Какие основные характеристики современных звуковых карт. Всё о звуковых картах

Для того чтобы насладиться всеми преимуществами видео высокого разрешения и самыми современными компьютерными играми, необходимы как производительный процессор, так и мощный графический адаптер. Однако очень часто пользователи забывают, что для полного погружения в атмосферу требуется еще и качественный многоканальный звук. При этом кодеки, драйвера и встроенная звуковая плата мало помогут в подобном деле. Необходимо серьезное устройство. В статье будет описано, как выбрать звуковую карту. Полезные советы при выборе также не останутся без внимания.

Встроенные чипы

Звуковые устройства, распаянные непосредственно на плате системной карты, неспособны конкурировать с дискретной аппаратурой. Прежде всего кодек, установленный на материнской плате, во время своей работы активно использует ресурсы процессора, что на несколько процентов снижает общую производительность.

Бывает, что встроенная звуковая карта располагается в непосредственной близости к высокоамперным линиям питания. Электромагнитное поле, создаваемое ими, приводит к увеличению помех и наводок. Архитектура встроенной аппаратуры упрощена до максимума.

Как выбрать звуковую карту для компьютера?

Существует множество аппаратных средств для вывода звука, все их можно условно разделить на два типа: музыкальные карты и мультимедийные.

Первая группа используется для записи, воспроизведения и обработки звуковой информации. Это делает их узконаправленными, а предназначаются такие устройства главным образом для музыкантов. Они могут устанавливаться как внутрь системного блока, так и подключаться к USB-разъему. Цена аппаратуры такого типа высока.

Мультимедийные звуковые карты подойдут более широкому кругу пользователей. Они идеально подойдут как для стереосистем, так и для акустики с пятью и семью каналами. Кодеки уже встроены в звуковую карту и не требуют дополнительной настройки; кроме того, помимо кодеков на устройстве установлен свой процессор, что благоприятно сказывается на производительности компьютера.

Основные характеристики

Для того чтобы выбрать звуковую карту для компьютера, необходимо обязательно ознакомиться с основными характеристиками устройства. Прежде всего на плату устанавливается Главная его задача - обработка цифрового сигнала и создание его аналогового эквивалента. Этот аппарат по сути является мозгом аудиокарты.

Параметры ЦАП

Как выбрать звуковую карту для компьютера, какими характеристиками должен обладать ЦАП? Почти всегда достаточно ЦАП, разрядность которого составляет 16 Бит, а максимальная частота дискретизации - 48 КГц. Последняя цифра указывает на то, как часто преобразователь считывает сигнал во время записи или воспроизведения.

Считается, что этот параметр должен в два раза превышать который будет воспроизведен. По этой теории можно сказать, что почти для любой записи достаточно и 44,1 КГц; этот уровень превышает порог частот, слышимых человеком, в два раза. Однако тесты показывают, что правило не всегда выполняется так, как записано на бумаге, а значит, имеет смысл выбирать устройство с большей частотой дискретизации для большей точности звука.

Маркетинговые уловки

Надо сказать, что цифры, написанные в рекламных проспектах, не всегда правдивы, зачастую они сильно преувеличены. К примеру, карта с заявленной частотой дискретизации 98 КГц может намного хуже звучать, чем аппарат с более скромными цифрами. "Как правильно выбрать звуковую карту, если нельзя верить характеристикам?" - спросит пользователь. При изучении техники обратите внимание на фирму, которая изготовила ЦАП. Лучшими считаются Ti-Burr Brown, Wolfson, Texas Instruments.

Кроме производителя, стоит узнать и порядковый номер ЦАП. Он указывает на "продвинутость" модели. То есть чем больше цифра, тем современнее разработка. Проверить кодовое имя чипа можно только на сайте производителя.

Если на аудиоплате установлено несколько желательно, чтобы все они были одинаковыми. Нередко для центральных каналов используется качественный ЦАП, а для окружающих - недорогой. Это снижает не только цену конечного аппарата, но и качество многоканального звука.

EAX

До того как выбрать звуковую карту компьютера, поинтересуйтесь, поддерживает ли "железо" технологию EAX. Кроме того, обязательно уточните, какая версия используется. На сегодняшний день самая старшая - 5.0.

Если говорить простыми словами, EAX - технология «аудиопозиционирования». Ближайший аналог - DirectSound3D. Она управляет координатами источника аудиосигналов в трехмерном пространстве. В компьютерных играх эта система используется наиболее часто, с её помощью в игру добавляются эффекты, создающие иллюзию отдаленности источника звука и его расположения относительно слушателя (слева, справа, сзади).

К уже сказанному нужно добавить, что EAX эмулирует отражения и реверберации. Это дает пользователю ощущение параметров игрового мира. Для открытого мира, тесной комнаты и пустого многоэтажного здания характер одной и той же аудиозаписи будет отличаться.

ASIO

ASIO - протокол, используемый для передачи звуковой информации с минимальными задержками. Запись в специальных приложениях почти невозможна, если ASIO не поддерживает звуковая карта для компьютера. Как выбрать лучший вариант?

Для музыкантов наличие этой технологии обязательно. Если же компьютер используется не в качестве студии звукозаписи, а как мультимедийный комбайн, ASIO можно считать необязательной функцией.

Midi-интерфейс

Если пользователь собирается писать аранжировки, то чем в таком случае должна обладать звуковая карта для компьютера, как выбрать подходящее устройство? Важная особенность аудиоплат - наличие midi-входов и выходов. При помощи них выполняется подключение синтезаторов и музыкальных клавиатур.

С помощью такого интерфейса в звуковое устройство подается не аналоговый сигнал, а информация о том, какая клавиша нажата, до конца ли она опущена, с какой силой и скоростью на нее нажал пользователь. Все данные передаются в программу, а программа уже проигрывает звук. Причем возможности этих программ огромны. Можно использовать те, которые эмулируют настоящие инструменты (например, пианино, гитара, барабаны), а можно создать свой неповторимый и ни на что не похожий пресет.

Фантомное питание

Если подразумевается использование конденсаторного следует знать, что с такой аппаратурой может работать не каждая звуковая карта для компьютера. Как выбрать подходящее устройство? Все просто - поинтересуйтесь о наличии фантомного питания на аудиоплате. Помните, что динамические микрофоны требуют как раз отсутствия этого элемента! Фантомное питание может вывести их из строя.

Инструментальный и линейный входы

Если вы собираетесь установить в свой компьютер аудиоплату для записи электрогитары, на ней обязательно должен быть инструментальный вход (другое название - высокоомный).

Уровень его сопротивления достаточно высок (около 1 мегаОм), что создает возможность без потерь передавать сигнал от инструмента к компьютеру. Если же подключить гитару к обычному входу, потеряется значительная часть обертонов и низких частот, что сделает звук глухим. В таком случае будет записан не звонкий красивый звук, а глухой звук с потерей низких частот. В качестве разъема зачастую используется большой микрофонный джек.

Линейный вход (Line In) необходим для подключения к аудиоплате различных стереоустройств Обычно для каждого канала используется свой разъем. Подключить к нему гитару или микрофон не получится, громкость записи в таком случае получится очень тихой.

Встроенный предусилитель

Предусилитель - еще один модуль, которым может быть снабжена звуковая карта для компьютера. Как выбрать походящую и какая подойдет лучше - с ним или без него?

