристики звуковой карты
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - зависимость амплитуды колебания на выходе звуковой карты (выход на звуковые колонки) от частоты входного аналогового сигнала при постоянной по амплитуде входного сигнала. Амплитудно-частотная характеристика показывает, как передаются отдельные частотные составляющие аналогового сигнала через звуковую плату, и позволяет оценить искажения его спектра.
Идеальная звуковая плата должна одинаково передавать все частоты от 20 до 20000 Гц. Графически это изображается в виде нижеприведенного графика.
В процессе прохождения через звуковую плату (после ряда преобразований в АЦП и ЦАП) у разных частотных составляющих изменяется их амплитуда. Характер их изменений для реальной звуковой платы можно представить нижеследующим графиком
Из графика видно, что амплитуда сигнала частоты в 2 кгц (2000 гц) при прохождении через звуковую карту стала в два раза меньше, чем амплитуда сигнала частоты в 6 кгц. В результате сложный сигнал такой как человеческий голос будет искажаться, такие искажения называются линейными.
При искажении АЧХ меняется соотношение уровней сигналов разных частот, соответственно, тембр инструментов или звуков становится другим. Отдельные инструменты и звуки будут звучать громче, чем другие, какие-то фрагменты фонограммы станут незаметными.
Наиболее заметны будут искажения, которые находятся в диапазоне от 1000 до 4500 Гц - в этой области сосредоточена наибольшая часть звуковой информации, и к тому же в этой области наш слух наиболее восприимчив. Наименее заметны перепады АЧХ в области ниже 100 Гц и выше 10 кГц. Самыми неприятными моментами являются резкие подъемы АЧХ в районе 2-3 кГц, которые делают звук неприятно резким, и в районе 7 кГц, из-за которых звучание приобретает "металлический" окрас.
Отношение сигнал/шум - представляет собой отношение значений (в децибелах) неискаженного максимального сигнала на выходе звуковой платы к уровню шумов электроники, возникающих в собственных электрических схемах платы. Так как человек воспринимает шум на разных частотах по-разному, был разработан стандарт, который учитывает раздражающий уровень шума. Чем это соотношение выше, тем звуковая система качественнее. Снижение этого параметра до 75 дБ недопустимо.
Суммарные нелинейные искажения - отражает влияние искажений, вносимых отдельными каналами усиления звука и шумов, генерируемых самой платой. Он измеряется в процентах от уровня неискаженного выходного сигнала. Устройство с уровнем нелинейных искажений более 0. 1% не может считаться качественным. Нелинейные искажения болеепроявляются в виде искажения качества воспроизводимого звука (хрипы).
Динамический диапазон. Выраженная в децибелах разность между max и min сигналом, которую плата может пропустить. В идеальной цифровой аудиосистеме динамический диапазон должен быть близок к 98 дБ.
