Звуковая плата

Звуковая информация в ПЭВМ может быть сформирована из внешнего аналогового сигнала от микрофона, линейного входа с другим источником звука или цифрового сигнала, а также из внут- реннего синтеза музыки.

Чтобы сделать аналоговую информацию пригодной для обра- ботки в ПЭВМ, ее необходимо оцифровать — перевести в последо- вательность кодовых (цифровых) комбинаций, т. е. преобразовать в дискретный вид.

Теоретическую основу способа равномерной дискретизации не- прерывно представленной информации в 1933 г. заложил совет- ский акад. В. А. Котельников.

Согласно теореме Котельникова звуковой сигнал, ограничен- ный сверху частотой Г_пых, полностью определяется последователь- ностью своих значений в моменты времени Л1, отстоящие друг от друга на интервал, обратно пропорциональный 2Р_ПМХ:

2Р

тех

Преобразование звука в дискретную форму можно осущест- влять измерением в фиксированные моменты времени амплитуды звукового сигнала и квантованием ее уровня — присвоением ему однозначного цифрового кода из набора значений, ограниченного разрядностью этого кода. Количество разрядов цифрового кода на- зывается глубиной оцифровки.

Данный метод преобразования называется импульсно-кодовой мо- дуляцией — РСМ (Pulse Code Modulation). Он является в настоящее время самым распространенным при кодировании речи и музыки.

Типовые звуковые карты позволяют записывать звук с глубиной оцифровки 8 и 16 разрядов, что соответствует 256 и 65 536 различ- ным уровням сигнала. Чем больше разрядов, тем выше качество фонограммы (например, 8-разрядное кодирование обеспечивает качество звучания кассетного магнитофона, а 16-разрядное — ка- чество компакт-диска).

При кодировании звука его качество зависит и от количества из- мерений уровня акустического сигнала в единицу времени, т. е. от частоты дискретизации, которая должна быть больше 2F_max. Со- временные звуковые платы поддерживают частоты дискретизации от 8 до 48 кГц, профессиональные — до 96 кГц.

Битрейт — скорость потока данных, задаваемая при кодирова- нии. Она может изменяться от 320 до 8 кбит/с. Чем больше значе- ние битрейта, тем выше качество фонограммы и больше объем па- мяти, необходимой для ее хранения.

Оцифрованный звук обеспечивает высокое качество (достовер- ность) воспроизводимых сигналов и обладает повышенной помехо- устойчивостью, однако для хранения требует огромных затрат дис- ковой памяти ПЭВМ. Например, для хранения 1 с стереофонической аудиозаписи с глубиной оцифровки 8 бит и частотой дискретизации 44,1 кГц потребуется память объемом 88,2 Кбайт. Эта величина опре- деляется произведением значения глубины оцифровки (8 бит) на ко- личество каналов записи (стерео имеет два канала) и на частоту дис- кретизации (44,1 кГц).

Одна минута цифрового звука, записанного с максимальным ка- чеством, занимает около 10 Мбайт, поэтому аудиосигнал подверга- ется сжатию. Алгоритм сжатия основан на удалении из фонограм- мы неслышимых частот с более тщательным сохранением звуков, хорошо различаемых человеческим ухом. Существуют методы сжа- тия, которые базируются на стандартах MPEG-1, MPEG-2 и умень- шают объем компьютерного звука в десятки раз.

Звуковая плата подключается к одному из слотов PCI материн- ской платы в виде карты и выполняет все операции, обеспечиваю- щие запись, воспроизведение, синтез звука. Звук воспроизводится через наушники или колонки, для чего предусмотрены линейные выходы.

На звуковой карте или на системной плате размещается аналого- цифровой преобразователь (АЦП), в котором осуществляется пре- образование звука, представленного непрерывно изменяющимся во времени электрическим сигналом, в эквивалентные значения цифровых кодов. Для обратного преобразования цифрового сигна- ла в аналоговый служит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).

Современные звуковые платы подразделяются:

■ на звуковые, содержащие только тракты цифровой записи и воспроизведения;

■ чисто музыкальные, имеющие только музыкальный синтезатор;

■ комбинированные, объединяющие на одной плате цифровой тракт и музыкальный синтезатор.

Кроме того, в состав многих звуковых плат входят:

■ микшер — устройство смешивания сигналов от различных ис- точников;

■ модемный и игровой порты;

■ маломощный усилитель для акустической системы.

Основными характеристиками звуковых карт являются:

разрядность, частота дискретизации, количество каналов, возмож- ность работы в дуплексном режиме, способ синтеза и параметры синтезатора, поддерживаемые спецэффекты, совместимость с су- ществующими стандартами и дополнительные функциональные возможности.

На плате имеются разъемы для подключения микрофона и ли- нейного входа, что позволяет записывать звук и сохранять его на жестком диске для последующей обработки и использования. В не- которых моделях звуковых плат могут размещаться ТУ-тюнеры.