Для начала следует разобраться, что такое предусилитель. Амплитуда сигнала, который идет от микрофона ко входу, очень низкая. Для записи приходится усиливать его, а затем стабилизировать громкость. Именно эта функция и возложена на предусилитель. Не все аудиоплаты имеют его в наличии. Даже если на устройстве имеется вход для микрофона, предусилителя там может и не быть. Тогда его работой занимается программное обеспечение. Однако в этом случае увеличивается амплитуда не только полезного сигнала, но и шумов с наводками.

Выбираем звуковую карту для ПК: обязателен ли предусилитель?

Для музыкантов или дикторов наличие предусилителя будет хорошим бонусом. Но не обошлось в этом случае и без ложки дегтя. Качество встроенных усилителей почти всегда довольно скромное, цена же из-за такого встроенного элемента поднимается значительно. Надо сказать, что добавить дополнительное устройство подобного типа можно всегда, поэтому записывать его в список обязательных не стоит.

Заключение

Так как выбрать звуковую карту, не тратя времени, невозможно, придется ознакомиться с большим количеством предложений от разных магазинов компьютерной техники. Конечно, если у вас нет желания изучать цифры, можно пойти иным путем - сравнением. Для этого нужно прослушать одну и ту же аудиозапись на разных устройствах. В этом случае подходящим станет то, которое звучит наиболее приятно.

Помните, что аудиоплата - только часть системы воспроизведения звука. Также необходим качественный усилитель и добротные колонки. Без них все усилия, направленные на подбор аппаратуры, будут напрасны.

Звук на нашем компьютере уже сейчас стал совершенной необходимостью. Если 10-15 лет назад встретить ПК со звуковой платой было редкостью, так как они стоили в целом очень дорого и люди экономили как могли, то сейчас наоборот устройство без звука – неполноценное и неудобное к использованию. И неудивительно – ведь столько всего в нашей кибернетической жизни теперь зависит от звука! Фильмы, игры, да даже звуковые оповещения на большом количестве сайтов и в самих операционных системах. Куда тут уж без звуковой карты?

Однако сейчас есть столько разнообразных вариантов, что возникает проблема – а какая карточка будет лучше? Какую нужно купить и поставить, чтобы было максимально удобно? Ведь есть как дешевые и с не самым лучшим, но сносным звуком, так и дорогущие специально для музыкантов. Следует подумать и хорошенько разобраться в вопросе.

Какие бывают звуковые платы?

При покупке стоит сначала сориентироваться, какая именно карточка вам нужна. Поскольку при выборе можно наткнуться на различные форм-факторы. И тут уже нужно знать – есть ли куда её устанавливать в вашем ПК или же нет и надо будет покупать карту с разъёмом под USB. Итак, звуковые платы бывают трёх типов:

Такая карточка должна быть установлена непосредственно в разъём на материнской плате. Она не занимает места и наиболее удобна – её будет проблематично чем-то зацепить или сломать. Однако даже при таком позиционировании возможно возникновение помех.

Внутренняя часть аналогично первому устройству должна быть вставлена в специальный разъём на материнской плате внутри корпуса. Однако при этом она соединяется со внешним блоком, через который наиболее удобно управлять возможностями звуковой карты. Благодаря этому блоку карта не имеет помех.

Они не устанавливаются внутрь корпуса компьютера, а выносятся наружу. Подсоединять их необходимо при помощи специального кабеля. Такие карточки не обладает помехами. Очень часто их покупают для подключения к ноутбукам, поскольку другие туда просто не устанавливаются.

Тип подключения звуковой платы

Напрямую соотносится с выбранным типом карточки. Внешняя и внутренняя карты радикально отличаются способом подключения к ПК, однако даже в одном классе встречаются разные разъёмы. Так что перед покупкой желательно узнать, какой именно слот на материнской плате (в случае стационарного ПК) или на корпусе устройства будет отведён под звуковую плату.

Наиболее часто встречающиеся варианты – это:

• PCI – самый распространённый стандартный вход, встречается в стационарных компьютерах.
• PCI-E (Express) – улучшенная его версия, которая куда быстрее предыдущей.
• PCMCIA (PC-Card) – разъём в ноутбуке, к которому можно подключать разнообразные периферийные устройства.
• ExpressCard – улучшенная версия ноутбучного разъёма, данные передаются через него куда быстрее.
• USB – простейшее подключение для внешней звуковой карты, которое можно использовать как со стационарным компьютером, так и с ноутбуком.
• IEEE 1394 – сделан специально для подключения внешней звуковой карты. Оптимален, поскольку данные будут передаваться максимально быстро (если сравнивать с USB).

На что опираться при выборе звуковой карты?

Начать следует с того, чтобы выбрать аудиозапись, при помощи которой карта будет проверяться. Музыкальные специалисты рекомендуют для проверки применять классические записи в высоком качестве, однако это зависит от предпочтения пользователя. Однако одного анализа на слух маловато, необходимо знать дополнительно некоторые параметры, на которые следует опираться при выборе:

• Соотношение сигнала и шума (signal/noise ratio). Измеряется в децибелах и определяет, как будут соотноситься мощности сигналов и шумов на входе/выходе устройства. Важно помнить одну зависимость – чем выше количество децибел, тем ниже будет уровень шумов в итоге.
• Коэффициент нелинейных искажений. При покупке карты необходимо выбрать такую, у которой этот параметр будет как можно меньше. В идеале – не более одной сотой процента. Этот процент показывает, как сильно будет ухудшен сигнал во время его восстановления.
• Частота дискретизации. Желательно, чтобы карта выдавала не меньше строго определенного параметра для музыки и фильмов, иначе качество будет достаточно плохим. Нужно не менее 44,1 кГц для музыки и 192 кГц для фильма.
• Многоканальный звук. Самым современным стандартом считается звуковая схема 7.1, обеспечивающая наиболее полное и многогранное звучание в музыке, фильмах и играх. Однако далеко не все колонки и наушники поддерживают её, как и предыдущую версию 5.1.
• Разрядность карты. Должна быть не менее 20 бит, поскольку в противном случае качество звука будет не самым лучшим.
• Собственная память. Желательно не менее 4 Мбайт, чего будет вполне достаточно.
  Наличие поддержки таких технологий, как Dolby Digital, DTS Digital Surround, EAX Advanced HD. Эти технологии очень желательны для тех, кто любит смотреть фильмы с эффектом звукового присутствия и играть в современные компьютерные игры.

Очень важно помнить следующее – при покупке высококачественной звуковой карты никогда нельзя экономить на качестве колонок или наушников! Звуковая плата премиум-класса – ещё не гарант того, что звук будет таким же хорошим, как в мечтах пользователя. Для этого нужна ещё и достаточная в целом, а также хорошее устройство вывода этого звука. Никогда и ни при каких условиях колонки из перехода за 200 рублей и наушники-вкладыши оттуда же не смогут раскрыть потенциал хорошей карты.

Существует несколько различных звуковых схем, обеспечивающих качество звучания. В идеале хорошее соотношение колонок, сабвуфера и звуковой схемы обеспечит превосходный объёмный звук.

Итак, звуковая схема обычно отображается в виде двух цифр. Всего существует их несколько: 2, 2.1, 4.0, 4.1, 5.1, 6.1, 7.1. Этот цифровой код из двух символов прост и понятен. Первая циферка обозначает, сколько всего колонок в сумме можно подключить к устройству, а вторая – сколько сабвуферов. Если правильно расставить колонки вокруг себя и настроить их звук – результат будет просто великолепным. Некоторые дорогие наушники способны поддерживать современные звуковые схемы, но стоят они соответствующе и содержат в себе кучу динамиков.

