Тема Аудіоадаптери.

Починаючи з 1988 року звукові пристрої стають невід'ємною частиною кожного персонального комп'ютера. В процесі конкурентної боротьби був вироблений універсальний, широко підтримуваний стандарт звукового програмного і апаратного забезпечення. Звукові пристрої перетворилися з дорогих екзотичних доповнень в звичну частину системи практично будь-якої конфігурації.

У сучасних комп'ютерах апаратна підтримка звуку може бути реалізована в одній з наступних форм:

• аудіоадаптер, що поміщається в роз'єм шини PCI або ISA;

• мікросхема на системній плати, що випускається компаніями Crystal, Analog Devices, Sigmatel, ESS і др.;

• звукові пристрої, інтегровані в основний набір мікросхем системної плати, до яких відносяться найсучасніші набори мікросхем компаній Intel, SiS і VIA Technologies, створені для недорогих комп'ютерів.

Область застосування звукової плати

Мультимедійний комп'ютер, оснащений колонками і мікрофоном, володіє рядом можливостей:

• додавання стереозвуку до розважальних (ігрових) програм;

• збільшення ефективності навчальних програм (для маленьких дітей);

• додавання звукових ефектів в демонстраційні і повчальні програми;

• створення музики за допомогою апаратних і програмних засобів MIDI;

• додавання у файли звукових коментарів;

• реалізація звукових мережевих конференцій;

• додавання звукових ефектів до подій операційної системи;

• звукове відтворення тексту;

• програвання аудіокомпакт-дисків;

• програвання файлів формату mрЗ;

• програвання відеокліпів;

• відтворення DVD-фільмів;

• підтримка управління голосом.

Роз'єми звукової плати

Більшість звукових плат має однакові роз'єми. Через ці мініатюрні (1/8 дюйма) роз'єми сигнали подаються з плати на акустичні системи, навушники і входи стереосистеми; до аналогічних роз'ємів підключається мікрофон, програвач компакт-дисків і магнітофон. Колірні позначення роз'ємів кожного типу визначені в керівництві РС99 Design Guide і можуть варіюватися для різних звукових адаптерів.

• Лінійний вихід плати. Сигнал з цього роз'єму можна подати на зовнішні пристрої — акустичні системи, навушники або на вхід стереопідсилювача, за допомогою якого сигнал можна підсилити до певного рівня. У деякій звуковій платі, наприклад в Microsoft Windows Sound System, є два вихідні гнізда: одне для сигналу лівого каналу, а інше — для правого.

• Лінійний вхід плати. Цей вхідний роз'єм використовується при мікширування або запису звукового сигналу, що поступає від зовнішньої аудіосистеми на жорсткий диск.

Мал. 16.1. Основні роз'єму введення і висновку, характерні для більшості звукових адаптерів

• Роз’єм для акустичної системи і навушників. Цей роз'єм присутній не у всіх платах. Сигнали на акустичні системи подаються з того ж роз'єму (лінійного виходу), що і на вхід стереопідсилювача. Якщо на платі є два окремих вихідних роз'єми, то на тому з них, який призначений для акустичних систем і навушників, сигнал потужніший — він повинен забезпечити нормальний рівень гучності для навушників і невеликих акустичних систем. Вихідна потужність більшості звукових плат складає приблизно 4 Вт. Сигнал на лінійному виході при цьому не проходить через підсилювальний каскад, і тому якість звуку в ньому вища.

• Мікрофонний вхід, або вхід монофонічного сигналу. До цього роз'єму підключається мікрофон для запису на диск голосу або інших звуків. Запис з мікрофону є монофонічним. Для підвищення якості сигналу в багатьох звукових платах використовується автоматичне регулювання підсилення (Automatic Gain Control — AGC). Рівень вхідного сигналу при цьому підтримується постійним і оптимальним для перетворення. Для запису краще всього використовувати електродинамічний або конденсаторний мікрофон, розрахований на опір навантаження від 600 Ом до 10 кОм. У деяких дешевих звукових платах мікрофон підключається до лінійного входу.

