Цифровой аудиоканал ([5], с.107)

Кроме стандартного канала управления звуком – динамика ПЭВМ – фактически стандартизованными являются средства работы с аудиосигналом, имеющиеся на плате Sound Blaster фирмыCreative Lab. Состав регистров такой платы (звуковой карты) приведен в табл. 9.

Звуковые карты, обычно, имеют либо 16-разрядную шину ISAлибо 32-разрядную шинуPCI. В своем составе звуковая карта имеет цифровой канал записи-воспроизведения моно- и стереофонического сигнала, микшер, синтезатор иMIDI-порт.

Таблица 9. Назначение регистров Sound Blaster 16

Адрес	Чтение/ Запись	Назначение
SB+0	Чт	Регистр состояния музыкального ЧМ синтезатора
SB+0	Зп	Регистр адреса музыкального ЧМ синтезатора
SB+1	Зп	Регистр данных музыкального ЧМ синтезатора
SB+2	Зп	Дополнительный регистр адреса музыкального ЧМ синтезатора
SB+3	Зп	Дополнительный регистр данных музыкального ЧМ синтезатора
SB+4	Зп	Микшер, регистр адреса установки ввода/вывода
SB+5	Чт/Зп	Микшер, регистр данных установки ввода/вывода
SB+6	Зп	Сброс процессора обработки сигналов (DSP)
SB+8	Зп	Регистр адреса музыкального ЧМ синтезатора
SB+9	Зп	Регистр данных музыкального ЧМ синтезатора
SB+0Ah	Чт	Данные чтения процессора обработки сигналов
SB+0Bh	Зп	Данные для записи или команда процессора обработки сигналов
SB+0Ch	Чт	Состояние буфера записи процессора обработки сигналов
SB+0Dh	Чт	Сброс прерывания таймера процессора обработки сигналов
SB+0Eh	Чт	Состояние доступности данных процессора обработки сигналов
SB+0Fh	Чт	Сброс прерывания 16-битного
SB+10h ...13h		Зарезервировано
MPU+0	Чт/Зп	Данные MPU-401
MPU+1	Чт	Состояние MPU-401
MPU+2	Зп	Адрес MPU-401

Цифровой аудиоканал обеспечивает возможность моно- и стереофонической записи и воспроизведения аудиофайлов с уровнем качества от кассетного магнитофона до аудио-CD.Запись производится оцифровкой (аналого-цифровым преобразованием) выборок мгновенного значения сигнала с частотой дискретизации 6 – 192 КГц. Разрядность используемых АЦП и ЦАП варьируется от 8 до 32 бит.

Оцифрованный звук может храниться в файлах, для которых обычно используется расширение .wav(отwave – волна). Размер файла зависит от длительности записи, разрядности преобразования, частоты квантования (снятия отсчетов) и количества записанных каналов (моно или стерео). Существуют специальные программы редакторы таких (и других видов) звуковых файлов, например,CoolEdit, позволяющие выполнять различные их преобразования.

В ряде случаев схемы имеют встроенные средства компрессии сигнала, тогда в цифровом виде сохраняются не значения выборок, а специальным образом обработанные значения, например, разности величин соседних выборок, что существенно сокращает объем памяти для хранения цифровой записи. (Компрессия аудиосигнала применяется, например, в кодеках MPEGи голосовых модемах. На стандартных аудио-CD компрессия не применяется.

Для передачи данных по шине в цифровой аудиоканал и обратно

• в звуковых картах, подключаемых к шине ISA,используются каналы прямого доступа,

• а в картах, подключаемых к шине PCI, где понятия прямого доступа уже нет, используются либо непосредственно возможности шиныPCIлибо специальные механизмы, обеспечивающие на некоторый переходный период совместимость сSound Blaster 16.

Структурная схема звуковой карты представлена на рис.8.

Назначение основных блоков карты следующее.

Микшерс программным управлением обеспечивает регулировку уровня входных и выходных сигналов, иногда, регулировку тембров по высоким и низким частотам (или эквалайзер). Микшер позволяет смешивать входные сигналы от нескольких источников (микрофона,CD, внешнего входа, синтезатора).

Синтезаторобеспечивает имитацию звучания музыкальных инструментов и воспроизведение различных звуков. Известны различные методы синтеза звуков, но в звуковых картах, в основном, используют два: частотный и волновой.

Частотную модуляцию реализует синтезатор FM (Frequency Modulated Music Synthesizer), который имеет несколько каналов (голосов). Каждый канал содержит два или более синусоидальных генератора (вместе называемые оператором), один из которых генерирует несущую частоту, а другой (другие) модулирует эту несущую огибающей, имеющей соответствующую синтезируемому звуку форму. Однако, при небольшом числе операторов частотный синтезатор обеспечивает невысокое качество.

FM-синтезаторы хороши для создания необычных, “компьютерных ” звуков, но не для естественных звуков.

Для имитации звуков естественных музыкальных инструментов более пригоден метод синтеза, основанный на воспроизведении предварительно записанных образцов - сэмплов (samples) звуков. Синтезаторы, построенные на этом принципе, называютсяWT-синтезаторами (Wave Table), поскольку у них имеется память, в которой хранятся волновые таблицы – оцифрованные образцы звуков различных инструментов. При синтезе звука такой синтезатор извлекает из памяти подходящий образец и воспроизводит его с соответствующими параметрами.

Для подключения внешних MIDI-устройств звуковые карты имеют портMIDI (Musical Instrument Digital Interface), выведенный на контакты 12 и 15 разъема игрового адаптера. ОбычноMIDI-порт эмулирует приемо-передатчик контроллераMPU-401, использующий два адреса (порта) ввода-вывода и прерывание.

(MPU-401 – первый контроллер, обеспечивавшийMIDI-интерфейс для звуковых карт. Изготовлен фирмойRoland.)

Для создания специальных эффектов (хор, реверберация, эхо и т.п.) на более сложных звуковых картах применяют процессоры обработки сигналов DSP (Data Signal Processor).

Звуковая карта имеет набор разъемов, выведенных на заднюю панель или внутрь корпуса системного блока., для подключения внешних аналоговых сигналов. Входные – микрофон, линейный вход, CD-ROM (внутри корпуса); выходные – линейный выход, выход на колонки или наушники. Некоторые карты имеют цифровой вход для подключенияCD-ROM.

Встроенный усилитель имеет мощность до 4 вт, хотя некоторые звуковые карты обеспечивают мощность, достаточную только для подключения наушников.