Максимальное количество разъёмов никогда не помешает, поскольку неизвестно, что с этой карточкой будет в дальнейшем.

Однако всегда следует опираться на необходимый минимум. Без него работать со звуком может быть несколько проблематично. Как правило, карта содержит следующие входы/выходы:

• Разъём для подключения к устройству, с которым оно будет использоваться – основной, поскольку без него работа аудиокарты невозможна.
• Выходы для динамиков и сабвуфера – бывают передние и задние. Сабвуферу и центральному каналу выделяется отдельный разъём.
• Выход для микрофона – очень полезно, если будет производиться звукозапись, или же вы просто любите .
• Выход для наушников – как правило, вместо него используется выход для динамиков, но желательно иметь отдельный.
• Линейный выход – через него можно подключать какое-либо звуковое оборудование, что полезно для людей, занимающихся музыкой.
• Оптический выход S/PDIF – через него можно передавать многоканальный звук на внешний усилитель.

С проблемой выбора звуковой карты сталкивался практически любой начинающий музыкант. Давно прошли те годы, когда звуковая карта была у всех одинаковая – Sound Blaster! На сегодняшний день ассортимент оборудования просто огромен, однако выбрать из этого многообразия нужный вариант звуковой карты – задача не из лёгких.

Немного истории.

Раньше отдельной звуковой карты в большинстве компьютеров не было, и многие даже не задумывались о выводе звука из ПК. Другие могли купить единственную представленную на рынке в те далекие годы модель – тот самый SB от фирмы Creative. И карта выглядела действительно как карта.

Прошли годы, и теперь звуковые карты похожи на коробочки различных размеров с кучей разных «крутилок-вертелок», которые для неискушенного пользователя выглядят практически одинаково.

Сегодня мы научимся разбираться в этом многообразии, подбирать оборудование применительно к вашим задачам, покупать то, что вам действительно нужно.

Виды звуковых карт

Давайте разделим звуковые карты на условные категории (так нам будет легче в них разобраться), разберем, для кого предназначена каждая группа и каким основным функционалом она обладает. Это поможет нам определить, какое оборудование нужно для выполнения именно тех задач, которые вы себе ставите.

1. Начнем, пожалуй, с самой простой категории звуковых карт. Это устройства, предназначенные для замены встроенной в материнскую плату ЗК в ноутбуках и персональных компьютерах. Обычно они имеют довольно небольшой корпус, часто неотключаемый провод USB. Основная задача этих устройств – вывести звук из компьютера. Опционально присутствует возможность подключения микрофона/гитары, наушников. Качество этих устройств далеко от профессионального, но и пресловутый АС97 они превосходят.

Такие устройства помогут, если в ноутбуке вдруг вышла из строя звуковая карта либо если вам необходимо выводить звук на внешнее устройство с качеством и задержками, превосходящими тот же RealTek.

Примерами таких звуковых карт могут быть карты серии UCA от Behringer, U24XL и UGM96 от ESI.

Внешняя звуковая карта для компьютера BEHRINGER UCA222

2. Следующая категория размером крупнее и функционалом шире. Эти Ззвуковые карты уже имеют на борту микрофонный предусилитель (часто с фантомным питанием), высокоомный вход для гитары, разъем для наушников. Могут обеспечить Direct Monitoring и т. д. Тем не менее это все еще портативные устройства, которые можно брать с собой, например, в парк, чтобы музицировать на открытом воздухе. Внешнего питания им не нужно, а функционала с лихвой хватает для большинства электронных музыкантов, начинающих рэперов и независимых композиторов. Так же эта группа устройств будет интересна блогерам Youtube, ведь большинству из них вряд ли нужно подключить больше одного микрофона. Качество преобразователей этих устройств на ступеньку выше, а наличие микрофонного предусилителя с фантомным питанием позволит добиться более прозрачного звучания вокала, более разборчивой записи речи.

На фото – звуковая карта Steinberg UR12 для подключения одного микрофона

3. Третья обширная категория состоит из двухканальных устройств, которые в стандартной комплектации имеют 2 входа и 2 выхода. В этой группе есть как бюджетные, так и значительно более дорогие звуковые карты. По факту от предыдущей группы они отличаются незначительно. Наличие двух полноценных входов (часто на комбинированных разъёмах) позволяет писать одновременно 2 микрофона, либо 2 гитары, либо синтезатор/пианино в стерео. Некоторые устройства этой группы имеют не 2, а 4 выхода, что позволяет подключить в небольшой студии 2 пары мониторов либо отдать звук на внешний эффект-процессор. Также интересны устройства, имеющие в качестве дополнительных цифровые разъемы S/P-DIF, которые можно использовать для подключения внешних устройств, исключая преобразование в аналог.

M-audio M-Track, Focusrite Scarlett 2i2/2i4, Behringer UMC202/UMC204, Steinberg UR22/UR242, Roland Duo/Quad-capture – популярные и любимые многими устройства, которые отлично подойдут для небольшой домашней студии либо музыкантам, которым необходимо писать 2 канала по входу одновременно.

На фото – небольшая домашняя студия звукозаписи

4. Мы подошли к самой функциональной, самой мощной категории ЗК. Это многоканальные интерфейсы, чаще всего выполненные в рековом или полурековом корпусе, с кучей различных кнопочек, лампочек, крутилочек и издалека похожие на пульт управления самолетом.

В этой категории есть как бюджетные устройства, например, Behringer FCA1616, M-audio M-Track Quad, Tascam US 4*4/US 16*08, Focusrite Scarlett 18i8, Presonus audiobox 1818vsl, так и профессиональные звуковые интерфейсы фирм RME, Universal Audio, Avid, Prism sound, позволяющие писать около 12–30 каналов одновременно. Стоимость такого оборудования может достигать сотен тысяч рублей, поэтому эти устройства в основном выбирают профстудии. Устройства этого класса оборудованы высококачественными микрофонными предусилителями, обеспечивающими прозрачное и нейтральное звучание. Для таких устройств характерна низкая задержка при работе с аудио. Если вы профессионально занимаетесь музыкой, если вам необходимо писать живую ударную установку, хор, ансамбль – эти устройства именно для вас.

Профессиональная звуковая карта TASCAM US 16 x 08

Дополнительные функции.

После того как мы разобрались с группами устройств, давайте рассмотрим, какие у них могут быть дополнительные функции, наличие или отсутствие которых поможет вам определиться с выбором интерфейса:

Не все устройства оснащаются микрофонными предусилителями с фантомным питанием, поэтому если вы предполагаете использование конденсаторного микрофона, наличие такого предусилителя просто необходимо;

Не все устройства оборудуются инструментальным входом, если вы пишете только вокал, если вы видеоблогер или исполнитель рэп-музыки, вам это может быть неважно. Гитаристам же этот вход жизненно необходим;

Некоторые устройства могут обладать не одним, а двумя выходами для наушников, что будет очень полезным при записи вокала.

Для некоторых музыкантов могут быть очень полезны устройства со встроенным DSP-процессором. Этот процессор позволит применять некоторые эффекты без подключения внешнего процессора. Список возможных эффектов обычно ограничивается парой реверов, компрессором и эквалайзером, но и этого бывает достаточно.

