Звуковые карты.

Звуковая карта (звуковая плата, аудиокарта; англ. sound card) — дополнительное оборудование персонального компьютера, позволяющее обрабатывать звук (выводить на акустические системы и/или записывать). На момент появления звуковые платы представляли собой отдельные карты расширения, устанавливаемые в соответствующий слот. В современных компьютерах чаще представлены в виде интегрированного в материнскую плату аппаратного кодека (согласно спецификации Intel AC'97 или Intel HD Audio).

Поскольку IBM PC проектировался не как мультимедийная машина, а инструмент для решения научных и деловых задач, звуковая карта на нём не была предусмотрена и даже не запланирована. Единственный звук, который издавал компьютер, был звук встроенного динамика, сообщавший о неисправностях. (На компьютерах фирмы Apple звук присутствовал изначально.)

 

В 1986 году в продажу поступило устройство фирмы Covox Inc. Оно присоединялось к принтерному порту IBM PC и позволяло воспроизводить монофонический цифровой звук. Пожалуй, Covox можно считать первой внешней звуковой платой. Covox был очень дёшев и прост по устройству (практически простейший резистивный ЦАП) и оставался популярным в течение 90-х годов. Появилось большое количество модификаций, в том числе — для воспроизведения стереофонического звучания.

 

В 1988 году фирма Creative Labs выпустила устройство Creative Music System (С/MS, позднее также продавалась под названием Game Blaster) на основе двух микросхем звукогенератора Philips SAA 1099, каждая из которых могла воспроизводить по 6 тонов одновременно.

Вскоре Creative выпустили карту на той же микросхеме, полностью совместимую с AdLib, но превосходящую её по качеству звучания. Эта плата стала основой стандарта Sound Blaster, который в 1991 году Microsoft включила в стандарт Multimedia PC (MPC). Однако эти карты имели ряд недостатков: искусственное звучание инструментов и большие объёмы файлов, одна минута качества AUDIO-CD занимала порядка 10 Мегабайт.

 

Одним из методов сокращения объёмов, занимаемых музыкой, является MIDI (Musical Instrument Digital Interface) — способ записи команд, посылаемых инструментам. MIDI-файл (обычно это файл с расширением mid) содержит ссылки на ноты. Когда MIDI-совместимая звуковая карта получает эту ссылку, она ищет необходимый звук в таблице (Wave Table). Стандарт General MIDI описывает около 200 звуков. Карты, поддерживающие этот стандарт, обычно имеют память, в которой хранятся звуки, либо используют для этого память компьютера. Одной из первых wavetables-карт была Gravis Ultrasound, получившая в России прозвище «Гусь» (от сокращённого названия GUS

С возрастанием мощности процессоров, постепенно стала отмирать шина ISA, на которой работали все предыдущие звуковые карты, и многие производители переключились на выпуск карты для шины PCI. В 1998 году компания Creative вновь делает широкий шаг в развитии звука и выпуском карты Sound Blaster Live!

 

Интегрированная аудиоподсистема

AC'97

 

AC'97[2] (сокращенно от англ. audio codec '97) — это стандарт для аудиокодеков, разработанный подразделением Intel Architecture Labs компании Intel в 1997 г.. AC'97 поддерживает частоту дискретизации 96 кГц при использовании 20-разрядного стерео-разрешения и 48 кГц при использовании 20-разрядного стерео для многоканальной записи и воспроизведения.

 

AC'97 состоит из встроенного в южный мост чипсета хост-контроллера и расположенного на плате аудиокодека. Хост-контроллер (он же цифровой контроллер, DC'97; англ. digit controller) отвечает за обмен цифровыми данными между системной шиной и аналоговым кодеком. Аналоговый кодек — это небольшой чип (4×4 мм, корпус TSOP, 48 выводов), который осуществляет аналогоцифровое и цифроаналоговое преобразования в режиме программной передачи или по DMA. Состоит из узла, непосредственно выполняющего преобразования — АЦП/ЦАП (аналоговоцифровой преобразователь / цифроаналоговый преобразователь; англ. analog digital converter / digital analog converter, сокр. ADC/DAC). От качества применяемого АЦП/ЦАП во многом зависит качество оцифровки и декодирования цифрового звука.