• Роз’єм для джойстика/MIDI. Для підключення джойстика використовується 15-контактний D-подібний роз'єм. Два його контакти можна використовувати для управління пристроєм MIDI, наприклад клавішним синтезатором. (В цьому випадку необхідно придбати Y-подібний кабель). Деякі звукові плати для пристроїв MIDI мають окремий роз'єм. У деяких сучасних комп'ютерах порт для джойстика може знаходитися на системній платі або на окремій платі розширення. В цьому випадку при підключенні ігрового контроллера необхідно уточнити, який саме використовується в поточній конфігурації операційної системи.

• Роз’єм MIDI. Аудіоадаптери звичайно використовують той же порт джойстика, що і роз’єм MIDI. Два контакти в роз'ємі призначені для передачі сигналів до пристрою MIDI (наприклад, клавішному синтезатору) і від нього. В більшості випадків краще придбати окремий роз'єм MIDI у виробника аудіоадаптера, який включається в порт джойстика. Такий роз'єм має два круглі 5-контактні роз'єми DIN, використовувані для підключення пристроїв MIDI, а також роз’єм для джойстика. Оскільки сигнали для пристроїв MIDI і джойстика передаються по різних контактах, можна підключати джойстик і пристрій MIDI одночасно. Таким чином, якщо ви плануєте підключати до персонального комп'ютера зовнішні пристрої MIDI, то вам потрібен тільки цей роз'єм. А файли MIDI, одержувані з Web-серверів, можна відтворювати за допомогою внутрішнього синтезатора звукової плати.

• Внутрішній контактний роз'єм. На багатьох звукових платах є спеціальний роз'єм для підключення до внутрішнього накопичувача CD-ROM. Це дозволяє відтворювати звук з компакт-дисків через акустичні системи, підключені до звукової плати. Зверніть увагу, що цей роз'єм відрізняється від роз'єму для підключення контроллера CD-ROM до звукової плати, оскільки дані по цьому внутрішньому роз'єму не передаються на шину комп'ютера. Але навіть якщо цього роз'єму немає, ви все одно можете прослуховувати аудіокомпакт-диски через акустичну систему, під'єднавши за допомогою зовнішнього кабелю лінійний вхід звукової карти до вихідного роз'єму для навушників на приводі CD-ROM. При установці CD-ROM, CD-RW, дисковода DVD або нового звукового адаптера не забудьте з'єднати дисковод і звукову плату за допомогою внутрішнього CD-кабелю; інакше ви не зможете відтворювати музичні компакт-диски або чути звуковий супровід деяких ігор.

Додаткові роз'єми

Більшість сучасних звукових адаптерів підтримує можливості відтворення DVD, обробки звуку і т.д., а отже, мають декілька додаткових роз'ємів.

• Вхід і вихід MIDI. Такий роз'єм, не поєднаний з ігровим портом, дозволяє одночасно використовувати як джойстик, так і зовнішні пристрої MIDI.

• Вхід і вихід SPDIF (SP/DIF). Цей роз'єм (Sony/Philips Digital Interface) використовується для передачі цифрових аудіосигналів між пристроями без їх перетворення до аналогового вигляду. Деякі виробники інтерфейс SPDIF називають Dolby Digital.

Зауваження

У з'єднувачах SPDIF використовуються кабелі із стандартним роз'ємом RCA, що мають хвильовий опір, рівний 75 Ом (як і кабелі складового відеосигналу). Це дозволяє використовувати кабелі складового відеосигналу, що мають роз'єми RCA, із з'єднувачами SPDIF. Не дивлячись на те що звукові кабелі теж оснащені роз'ємами RCA, їх хвильовий опір менше, що обмежує їх використання в такій якості.

• CD SPDIF. Цей роз'єм призначений для підключення накопичувача CD-ROM до звукової плати за допомогою інтерфейсу SPDIF.

• Вхід TAD. Роз’єм для підключення модемів з підтримкою автовідповідача (Telephone Answering Device) до звукової плати.

• Цифровий вихід DIN. Цей роз'єм призначений для підключення багатоканальних цифрових акустичних систем.

• Вхід Аuх. Забезпечує підключення до звукової карти інших джерел сигналу, наприклад телетюнера.

• Вхід I2S. Дозволяє підключати до звукової карти цифровий вихід зовнішніх джерел, наприклад DVD.