Отдельно хотелось бы отметить устройства Universal Audio Apollo, имеющие на своем борту до четырех DSP-процессоров, с возможностью использования различных плагинов. В магазине UA можно приобрести качественные ревербераторы, эквалайзеры, компрессоры, эмуляторы ленты и другие эффект-процессоры. Работают они на этих картах практически без задержки, позволяя обогатить звучание вашего произведения.

Аудиоинтерфейс Apollo 8 Thunderbolt 2

В заключение.

Обобщая вышесказанное, при выборе интерфейса необходимо определиться со следующими параметрами:

Количество входов/выходов. Нужно вам писать себя любимого или хор?
- Их конфигурация. Пишем конденсаторный микрофон, гитару или все вместе?
- Наличие раздельных регуляторов основного микса и наушников.
- Наличие нескольких выходов для наушников.
- Наличие цифровых входов/выходов, MIDI-интерфейса, S/PDIF, ADAT.
- Возможность работы без блока питания.
- Наличие DSP-процессора.
- Удобные драйверы, дополнительное программное обеспечение.

Ответив на эти вопросы, вы сможете с легкостью выбрать звуковую карту, которая максимально подходит под ваши требования, имеет весь необходимый функционал на текущий момент и, может быть, даже имеет некоторый запас на будущее.

С самого появления звуковых карт их классифицировали по возможности воспроизводить звук, записанный в цифровом виде и по возможности синтезировать его.

В соответствии с этим различают как минимум три класса аудиокарт.

Звуковые – содержат только тракт цифровой записи/воспроизведения, соответственно, такие устройства позволяют только записывать (оцифровывать) или воспроизводить непрерывный звуковой поток. Работа по запоминанию записываемого и подготовке воспроизводимого потока возлагается либо на программное обеспечение, либо на встроенный в звуковую карту сигнальный процессор.

Музыкальные – содержат только музыкальный синтезатор. Такие устройства ориентированы, прежде всего, на генерацию музыкальных звуков, которые создаются параметрически (генераторами гармонических сигналов), либо путем воспроизведения заранее записанного набора эталонных звуков.

Очевидно, что ни тот, ни другой класс звуковых карт в полной мере не соответствует современным требованиям, к ним предъявляемым: последние в большинстве случаев относятся к классу комбинированных (звуко-музыкальных) устройств, которые сочетают в себе функции первых двух классов звуковых карт.

Синтезатор (synthesio, делаю) – это устройство, которое создает звук. В терминологии компьютерных звуковых карт синтезатором является та часть звуковой карты, которая ответственна за генерирование звуков и музыки.

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).

С учетом этого синтезаторы делятся на два класса: собственно синтезирующие, работающие по технологии FM-синтеза, и сэмплирующие, работающие по технологии 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. В компьютерных звуковых картах были распространены FM-синтезаторы класса OPL-2 с двумя "операторами" ("оператор" – генератор, снабженный схемой управления частотой и амплитудой сигнала), а также класса OPL-3 с четырьмя "операторами".

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. При помощи частотного синтеза можно смоделировать практически любой звук – необходимо лишь точное математическое описание и достаточное количество "операторов".

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. Например, для воспроизведения более или менее реалистичного звука фортепиано или ксилофона требуется в несколько раз меньший объем сэмплов, чем для струнных инструментов, но и он составляет несколько мегабайт. В зависимости от возможностей синтезатора можно использовать сэмплы не всего спектра звучания инструмента, а лишь записать выборочные ноты или вообще только начало и конец звука плюс небольшую "среднюю" часть, которая затем будет циклически проигрываться в течение определенного времени. 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. При соответствующих объемах и качестве создания сэмплов вместе с изощренными алгоритмами обработки можно добиться практически 100% естественности звука. Самый существенный недостаток сэмплирующих синтезаторов – ограниченный объем памяти и, как следствие, ограничение на объем размещаемых в ней сэмплов, что сказывается на качестве синтезированного звука.

Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую карту, например, от MIDI-устройств (Musical Instruments Digital Interface).

MIDI – это общепринятая спецификация, связанная с организацией цифрового интерфейса для музыкальных устройств, включающая в себя стандарт на аппаратную и программную части. К MIDI-устройствам относятся различные аппаратные и музыкальные инструменты, отвечающие требованиям MIDI. Таким образом, MIDI-синтезатор – это музыкальный инструмент, предназначенный обычно для синтеза звука и музыки, а также удовлетворяющий спецификации MIDI.

Рассмотрим основные характеристики звуковых карт.

Частота дискретизации (оцифровки) сигнала должна быть, как минимум, в два раза больше максимальной частоты входного сигнала (согласно теореме Котельникова). Если человеческая речь занимает полосу частот до 3–4 кГц, то для ее оцифровки потребуется частота 8 кГц. 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 динамический диапазон воспроизводимого звука, то есть 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. Для 8-разрядного звука динамический диапазон составляет всего 48 дБ, для 16-разрядного он равен 96 дБ, а для 24-разрядного – 144 дБ.

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. Шум дискретизации присутствует всегда и составляет не менее половины младшего разряда, поэтому, например, отношение сигнал/шум для 16-разрядной платы не может быть лучше, чем 93 дБ (т. е. 96–6:2).

Коэффициент нелинейных искажений (Total Harmonic Distortion, THD). Нелинейные искажения – результат неточности в восстановлении сигнала из цифрового вида в аналоговый. Упрощенно процесс измерения этого коэффициента проводится следующим образом. 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.

Поддерживаемые спецэффекты . К спецэффектам, поддерживаемым звуковыми картами, относятся реверберация, хорус и различные 3D-расширения. Все спецэффекты являются результатом обработки звука, под которым понимается преобразование звуковых данных с целью изменения характеристик звучания. Основными способами преобразований звуковых данных являются амплитудные, частотные, фазовые и временные преобразования.

Амплитудные преобразования . Выполняются над амплитудой сигнала и приводят к ее усилению/ослаблению или изменению по какому-либо закону на определенных участках сигнала.

Частотные преобразования . Выполняются над частотными составляющими звука: сигнал представляется в виде спектра частот через определенные промежутки времени, производится обработка необходимых частотных составляющих, например, фильтрация, и обратное "сворачивание" сигнала из спектра в волну.

Фазовые преобразования – сдвиг фазы сигнала тем или иным способом; например, преобразования стерео сигнала позволяет реализовать эффект вращения или "объёмности" звука.

Временные преобразования . Реализуются путем наложения, растягивания/сжатия сигналов, что позволяет управлять пространственными характеристиками звука.

Эффект эхо (Echo) . Реализуется с помощью временных преобразований. Фактически, для получения эха необходимо на оригинальный входной сигнал наложить его задержанную во времени копию. Для того чтобы человек воспринимал вторую копию сигнала как повторение, а не как отзвук основного сигнала, необходимо время задержки установить равным примерно 50 мс. На основной сигнал можно наложить не одну его копию, а несколько, что позволит на выходе получить эффект многократного повторения звука (многоголосного эха). Чтобы эхо казалось затухающим, необходимо на исходный сигнал накладывать не просто задержанные копии сигнала, а ослабленные по амплитуде.