 

HD Audio

Основная статья: Intel High Definition Audio

 

HD Audio (от англ. high definition audio — звук высокой четкости) является эволюционным продолжением спецификации AC'97, предложенным компанией Intel в 2004 году, обеспечивающим воспроизведение большего количества каналов с более высоким качеством звука, чем при использовании интегрированных аудиокодеков AC'97. Аппаратные средства, основанные на HD Audio, поддерживают 24-разрядное качество звучания (до 192 кГц в стереорежиме, до 96 кГц в многоканальном режимах — до 8 каналов).

 

Формфактор кодеков и передачи информации между их элементами остался прежним. Изменилось только качество микросхем и подход к обработке звука.

 

 

Основные производители

Creative Labs,

Diamond Multimedia System, Inc.,

ESS Technology (сейчас только микросхемы ЦАП/АЦП),

KYE Systems (Genius),

M-Audio,

Turtle Beach Systems,

Yamaha Media Technology,

Прежде всего нужно четко уяснить себе, для чего звуковая карта будет использоваться. Кроме того, важно понять, какие из функций более дорогих карт вам действительно необходимы. Кстати говоря, разброс ценового диапазона звуковых карт очень велик: от 10-15 долларов за простейшие модели до нескольких тысяч и более за профессиональные системы. Внешне все выглядит очень просто: большинство компонентов реализовано в виде микросхем, впаянных в плату. На некоторых картах можно заметить несколько внутренних разъемов расширения, о которых речь пойдет ниже.

 

На внешней стороне карты расположены обычно 4 звуковых разъема типа «мини-джек» (как правило, это линейный вход, линейный выход, микрофонный вход и выход для наушников). Там же расположен 15-контактный разъем для подключения MIDI-устройств и/или джойстика (MIDI/Game Port).

 

На боковой стороне карты расположен большой разъем для подключения к шине PCI или ISA при установке в компьютер.

ЦАП/АЦП

 

Одним из основных компонентов звуковой карты является цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи (ЦАП/АЦП). Их важнейшие характеристики —” разрядность и качество фильтров. Еще не так давно 16-разрядные преобразователи считались достаточно качественными, но в настоящее время все чаще используются преобразователи с более высокой разрядностью.

 

Определение качества ЦАП/АЦП —” задача довольно сложная. Большинство музыкантов, имеющих некоторый опыт в «общении» с цифровыми устройствами, предпочитают определять качество преобразования на слух. Если же вы еще не искушены в этом, остается только ориентироваться на фирму-изготовителя. Неплохой репутацией среди музыкантов пользуются изделия компании BurrBrown. В звуковых картах часто используются ЦАП/АЦП от Crystal, которые ничем особенным не отличаются, но работают вполне сносно.

 

 

Синтезатор/Сэмплер

 

Практически на любой звуковой карте имеется встроенный звуковой модуль, управляемый с помощью MIDI. Как правило, он представляет собой FM-синтеза-тор или WT-синтезатор, причем последний сейчас встречается чаще. К тому же WT-синтезатор теперь снабжают возможностью сэмпл ирования или загрузки сэмплов с внешнего носителя.

 

Для более качественного звучания, как известно, сэмплированный «инструмент» должен содержать большее количество записанных в память звуков. Таким образом, качество звучания WT-синтезатора часто зависит от объема ПЗУ или ОЗУ звуковой карты. А если у вас есть возможность загружать «инструменты» в ОЗУ, то вы сможете создать и загрузить собственные «инструменты» или те «инструменты» из звуковых библиотек, которые вас устраивают. Здесь единственное ограничение для вас —” объем ОЗУ.

 

Очень важно, чтобы выбранная вами звуковая карта имела возможность расширения ОЗУ с помощью стандартных модулей (например, SIMM).

В последнее время у многих звуковых карт, работающих через шину PCI, появилась возможность использовать для загрузки «инструментов» оперативную память компьютера. В этом случае на саму карту ОЗУ вообще не устанавливают. Необходимо только иметь достаточное количество ОЗУ в системе (желательно не менее 64 Мбайт).

 

Более того, звуковая карта может не иметь даже собственного ПЗУ, как, например, в звуковых картах на базе DSP DREAM (Sound Track 128 Ruby и др.). Однако это ни в коей мере нельзя считать недостатком. В этот объем памяти производители «втискивают» целый набор General MIDI, а это, как вы помните, 128 инструментов плюс набор ударных. А ведь для получения только одного качественного «инструмента», имитирующего фортепианное звучание, необходимо 2-3 мегабайта памяти! Поэтому о качестве звучания «ПЗУ-шных» синтезаторов вряд ли можно говорить всерьез. Сейчас появляется новый стандарт «Загружаемые звуки» (Downloadable Sounds —” DLS). Этот стандарт определит формат универсальных звуковых банков, которые могут быть автоматически загружены в совместимые с данным форматом звуковые карты при первоначальной загрузке или перед началом воспроизведения MIDI-файла. Тогда звучание MIDI-файлов уже не будет различаться при воспроизведении на различных устройствах!