Додаткові роз'єми звичайно розташовуються безпосередньо на звуковій платі або під'єднуються до зовнішнього блоку або дочірньої плати. Наприклад, Sound Blaster Live! Platinum 5.1 є пристроєм, що складається з двох частин. Сам звуковий адаптер підключається в роз'єм PCI, а додаткові з'єднувачі під'єднуються до зовнішнього комутаційного блоку LiveDrive IR, який встановлюється в невживаний відсік дисковода.

На мал. 16.3 показаний звуковий адаптер Santa Cruz компанії Voyetra Turtle Beach, що містить внутрішні роз'єми, характерні для більшої частини сучасної 3D-звуковых плати.

Мал. 16.2. Звукова плата Sound Blaster Live! Platinum 5.1, що поставляється з комунікаційним блоком LiveDrive IR

Роз’єм для накопичувача CD-ROM

У деяких застарілих моделях звукової плати використовувався контроллер накопичувача CD-ROM. Хоча інтегрований контроллер звукової плати і накопичувача CD-ROM може бути достатньо швидкодійним і полегшувати настройку засобів мультимедіа на старих комп'ютерах, але рекомендовано підключати дисковод компакт-дисків через стандартний інтерфейс EIDE або SCSI і уникати використання роз'єму для дисковода компакт-дисків на звуковій платі. Фактично всі нові комп'ютери сьогодні мають інтерфейс EIDE, а SCSI-адаптер дозволяє під'єднувати до одного і того ж інтерфейсу інші пристрої, наприклад накопичувачі на жорстких дисках, стрічкові накопичувачі і сканери. В цьому випадку значно легше знайти високоякісний програмний драйвер, що забезпечує високі експлуатаційні показники.

Драйвери звукової плати

Для більшості плати передбачаються універсальні драйвери для DOS- і Windows-програм. У операційних системах Windows 9x і Windows NT вже існують драйвери для більшості популярних звукових плат. Драйвери для інших плат можна придбати окремо. В більшості випадків драйвери створюються розробниками плати, а розповсюджуються компанією Microsoft.

Програми DOS звичайно не мають широкого вибору драйверів, але більшість ігор і інших програм підтримує адаптери Sound Blaster. Якщо купити адаптер, сумісний з платою Sound Blaster, то не повинно бути ніяких утруднень з вибором відповідного драйвера практично для всіх програм.

Мінімальні вимоги, що пред'являються до звукової плати

Заміна колишнього аудіоадаптера Sound Blaster Pro стандарту ISA звуковою платою PCI дозволило значно поліпшити робочі характеристики системи, проте для повноцінної участі в комп'ютерних баталіях вам слід звернути увагу на наступні можливості звукової плати.

• Підтримка тривимірного звуку, реализована в наборі мікросхем. Вираз "тривимірний звук" означає, що звуки, відповідні тому, що відбувається на екрані, лунають далі або ближче, за спиною або десь осторонь. Microsoft DirectX 8.0 включає підтримку тривимірного звуку, проте для цього краще використовувати аудіоадаптер з апаратно-вбудованою підтримкою тривимірного звуку. DirectX 8.0 може використовуватися разом з іншими API тривимірного звуку, до яких відносяться, наприклад, ЕАХ компанії Creative, 3D Positional Audio компанії Sensaura і технологія A3D нині не існуючої компанії Aureal.

• 3D-звукове прискорення. Звукова плата з наборами мікросхем, підтримуючими цю можливість, має достатньо низький коефіцієнт завантаження процесора, що приводить до загального збільшення швидкості ігор. Для отримання якнайкращих результатів скористайтеся наборами мікросхем, що підтримують прискорення найбільшого числа 3D-потоков; інакше при обробці тривимірного звуку центральний процесор може зіткнутися з певними труднощами, що кінець кінцем позначиться на швидкості гри.

• Ігрові порти, що підтримують ігрові контроллери з силовим зворотним зв'язком. Якщо комп'ютерні ігри недостатньо коректно працюють з контроллерами USB або ж ігрові контроллери з силовим зворотним зв'язком використовують тільки сам ігровий порт, перевірте його настройки.

Не турбуйтеся про те, що перераховані можливості можуть влетіти вам в копієчку. Сьогодні існує безліч звукових плат середнього рівня, підтримуючих, як мінімум, дві з перерахованих функцій. Нові набори мікросхем тривимірного звуку, що поставляються різними виробниками, дозволяють любителям комп'ютерних ЗD-ігор модернізувати систему відповідно до своїх побажань.