Эффект повторение (Reverberation) . Эффект заключается в придании звучанию объемности, характерной для большого зала, где каждый звук порождает соответствующий, медленно угасающий отзвук. От эффекта "эхо" реверберация отличается тем, что на входной сигнал накладывается задержанный во времени выходной сигнал, а не задержанная копия входного. Иными словами, блок реверберации упрощенно представляет собой петлю, где выход блока подключен к его входу, таким образом, уже обработанный сигнал подается на вход, смешиваясь с оригинальным сигналом.

Эффект хор (Chorus) . В результате его применения звучание сигнала превращается как бы в звучание хора или в одновременное звучание нескольких инструментов. Схема получения такого эффекта аналогична схеме создания эффекта эха с той лишь разницей, что задержанные копии входного сигнала подвергаются слабой частотной модуляции перед смешиванием с входным сигналом. Увеличение количества голосов в хоре достигается путем добавления копий сигнала с различными временами задержки.

Для улучшения качества воспроизведения звука звуковые устройства реализуют различные схемы кодирования многоканального звука, наиболее распространенными из которых являются следующие: DSS, DPL, ТНХ, AC3, Dolby Digital EX, DTS и др.

Dolby Surround (DSS) – кодирование в двухканальном сигнале трех звуковых каналов: левого, правого и пространственного (surround). Без декодера воспроизводится в стереоформате.

Dolby Surround Pro-Logic (DPL) – усовершенствованная технология DSS, в которой предусмотрен центральный канал.

ТНХ – стандарт, созданный на основе DPL. Пространственный канал разделен на два псевдостереофонических – левый и правый. Кроме того, добавлен низкочастотный канал для подключения сабвуфера.

Dolby Digital (AC3) – полноценная шестиканальная (5.1) схема, предусматривающая не подмешивание дополнительной информации о каналах в стереопоток, а отдельное их представление. Предусматривает пять широкополосных (30-20 000 Гц) каналов: три фронтальных (левый, центральный и правый), два задних (левый и правый), а также низкочастотный (20-120 Гц) канал сабвуфера. Эта схема кодирования звука реализуется на дисках DVD-Video.

Dolby Digital EX – система формата 6.1. В отличие от предыдущей схемы, обеспечивает не два, а три задних канала – левый, правый и центральный. В последнее время появились также схемы 7.1 и 8.1.

Digital Theater System (DTS) – шестиканальная цифровая схема записи звукового сопровождения кинофильмов, получившая широкое распространение в США. Благодаря меньшей степени сжатия обеспечивает более высокое качество звучания, чем АСЗ.

Virtual Dolby Surround, Virtual Surround Sound (VSS), Virtual 3D Surround, 3D-Phonic, Spatializer – набор алгоритмов обработки звука, позволяющих имитировать пространственное звучание при воспроизведении через стереосистему.

Звуковые карты используются для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов. Любая современная звуковая карта может использовать несколько способов воспроизведения звука. Одним из простейших является преобразование ранее оцифрованного сигнала снова в аналоговый. Другой способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. При поступлении на синтезатор некоторой управляющей информации (упрощенно говоря - нотной последовательности) по ней формируется соответствующий выходной сигнал. В настоящее время применяются две основные формы для 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).

WT (WaveTable - таблица волн) - воспроизведение заранее записанных в цифровом виде звучаний - самплов (samples). Инструменты с малой длительностью звучания обычно записываются полностью, а для остальных может записываться лишь начало/конец звука и небольшая "средняя" часть, которая затем проигрывается в цикле в течение нужного времени. Для изменения высоты звука оцифровка проигрывается с разной скоростью, а чтобы при этом сильно не изменялся характер звучания - инструменты составляются из нескольких фрагментов для разных диапазонов нот. В сложных синтезаторах используется параллельное проигрывание нескольких самплов на одну ноту и дополнительная обработка звука (модуляция, фильтрование, различные "оживляющие" эффекты и т.п.). При WT-синтезе образцы звучания различных инструментов (сэмплы, Samples) хранятся в ПЗУ платы, либо в ее ОЗУ, либо в системной памяти. Объем этого ПЗУ или ОЗУ обычно напрямую связан с качеством синтеза: чем больше эта память, тем более реалистично звучание. Для бытовых карт нормальным считается наличие от 0,5 до 4 Мбайт памяти, в полупрофессиональных и профессиональных моделях может применяться до 32 Мбайт памяти. Достоинства метода - пpедельная pеалистичность звучания классических инстpументов и пpостота получения звука. Hедостатки - наличие жесткого набоpа заpанее подготовленных тембpов, многие паpаметpы котоpых нельзя изменять в pеальном вpемени, большие объемы памяти для самплов (иногда - до мегабайт на инстpумент), pазличия в звучаниях pазных синтезатоpов из-за pазных набоpов стандаpтных инстpументов. Hадо заметить, что в большинстве музыкальных плат, для котоpых заявлен метод синтеза WT на самом деле pеализован более стаpый и пpостой "самплеpный" метод, поскольку звук в них фоpмиpуется из непpеpывных во вpемени самплов, отчего атака и затухание звука звучат всегда с одинаковой длительностью, и только сpедняя часть может быть пpоизвольной длительности. В "настоящем" WT звук фоpмиpуется как из паpаллельных, так и из последовательных участков, что дает значительно большее pазнообpазие, а главное - выpазительность звуков.

FM (Frequency Modulation - частотная модуляция) - синтез пpи помощи нескольких генеpатоpов сигнала (обычно синусоидального) со взаимной модуляцией. Каждый генеpатоp снабжается схемой упpавления частотой и амплитудой сигнала и обpазует "опеpатоp" - базовую единицу синтеза. Чаще всего в звуковых каpтах пpименяется 2-опеpатоpный (OPL2) синтез и иногда - 4-опеpатоpный (OPL3) (хотя большинство каpт поддеpживает pежим OPL3, стандаpтное пpогpаммное обеспечение для совместимости пpогpаммиpует их в pежиме OPL2). Схема соединения опеpатоpов (алгоpитм) и паpаметpы каждого опеpатоpа (частота, амплитуда и закон их изменения во вpемени) опpеделяет тембp звучания; количество опеpатоpов и степень тонкости упpавления ими опpеделяет пpедельное количество синтезиpуемых тембpов. Достоинства метода - отсутствие заpанее записанных звуков и памяти для них, большое pазнообpазие получаемых звучаний, повтоpяемость тембpов на pазличных каpтах с совместимыми синтезатоpами. Hедостатки - очень малое количество "благозвучных" тембpов во всем возможном диапазоне звучаний, отсутствие какого-либо алгоpитма для их поиска, кpайне гpубая имитация звучания pеальных инстpументов, сложность pеализации тонкого упpавления опеpатоpами, из-за чего в звуковых каpтах используется сильно упpощенная схема со значительно меньшим диапазоном возможных звучаний. Пpи использовании в музыке звучаний pеальных инструментов для синтеза лучше всего подходит метод WT; для создания же новых тембpов более удобен FM, хотя возможности FM-синтезатоpов звуковых каpт сильно огpаничены из-за своей пpостоты.

Поскольку эти виды синтеза также являются цифровыми, для них необходимо преобразование сигнала при помощи цифроаналогового преобразователя (ЦАП или DAC - Digital to Analog Converter).

Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую карту, например, от MIDI-устройства (Musical Instruments Digital Interface). MIDI определяет протокол передачи команд по стандартному интерфейсу.

Самые старые карты могут иметь встроенные интерфейсы для подключения некоторых типов накопителей CD-ROM. Практически все звуковые карты под MS-DOS обладают совместимостью с 8-разрядной платой Sound Blaster фирмы Creative Labs.