Блок эффектов

 

В современные звуковые карты обычно встраивают так называемый блок эффектов, или эффект-процессор. Он позволяет применять к общему звучанию реверберацию, «трехмерность», хорус и другие эффекты. Важным моментом здесь является возможность применения «своего» эффекта на каждый MIDI-канал в отдельности.

Разъемы расширения

 

Помимо внешних разъемов, рассмотренных выше, на звуковой карте могут быть расположены несколько внутренних разъемов расширения. Прежде всего, это разъемы для подключения стандартных или нестандартных модулей памяти. Данная память обычно используется для загрузки «инструментов» с внешних носителей.

 

На некоторых звуковых картах можно заметить специальные разъемы для подключения дочерних звуковых карт. Это особый вид звуковых карт, у которых отсутствует ЦАП/АЦП и некоторые другие компоненты. Дочерние карты подключаются к специальным разъемам «основной» звуковой карты и работают через ее преобразователи (иногда используя также другие ее компоненты). Одной из самых популярных сегодня дочерних звуковых карт является Yamaha DB50XG.

 

Обычно на звуковых картах имеется также специальный аудиовход для подключения CD-дисковода. Это позволяет прослушивать звуковые компакт-диски на CD-дисководе с помощью программ типа Универсальный проигрыватель (Media Player), входящей в комплект Windows 98.

 

Кроме того, некоторые звуковые карты допускают подключение «дочерних» цифровых интерфейсов. Например, к звуковой карте Multisound Pinnacle можно подключить специальную карту расширения (при этом получается так называемый «бутерброд» —” маленькая карта как бы лежит на большой) и, после подключения, с помощью одной из перемычек превратить гнездо микрофонного входа в цифровой вход/выход типа S/PDIF.

Звуковые карты можно условно разделить на три категории. В первую входят простейшие карты, предназначенные для чисто утилитарных целей и озвучивания простейших игр. Они имеют простенький WT-синтезатор с небольшим объемом памяти для звуков или только FM-синтезатор, а также 16-разрядный ЦАП/АЦП. Цена таких карт обычно составляет от 10 до 35 долларов.

 

Ко второй категории относятся так называемые полупрофессиональные карты. На них при желании можно работать с материалом профессионального уровня, но все же вы довольно часто будете ощущать некоторую нехватку ресурсов. Зато эти карты идеально подходят для прослушивания MIDI-музыки, звуковых MPEG-сборников, озвучивания видео и ТВ и т. д. С их помощью хорошо озвучивать современные «мощные» компьютерные игры с использованием трехмерных эффектов и других «примочек». Такие карты обычно имеют достаточно качественный синтезатор/сэмплер, блок эффектов 1,18- или 20-битный ЦАП/АЦП, могут присутствовать также специальные устройства для трехмерного позиционирования звука и пр. Стоят они приблизительно от 35 до 500 долларов.

 

Наконец, к третьей категории можно отнести профессиональные системы, ориентированные на работу со звуком, как правило, в реальном времени. Они обеспечивают «бесперебойную» многоканальную запись/воспроизведение, для чего снабжены специальными DSP (сигнальными процессорами), а также многочисленными звуковыми разъемами.

 

Карта может быть подключена к дополнительному внешнему модулю с помощью «шинного соединения». Такой модуль используется для расширения звукового интерфейса, хотя иногда в его корпус могут быть помещены также блоки цифровой обработки. Карты этого класса обычно не имеют встроенного синтезатора/сэм-плера, зато позволяют отправлять MIDI-информацию на 3-4 независимых MIDI-выхода и, таким образом, увеличить возможное количество одновременно звучащих «инструментов» до 48-64.

 

Иногда для работы с подобными системами необходимо специальное ПО. Порой бывает даже трудно сказать, приобрел ли пользователь-музыкант программу с «железом» в придачу или наоборот. Цена такой системы может на порядок превышать стоимость всех остальных компонентов компьютера, вместе взятых. По этой причине подобные системы, как правило, используются только в профессиональных студиях.