• Основные характеристики звуковых плат. Методы синтеза звука в звуковых платах. Поддерживаемые звуковые спецэффекты.

Три класса аудиокарт.

Звуковые – содержат только тракт цифровой записи/воспроизведения, соответственно, такие устройства позволяют только записывать (оцифровывать) или воспроизводить непрерывный звуковой поток.

Музыкальные – содержат только музыкальный синтезатор.

Синтезатор (synthesio, делаю) – это устройство, которое создает звук.

В настоящее время применяются два основных способа синтеза звукового сигнала: синтез на основе использования частотной модуляции (FM-синтез), а также синтез с применением таблицы волн (сэмплов) – так называемый табличный, или WT-синтез (WaveTable).

FM-синтезаторы генерируют звук при помощи одного или нескольких тон-генераторов из набора простейших волн (например, нескольких синусоид) при помощи взаимной модуляции, реализуемой такими простейшими операциями, как сложение, вычитание, умножение, деление волн и т. д. Технология частотного синтеза – очень мощный инструмент, но качество звучания зависит от качества аппаратной реализации: в первую очередь, от количества генераторов и количества параметров обработки. Частотный синтез имеет неоспоримые достоинства, например, отсутствие заранее записанного единого комплекта звуков, следовательно, ему не требуется память для их хранения. Кроме того, частотный синтез обеспечивает большое разнообразие в получаемых звуках и может гарантировать повторяемость одних и тех же тембров на различных звуковых платах, оборудованных совместимыми синтезаторами.

Недостатки частотного синтеза проявляются при его применении для имитации звука музыкальных инструментов, поскольку подобие звука музыкальных инструментов получается крайне грубым вследствие сложности создания "реальной" математической модели и реализации тонкого управления операторами.

Устройства, работающие по технологии синтеза на основе таблицы волн, хранят в своей памяти "сэмплы" – оцифрованные образцы звучания какого-либо инструмента, на основе которых создается звук. Размер и количество образцов сильно варьируются в зависимости от сложности воспроизводимого инструмента. Для изменения высоты звука достаточно воспроизвести полученный сэмпл с другой скоростью, а чтобы характер звучания оставался для данного инструмента вполне натуральным, сэмплы должны быть составлены из разных фрагментов для разных диапазонов инструмента. К достоинствам сэмплеров относится весьма точное и "почти реальное" воссоздание звучания определенного инструмента, зависящее лишь от количества и качества записанных сэмплов.

Самый существенный недостаток сэмплирующих синтезаторов – ограниченный объем памяти и, как следствие, ограничение на объем размещаемых в ней сэмплов, что сказывается на качестве синтезированного звука.

Рассмотрим основные характеристики звуковых карт.

Частота дискретизации (оцифровки) сигнала должна быть, как минимум, в два раза больше максимальной частоты входного сигнала. Современные звуковые платы поддерживают частоты дискретизации 8.0–192 кГц, что соответствует сигналам с частотами до 96 кГц.

Разрядность и динамический диапазон. Современные звуковые карты позволяют записывать звук с разрешением 8, 16 и 24 разряда, что соответствует 256, 65536 и 16.7 млн. различных уровней сигнала. Этот параметр, прежде всего, определяет во сколько раз интенсивность самого громкого звука может быть больше, чем интенсивность самого тихого. Эта величина обычно выражается в логарифмическом масштабе и измеряется в децибелах.

Отношение сигнал/шум (S/N или SNR – Signal to Noise Ratio) показывает, во сколько раз громкость сигнала больше громкости шума, возникающего в звуковой плате по различным причинам, прежде всего, в результате ошибки дискретизации.

Коэффициент нелинейных искажений (Total Harmonic Distortion, THD). Нелинейные искажения – результат неточности в восстановлении сигнала из цифрового вида в аналоговый. На вход звуковой карты подается чистый синусоидальный сигнал. На выходе устройства снимается сигнал, спектр которого представляет собой сумму синусоидальных сигналов (сумма исходной синусоиды и ее гармоник). Далее, по специальной формуле рассчитывается количественное соотношение исходного сигнала и его гармоник, полученных на выходе устройства. Это количественное соотношение и есть коэффициент нелинейных искажений (THD). Коэффициент нелинейных искажений измеряется в процентах: 1% – "грязное" звучание; 0.1% – нормальное звучание; 0.01% – чистое звучание класса Hi-Fi; 0.002% – звучание класса Hi-Fi – Hi End.