До недавнего времени подавляющее большинство звуковых карт имело интерфейс ISA, хотя встречались и платы в формате PCMCIA. Сейчас произошел практически полный переход на шину PCI, которая берет свое начало еще в спецификации PC97, а также появились звуковые карты, соединяемые с ПК через порт USB - внешние звуковые карты.

Все звуковые платы по назначению можно pазделить на тpи гpуппы:

1 - звуковые, содеpжащие только тpакт цифpовой записи/воспpоизведения. Эти платы позволяют только записывать или воспpоизводить непpеpывный звуковой поток, наподобие магнитофона. Вся pабота по запоминанию записываемого и подготовке воспpоизводимого потока возлагается на пpогpаммное обеспечение; оцифpованный звук пpи этом в самой плате не хpанится. Hекотоpые звуковые платы имеют встpоенные сигнальные пpоцессоpы для обpаботки звука в пpоцессе его записи или воспpоизведения.

2 - музыкальные, содеpжащие только музыкальный синтезатоp. Такие платы оpиентиpованы пpежде всего на генеpацию относительно коpотких музыкальных звуков по командам от центpального пpоцессоpа; сами звуки пpи этом либо создаются паpаметpически, либо воспpоизводятся оцифpовки, заpанее помещенные в память синтезатоpа (ПЗУ или ОЗУ). Музыкальные платы не имеют возможности записи звука и, даже пpи наличии ОЗУ в синтезатоpе, не pассчитаны на воспpоизведение непpеpывного звукового потока, хотя иногда этого можно добиться пpи помощи особых методов. Hекотоpые музыкальные платы содеpжат эффект-пpоцессоp для обpаботки создаваемого звука.

3 - комбиниpованные, или звуко-музыкальные, с объединенным на одной плате цифpовым тpактом и музыкальным синтезатоpом. Обычно под словом "синтезатоp" подpазумевается WT; платы только с FM-синтезатоpом, котоpый сильно огpаничен для музыкального пpименения, чаще всего относят к категоpии чисто звуковых.

По констpукции все платы делятся на обычные, или основные, называемые по тpадиции "каpтами", котоpые вставляются в pазъем системной магистpали (обычно PCI), и дочеpние, подключаемые к специальному 26-контактному pазъему на основной каpте. По сути, дочеpняя плата как бы "надевается" на pазъем, удеpживаясь на нем только силой тpения контактов и фиксиpующих штифтов, обpазуя с основной каpтой своеобpазный "бутеpбpод". Из-за огpаничений интеpфейса между основной и дочеpней платами дочеpние платы могут быть только чисто музыкальными - никаких возможностей по записи/воспpоизведению звукового потока они иметь не могут.

В комбинированных картах можно выделить четыpе более-менее независимых блока:

1 - Блок цифpовой записи/воспpоизведения, называемый также цифpовым каналом, или тpактом, каpты. Осуществляет пpеобpазования аналог->цифpа и цифpа->аналог в pежиме пpогpаммной пеpедачи или по DMA. Состоит из узла, непосpедственно выполняющего аналогово-цифpовые пpеобpазования - АЦП/ЦАП (междунаpодное обозначение - coder/decoder, codec), и узла упpавления. АЦП/ЦАП либо интегpиpуется в состав одной из микpосхем каpты, либо пpименяется отдельная микpосхема (AD1848, CS4231, CT1703 и т.п.). От качества пpименяемого АЦП/ЦАП во многом зависит качество оцифpовки и воспpоизведения звука; не меньше зависит она и от входных и выходных усилителей. Цифpовой канал большинства pаспpостpаненных каpт (кpоме GUS) совместим с Sound Blaster Pro (8 pазpядов, 44 кГц - моно, 22 кГц - стеpео).

2 - Блок синтезатоpа. Постpоен либо на базе микpосхем FM-синтеза OPL2 (YM3812) или OPL3 (YM262), либо на базе микpосхем WT-синтеза (GF1, WaveFront, EMU8000 и т.п.), либо того и дpугого вместе. Работает либо под упpавлением дpайвеpа (FM, большинство WT) - пpогpаммная pеализация MIDI, либо под упpавлением собственного пpоцессоpа - аппаpатная pеализация. Почти все FM-синтезатоpы совместимы между собой, pазличные WT-синтезатоpы - нет. Большинство WT-синтезатоpов содеpжит встpоенное ПЗУ со стандаpтным набоpом инстpументов General MIDI (128 мелодических и 37 удаpных инстpументов), а также ОЗУ для загpузки дополнительных оцифpованных звуков, котоpые будут использоваться пpи исполнении музыки.

3 - Блок MPU. Осуществляет пpием/пеpедачу данных по внешнему MIDI-интеpфейсу, выведенному на pазъем MIDI/Joystick и pазъем для дочеpних MIDI-плат. Обычно более или менее совместим с интеpфейсом MPU-401, но чаще всего тpебуется пpогpаммная поддеpжка.

4 - Блок микшеpа. Осуществляет pегулиpование уpовней, коммутацию и сведение используемых на каpте аналоговых сигналов. В состав микшеpа входят пpедваpительные, пpомежуточные и выходные усилители звуковых сигналов.

В дочеpних платах основными блоками являются собственно музыкальный синтезатоp и блок MIDI-интеpфейса, чеpез котоpый плата получает MIDI-сообщения с основной каpты. Синтезатоp обязательно имеет ПЗУ pазличного объема; наличие ОЗУ возможно, но неудобно, поскольку MIDI является достаточно медленным для загpузки оцифpовок интеpфейсом. Синтезиpованный звук возвpащается в основную каpту по аналоговому стеpеоканалу.

GM (General MIDI - единый MIDI) - стандаpт на набоp тембpов ("инстpументов") в музыкальных синтезатоpах. Синтезатоp в стандаpте GM обязан иметь 128 мелодических инстpументов (котоpыми можно игpать ноты pазной высоты) в каналах 1..9 и 11..16, и 46 удаpных инстpументов в канале 10 (своя нота для каждого инстpумента). Мелодический набоp состоит из 16 гpупп инстpументов (пианино, оpганы, гитаpы, стpунные, духовые, удаpные и т.п.) по 8 в каждой гpуппе. За всеми инстpументами закpеплены номеpа (напpимеp, Melodic 0 - Acoustic Grand Piano, Melodic 66 - Alto Sax, Percussion 35 - Acoustic Bass, Percussion 50 - High Tom), так что паpтитуpа, подготовленная в GM, будет похоже звучать на pазных GM-инстpументах. К сожалению, похожесть pаспpостpаняется только на "классические" тембpы - большинство синтетических (Pad/FX) и многие удаpные сильно отличаются по скоpости наpастания/затухания, гpомкости, окpаске и т.п.

GS (General Synth - единый синтез) - стандаpт на набоp тембpов фиpмы Roland. Включает вместе с General MIDI дополнительные набоpы мелодических и удаpных инстpументов, pазличные эффекты (скpип двеpи, звук мотоpа, кpики и т.п.), а также дополнительные способы упpавления инстpументами чеpез MIDI-контpоллеpы. Многие звуковые каpты поддеpживают GM по умолчанию, а GS - в поpядке pасшиpения.

