Тема 2.3 Звуковоспроизводящие системы

Профессиональные звуковые платы позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с хранящимися в нем сотнями тембров звуча­нии различных музыкальных инструментов. Звуковые файлы обычно имеют очень большие размеры.

Компоненты платы

Звуковая плата ПК содержит несколько аппаратных систем, связанных с производством и сбором аудиоданных, две основные аудиоподсистемы, предназначенные для цифрового «аудиозахва­та», синтеза и воспроизведения музыки. 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), ана­лого-цифровой (АЦП) и программируемый генератор частоты выборки, синхронизирующий преобразователи и управляемый ЦП. Компьютер передает оцифрованные звуковые данные к пре­образователям или обратно. Частота преобразования обычно кратна (или часть от) 44,1 кГц.

Большинство плат использует один или более каналов пря­мого доступа к памяти, некоторые платы также обеспечивают прямой цифровой вывод.

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.

Частотная модуляция. Первой широко распространенной технологией, которая используется в звуковых платах, была частотная модуляция (ЧМ), которая была разработана в начале 1970-х гг.

Дж. Чоунингом (Стэнфордский университет). ЧМ-синтезатор (FM-синтезатор) производит звук, генерируя чистую синусоидаль­ную волну (несущая) и смешивая ее со вторым сигналом (модуля­тор). Когда эти две формы волны близки по частоте, создается волна сложной формы. Управляя несущей и модулятором, можно создавать различно звучащие 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 Ч М могут ис­пользовать четыре или шесть операторов на каждый голос, и операторы могут иметь корректируемые параметры, которые по­зволяют настроить скорости нарастания и угасания сигнала.

Табличный синтез (Wave Table 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 1SA, обычно сохраняют выборки в ROM, хотя бо­лее новые РСI-изделия используют основную оперативную па­мять ПК, которая загружается при запуске ОС (например, Windows) и может включать новые звуки.

Основные характеристики звуковых карт:

• Количество поддерживаемых колонок;

• Максимальная разрядность и частота записи и воспроизведения звука;

• Поддержка стандартов объёмного звучания (Dolby Digital (впервые поддержка 5.1), Dolby EX (усовершенствованная Dolby Digital с поддержкой 7.1), DTS, THX, A3D, EAX);

• Соотношение «сигнал-шум» (это соотношение показывает, насколько уровень помех в звуковой плате слабее собственного звукового сигнал);

• Поддержка стандарта ASIO (данный стандарт позволяет значительно снизить задержки при долгом пути сигнала от MIDI-клавиатуры до программы секвенсора);

• Виды и количество разъёмов в минимальный набор разъёмов, которые должны быть на любой звуковой плате входят следующие:

• Аналоговые разъёмы,

• 15-штырьковый MIDI-порт,

• Цифровые входы и выходы (оптические, коаксиальные S/PDIF)

Таким образом, можно выделить три основные категории звуковых карт:

1. Универсальные звуковые платы начального уровня, т.е. платы с поддержкой от 2 до 6 (5.1) каналов звука. Как правило, отличаются низким уровнем соотношения «сигнал-шум», а так же поддержкой частоты до 48 (реже – до 96) кГц.

2. «Мультимедийные платы высшей категории (обязательна поддержка частоты в 192 кГц, наличие оптических выходов, а так же высокий уровень соотношения «сигнал-шум» (до минус 100 дБ)).

3. Профессиональные звуковые платы (для этой категории плат характерно: низкий уровень шумов (от минус 120 дБ), наличие полноценных входов-выходов для соединения компьютера с профессиональной аппаратурой, большая разрядность платы – до 24 бит, встроенный процессор эффектов).

Форматы цифрового звука

Формат	Разрядность (бит)	Частота (кГц)	Количество каналов	Величина потока данных с диска, кбит/с
MP3	16	< 48	2	32 - 320
CD	16	44,1	2	1411,2
Dolby Digital 5.1	16…24	48	6	448
DTS	20…24	48, 96	6	768
DVD-audio	24	96 (192)	6 (2)	6912 (4608)