Стиснення аудіоданих

Існує дві основні області, в яких використовується стиснення звукових даних:

• використання звукових фрагментів на Web-вузлах;

• зменшення об'єму високоякісних музичних файлів.

Спеціальні програми редагування звукових файлів, наприклад RealProducer компанії Real або Microsoft Windows Media Encoder 7, дозволяють зменшувати об'єм звукових фрагментів при мінімальній втраті якості, що необхідне для їх використання в глобальній мережі.

Найпопулярніший формат звукових файлів — .mp3. Якість цих файлів наближається до якості компакт-диска, за розміром вони набагато менше звичних файлів .wav. Порівняйте самі: п'ятихвилинний звуковий файл формату .wav з якістю компакт-диска має розмір близько 50 Мбайт, тоді як такий же звуковий файл формату .mp3 — близько 4 Мбайт.

Єдиним недоліком файлів .mp3 є відсутність захисту від несанкціонованого використання, тобто будь-який охочий може вільно завантажити такий файл з Internet (благо Web-вузлів, що пропонують ці "піратські" записи, існує велика кількість). Описуваний формат файлів, не дивлячись на свої недоліки, набув досить широкого поширення, і його можна сміливо назвати наступним кроком після компакт-дисків в світі звукозапису. Багато фірм вже приступили до випуску програвачів файлів .mp3.

Файли MIDI

Другий тип аудіофайла— файл MIDI, який настільки ж відрізняється від .wav, як векторний малюнок від растру. Файли MIDI мають розширення .mid або .rmi і є повністю цифровими, містять не запис звуку, а команди, використовувані аудіоустаткуванням для його створення. Подібно тому як по командах відеоадаптери створюють зображення тривимірних об'єктів, звукова плата MIDI використовує файли MIDI, щоб синтезувати музику.

MIDI — могутня мова програмування, яка набула поширення в 80-ті роки і була розроблена спеціально для електронних музичних інструментів. Стандарт MIDI став новим словом у області електронної музики. За допомогою MIDI можна створювати, записувати, редагувати і відтворювати музичні файли на персональному комп'ютері або на MIDI-сумісному електронному музичному інструменті, підключеному до комп'ютера.

Файли MIDI, на відміну від інших типів звукових файлів, вимагають відносно невеликого об'єму дискового простору. Для запису години стереомузики, що зберігається у форматі MIDI, потрібно менше 500 Кбайт. У багатьох іграх використовується запис звуків у форматі MIDI, а не записі дискретизованого аналогового сигналу.

Файл MIDI — фактично цифрове представлення музичної партитури. Воно складене з декількох виділених каналів, кожний з яких представляє різний музичний документ або тип звуку. У кожному каналі визначаються частоти і тривалість звучання нот, які будуть програні інструментом точно так, як і нотний запис. Таким чином, файл MIDI для струнного квартету містить чотири канали, які представляють дві скрипки, альт і віолончель.

Файли MIDI не призначені для заміни звукових файлів типу .wav. Найбільший дефект технології MIDI — можливість відтворювати тільки ті звуки, які передбачені в синтезаторі. Найочевидніший недолік полягає у тому, що за допомогою файлів MIDI не можна створити голоси (якщо не брати до уваги ефект хору, передбачений в синтезаторах).

Всі три специфікації МРС, а також РС9х:, передбачають підтримку MIDI у всіх звукових платах. Стандарт General MIDI, підтримуваний більшістю звукових плат, передбачає до 16 каналів в єдиному файлі MIDI, але це не обов'язково обмежує вас 16 інструментами. Один канал може представляти звук групи інструментів; таким чином, можна синтезувати повний оркестр.

Оскільки файл MIDI складається з цифрових команд, його редагувати набагато легше, ніж звуковий файл типу .wav. Відповідне програмне забезпечення дозволяє вибирати будь-який канал MIDI, записувати ноти, а також додавати різні ефекти.

Деякі пакети програм можуть навіть виробляти запис музики у файлі MIDI, використовуючи стандартну музичну систему позначень. Композитор може записати музику безпосередньо на комп'ютері, відредагувати її при необхідності, а потім роздрукувати ноти для виконавців. Це дуже зручно для професійних музикантів, які вимушені витрачати багато часу на переписування нот.