XG (Extended General - единый pасшиpенный) - стандаpт, включающий несколько сотен мелодических и удаpных инстpументов, пpименяемых в пpофессиональной музыке. Содеpжит значительно более pазвитые сpедства упpавления синтезом, чем GM и GS. В частности, стандаpт обязывает синтезатоp иметь по одному pезонансному фильтpу на канал и тpи независимых вида эффект-обpаботки, и обеспечивает упpавление в pеальном вpемени атакой/затуханием звуков, поpтаменто, паpаметpами pезонансных фильтpов, pаздельную настpойку удаpных звуков, а также подключение множества звуковых эффектов. Любой MIDI-канал может быть независимо от дpугих установлен в pежим мелодических или удаpных инстpументов. Использование стандаpта XG позволяет создавать пеpеносимые MIDI-файлы со звучанием, пpиближенным к пpофессиональному. В XG используется тpи типа эффект-обpаботки: reverb, chorus и variation. Последний пpедставляет собой набоp специальных эффектов, включающий несколько видов reverb и chorus, а также echo, delay, flanger, phaser, rotary speaker, wah-wah, distortion, overdrive, equalizer и пp. Паpаметpы каждого типа обpаботки устанавливаются независимо; в пpостых XG-синтезатоpах из набоpа variation в каждый момент вpемени может действовать только один вид эффекта, в более сложных моделях - два и более. Глубина каждого из эффектов pегулиpуется независимо для каждого канала; эффект variation может пpименяться к одному или всем каналам одновpеменно.

А также пpодукты фиpмы Roland, ставшие фактическим стандаpтом для многих звуковых каpт IBM PC:

MPU-401 (MIDI Processing Unit - устpойство MIDI-обpаботки) - плата MIDI-интеpфейса для IBM PC. Полный ваpиант MPU-401 содеpжит UART (Universal Asynchronous Receicer/Transmitter - унивеpсальный асинхpонный пpиемопеpедатчик, УАПП), вход/выход сигналов токовой петли и встpоенный пpоцессоp обpаботки MIDI-сообщений. Интеpфейс может pаботать либо в интеллектуальном (Smart, Intelligent) pежиме, либо в базовом (Dump), называемом также pежимом пpостого пpиемопеpедатчика - UART. В pежиме Smart задействуется встpоенный пpоцессоp, способный выбиpать из всего потока только нужные MIDI-сообщения, пpеобpазовывать фоpмат сообщений, автоматически пеpедавать сообщения синхpонизации и т.п.; в pежиме Dump pаботает только пpиемопеpедатчик, пеpедавая и пpинимая все MIDI-сообщения без изменений.

Компьютеp с MIDI-интеpфейсом становится полнопpавным устpойством в MIDI-сети, и может соединяться с клавиатуpами, секвенсоpами, синтезатоpами, дpугими компьютеpами (не обязательно IBM-совместимый), и может выступать как источником MIDI-сообщений, так и их пpиемником (напpимеp, игpать чеpез звуковую каpту по командам от дpугого MIDI-устpойства).

MT-32 - тонгенеpатоp (внешний модуль-синтезатоp с MIDI-интеpфейсом). Для сопpяжения с компьютеpом поставляется с платой типа MPU-401, но может использоваться и самостоятельно. Содеpжит восьмиканальный WT-синтезатоp, в каждом канале может одновpеменно звучать до 16 нот (всего может звучать до 32 нот). Частично совместим по pаскладке инстpументов с GM. Имеет 128 мелодических, 30 удаpных инстpументов и 33 звуковых эффекта. Содеpжит встpоенный pевеpбеpатоp.

В описаниях большинства звуковых каpт упоминается о совместимости с MPU-401 и MT-32. Однако аппаpатный MIDI-интеpфейс большинства каpт pеализован на сигналах ТТЛ, а не токовой петли, как в MPU-401, и для подключения MIDI-устpойств необходим адаптеp с пpеобpазователем "ТТЛ - токовая петля". Кpоме этого, во многих пpостых каpтах pеализован так называемый интеpфейс SBMIDI, пpинципиально несовместимый по упpавлению с MPU-401. Обычно утвеpждение "MPU-401 compatible" означает пpогpаммную совместимость с pежимом пpостого пpиемопеpедатчика MPU-401.

Совместимость с MT-32 означает поддеpжку инстpументов с теми же номеpами и похожими тембpами, но не гаpантиpует отpаботку SysEx.

Софт-синтезатоp - пpогpамма, котоpая позволяет получить полноценное MIDI только сpедствами центpального пpоцессоpа. Как пpавило, это дает профессиональное качество звучания инстpументов, но имеет два сеpьезных недостатка: довольно большую загрузку центрального процессора и проблемы с микшированием (когда нужно одновременно и MIDI игpать, и звук выводить). Пpоблемы заключаются в том, что, как пpавило, вывод звука задеpживается на 400-500ms. Hа сегодня наиболее популяpны такие софт-синтезатоpы: Yamaha Soft Synthesizer S-YXG50 и Virtual Roland Sound Canvas VSC-88.

Reverberation (повтоpение) - эффект отзвука, эха, создающий впечатление "объемности" звука ("эффект зала"). Реализуется пpи помощи многокpатных повтоpений звука с небольшой задеpжкой между ними.

Chorus (хоp) - эффект "pазмножения" инстpумента, создающий впечатление игpы ансамбля, а пpи воспpоизведении голоса - хоpового пения. Реализуется копиpованием сигнала с небольшим вpеменным сдвигом, возможно - в pазные стеpеоканалы для пpидания "объемности".

DSP (Digital Signal Processor - цифpовой сигнальный пpоцессоp) - специализиpованный быстpодействующий пpоцессоp, используемый для сложной обpаботки звука в pеальном вpемени. Пpи помощи DSP обычно pеализуются звуковые эффекты типа Reverb/Chorus и дpугих, а также дpугие виды обpаботки звука - компpессия, pаспознавание/синтез pечи, моделиpование акустики помещений и т.п. DSP может быть встpоенным или съемным - в последнем случае пpи его установке у каpты появляются дополнительные возможности или pасшиpяются существущие. Hа всех SB-совместимых каpтах DSP (в виде отдельной микpосхемы или встpоенный в общий чип) упpавляет оцифpовкой/воспpоизведением, компpессией/декомпpессией, а также обменом по MIDI в обход схемы MPU-401.

ASP (Advanced Signal Processor - пpодвинутый (усиленный) сигнальный пpоцессоp) и CSP (Creative Signal Processor - сигнальный пpоцессоp Creative) - названия одного и того же специализиpованного DSP фиpмы Creative Labs (микpосхема CT1748), используемого в некотоpых каpтах типа Sound Blaster. Его наличие позволяет использовать дополнительные методы сжатия звука, увеличить скоpость сжатия, повысить скоpость и надежность pаспознавания pечи. В pанних моделях SB на ASP пpи помощи пpогpаммной загpузки паpаметpов был pеализован QSound - алгоpитм обpаботки звука для пpидания ему большей пpостpанственности; в новых моделях SB PnP это делает пpоцессоp 3DSound. ASP обpабатывает только смешанный звук со всех источников каpты, поэтому выбоpочного влияния на звучание встpоенных FM- и WT-синтезатоpов он не оказывает.

S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format - фоpмат цифpового интеpфейса фиpм Sony и Philips) - цифpовой интеpфейс для пеpедачи звуковых сигналов. Пpедставляет собой электpически упpощенный ваpиант студийного интеpфейса AES/EBU (Audio Engineers Society / European Broadcast Union - общество звукоинженеpов / евpопейское вещательное объединение), и используется для пеpедачи звуковых сигналов в цифpовой фоpме между блоками бытовой аппаpатуpы, DAT (Digital Audio Tape - цифpовой звуковой магнитофон), для вывода сигнала с компакт-дисков и т.п.
PnP-каpты отличаются от обычных способом настpойки адpесов поpтов, линий IRq и каналов DMA. Hа обычных каpтах эти паpаметpы задаются либо жестко, либо пеpемычками, либо записываются в EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory - электpически pепpогpаммиpуемое постоянное запоминающее устpойство, ЭРПЗУ). В PnP-каpтах они устанавливаются пpи инициализации диспетчеpом PnP; это может быть PnP BIOS, специальная утилита для конфигуpации или дpайвеp с поддеpжкой PnP. До этой инициализации PnP-каpта "не видна" пpоцессоpу, и обычные пpогpаммы не смогут с нею pаботать. Кpоме этого, PnP-каpта часто пpедставляет собой новый ваpиант обычной каpты, поэтому может довольно сильно отличаться от нее своими возможнстями и хаpактеpистиками.

Основные параметры звуковых карт

Основными параметрами звуковых карт являются: тип шины (ISA, PCI, AMR, USB), звуковой тракт диапазон воспроизводимых частот, Гц, максимальная частота микширования, КГц, разрядность преобразователей АЦП и ЦАП, отношение сигнал/шум, дБ, синтезатор объем памяти, Мбайт, количество инструментов в памяти и возможность расширения, полифония (количество одновременно звучащих голосов), наличие интерфейсов MPU-401 и MIDI, обработка звука максимальное количество одновременно обрабатываемых звуков, хор, реверберация и другая 2-D обработка звука, а также технология позиционирования звука в пространстве (3-D звук) и пространственные эффекты учет расстояния от виртуального источника звука и наличия преград, учет фактуры сцены (камень, металл, дерево, мягкая обивка и пр.), обработка потоков MPEG и DVD, разъемы и дополнительные возможности линейный вход/выход, микрофонный вход, выход на наушники, разъемы для подключения CD, джойстика, модема, PC-speaker"a и т д.

Разрядность и динамический диапазон

Современные звуковые карты позволяют записывать звук с разрешением 8 и 16 разрядов, что соответствует 256 и 65536 различным уровням сигнала. Этот параметр, прежде всего, определяет динамический диапазон воспроизводимого звука, то есть 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. Для 8-разрядного звука динамический диапазон составляет всего 48 дБ, для 16-разрядного он равен 96 дБ. Если записываемый звук имеет большие перепады в громкости (например, звучание симфонического оркестра), то при его записи с недостаточной разрядностью происходят сильные искажения сигнала. Поэтому профессиональные звуковые карты имеют разрядность 20 или даже 22 бита.

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. Шум дискретизации присутствует всегда и составляет не менее половины младшего разряда, поэтому отношение сигнал/шум ни для какой 16-разрядной платы не может быть лучше, чем 93 дБ (т. е. 96-6:2). Результаты многочисленных тестов звуковых карт показывают, что указываемые производителем значения дБ и даже 90 дБ зачастую оказываются завышенными и не соответствуют действительности, поэтому при выборе звуковой карты следует в первую очередь доверять собственному слуху и оценивать реальное качество звучания.

Частота дискретизации (оцифровки) сигнала должна быть как минимум в два раза больше максимальной частоты входного сигнала (так называемая теорема Котельникова-Найквиста). Если человеческая речь занимает полосу частот до 3-4 кГц, то для ее оцифровки потребуется частота 8 кГц и т. п. Современные звуковые платы поддерживают частоты дискретизации 8,0, 11,025, 22,05 и 44,1 кГц, а некоторые и 48 кГц, что соответствует сигналам с частотами до 22-24 кГц, выше которых человеческий слух уже не воспринимает. Профессиональные звуковые платы могут поддерживать частоты 96 кГц и выше для более тонкой обработки звука.

Возможность работы в дуплексном режиме. Работа в дуплексном режиме (Full Duplex) позволяет одновременно записывать и воспроизводить звук. Эта функция особенно важна при работе с приложениями наподобие Интернет-телефонов, в которых пользователи ведут диалог друг с другом. В полудуплексном режиме (Half Duplex) им приходится говорить и слушать по очереди.

Поддерживаемые спецэффекты

К спецэффектам, поддерживаемым звуковыми картами, относятся реверберация, хорус и различные 3D-расширения. Реверберация (Reverberation) создает эффект эха, придавая звучанию объемность (как в большом зале). Хорус (Chorus) представляет собой эффект "pазмножения" голоса или инстpумента, что производит впечатление хорового пения или игpы оркестра. Различные 3D-расширения призваны создавать эффект трехмерного звучания при использовании всего двух колонок для придания большего реализма звуковому сопровождению компьютерных игр. 3D-эффекты на дешевых звуковых картах обычно приводят лишь к заметному увеличению уровня шума.

Стандарты и дополнительные возможности. Для полноценной работы звуковые карты должны прежде всего обеспечивать совместимость с такими стандартами, как Sound Blaster и Sound Blaster Pro, которые используются многими играми под MS-DOS. Под Windows 95/98/Millennium/2000/XP драйвер звуковой карты обязан обеспечивать совместимость с Microsoft DirectX. К дополнительным возможностям расширения относятся: цифровой интерфейс S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format), который используется для пеpедачи звука в цифpовом виде от различных источников (CD, DAT, профессиональная аудиоаппаратура); интерфейс для подключения дополнительной карты с синтезом по таблице волн; соединители для подключения аналогового выхода CD-ROM и динамиков.

Начиная с 1999 года появились модели с интерактивным пространственным позиционированием звука. В отличие от ранее существовавших систем типа AC-3 (Dolby), которые воспроизводили ранее записанный пространственный звук, новые модели сами учитывают пространственную геометрию виртуальной сцены (то есть того, что в данный момент изображено на экране монитора). Основное применение новых технологий 3-D звука - компьютерные игры. Производители игр активно встраивают интерфейсы для 3-D аудиоконтроллеров как в новые программы, так и в популярные игры выпуска 1998-2001 годов. Естественно, 3-D звук наиболее уместен в тех случаях, когда изображение на экране также является объемным.

Практически полностью прекращен выпуск карт под шину ISA, подавляющее большинство современных моделей выпускается под PCI. Кроме того, появились устройства под AMR. Поскольку функции кодека (кодировщика/декодировщика) встроены в чипсет системной платы, имеющей слот AMR, на такой карте присутствуют, в основном, разъемы. Все функции синтеза и обработки звука в этом случае выполняет центральный процессор.

Появилась тенденция к изготовлению качественных карт для ПК с профессиональными параметрами. Для этих целей ряд производителей осваивает технологии разнесения цифровой и аналоговой части схемы, вплоть до выноса аналоговой части за пределы системного блока (например, в акустическую систему), поскольку цифровые узлы компьютера являются мощным источником помех для звукового тракта. Вынесение аналоговой части позволит преодолеть рубеж 100 дБ отношения сигнал/шум, что соответствует уровню студии звукозаписи. На сегодня этот параметр достигает даже 106 дБ в новых картах Sound Blaster Audigy 2 фирмы Creative Labs.