Systémy pro zpracování a přehrávání zvukových informací. Instalace funkcí zvukového systému operačního systému Windows 7

Ozvučení osobní počítač slouží k reprodukci zvukových efektů a řeči doprovázející reprodukované obrazové informace a zahrnuje:

záznamový / reprodukční modul;
syntetizér;
modul rozhraní;
mixér;
reproduktorový systém.

Komponenty ozvučení (mimo reproduktorového systému) jsou konstrukčně řešeny jako samostatná zvuková karta nebo jsou částečně implementovány jako mikroobvody na základní desce počítače.

Typicky jsou vstupní a výstupní signály záznamové / reprodukční jednotky analogové, ale zpracování zvukové signály děje digitálně. Proto jsou hlavní funkce záznamového / reprodukčního modulu redukovány na analogově-digitální a digitálně-analogové převody.

K tomu je vstupní analogový signál podroben pulzně kódové modulaci (PCM), jejíž podstatou je vzorkování času a reprezentace (měření) amplitud analogového signálu v diskrétních časech ve formě binárních čísel. Vzorkovací frekvenci a bitovou hloubku je nutné zvolit tak, aby přesnost analogově-digitálního převodu odpovídala požadavkům na kvalitu reprodukce zvuku.

Podle Kotelnikovovy věty, pokud krok časového vzorkování oddělující sousední vzorky (měřené amplitudy) nepřesáhne polovinu periody oscilace vyšší složky ve frekvenčním spektru převáděného signálu, pak časové vzorkování nezavádí zkreslení a nevede k informaci ztráta. Pokud pro vysoce kvalitní zvuk stačí reprodukovat 20 kHz široké spektrum, pak by vzorkovací frekvence měla být alespoň 40 kHz. Ve zvukových systémech osobních počítačů (PC) je vzorkovací frekvence obvykle 44,1 nebo 48 kHz.

Omezená bitová šířka binárních čísel reprezentujících amplitudy signálu způsobuje diskretizaci velikosti signálu. Ve zvukových kartách se ve většině případů používají 16bitová binární čísla, což odpovídá 216 kvantizačním úrovním nebo 96 dB. Někdy se používá 20- nebo dokonce 24bitový A/D převod.

Je zřejmé, že zlepšení kvality zvuku zvýšením vzorkovací frekvence f a počtu k kvantizačních úrovní vede k výraznému zvýšení objemu S výsledných digitálních dat, neboť

S = f t log2k / 8,

kde t je trvání zvukového fragmentu, S, f a t jsou měřeny v MB, MHz a sekundách. Ve stereo zvuku jsou data dvojnásobná. Takže při frekvenci 44,1 kHz a 216 kvantizačních úrovních je množství informací pro reprezentaci zvukového stereofonního fragmentu s trváním 1 min asi 10,6 MB. Pro snížení požadavků jak na kapacitu paměti pro ukládání audio informace, tak na šířku pásma kanálů přenosu dat se používá komprese (komprese) informací.

Modul rozhraní se používá pro přenos digitalizovaných zvukových informací do jiných PC zařízení (paměť, akustický systém) prostřednictvím počítačových sběrnic. Šířka pásma sběrnice ISA zpravidla nestačí, proto se používají jiné sběrnice - PCI, speciální MIDI rozhraní pro hudební nástroje nebo některá další rozhraní.

Pomocí mixpultu můžete míchat zvukové signály, vytvářet polyfonní zvuk, přidávat hudební doprovod k řeči doprovázející multimediální fragmenty atd.

Syntezátor je určen ke generování zvukových signálů, nejčastěji k simulaci zvuku různých hudebních nástrojů. K syntéze se používá frekvenční modulace, vlnové tabulky, matematické modelování. Vstupní data pro syntezátory (kódy not a typy nástrojů) jsou obvykle prezentovány ve formátu MIDI (přípona MID v názvech souborů). Při použití metody frekvenční modulace se tedy řídí frekvence a amplituda sečtených signálů z hlavního generátoru a generátoru podtónů. Podle metody wave table je výsledný signál získán kombinací digitalizovaných zvukových vzorků ze skutečných hudebních nástrojů. V metodě matematického modelování se místo experimentálně získaných vzorků používají matematické modely zvuků.

Profesionální zvukové karty umožňují provádět komplexní zpracování zvuku, poskytují stereo zvuk, mají vlastní ROM se stovkami zvuků různých hudebních nástrojů uložených v ní. Zvukové soubory jsou obvykle velmi velké. Tříminutový zvukový soubor se stereo zvukem tedy zabere asi 30 MB paměti. Karty Sound Blaster proto kromě svých základních funkcí poskytují automatickou kompresi souborů.

Komponenty desky

Zvuková karta osobního počítače obsahuje několik hardwarových systémů spojených s produkcí a sběrem zvukových dat, dva hlavní zvukové podsystémy určené pro digitální „zachytávání zvuku“, syntézu a přehrávání hudby. Historicky subsystém pro syntézu a přehrávání hudby generuje zvukové vlny jedním ze dvou způsobů:

přes interní FM syntezátor (FM syntezátor);
přehrávání samplovaného zvuku.

Sekce digitálního záznamu zvuku zvukové karty obsahuje dvojici 16bitových převodníků – digitálně-analogový (DAC) a analogově-digitální (ADC) a programovatelný generátor vzorkovací frekvence, který převodníky synchronizuje a řízený centrální procesor. . Počítač přenáší digitalizovaná zvuková data do nebo z převodníků. Konverzní frekvence je obvykle násobek (nebo část) 44,1 kHz.

Většina desek používá jeden nebo více kanálů přímý přístup do paměti, některé desky také poskytují přímý digitální výstup pomocí optického nebo koaxiálního S / PDIF (Sony / Philips Digital Interface) připojení.

Integrovaný zvukový generátor využívá digitální signálový procesor (DSP), který přehrává požadované hudební noty kombinací čtení z různých oblastí zvukového stolu při různých rychlostech, aby se vytvořila požadovaná výška tónu. Maximální počet dostupných not souvisí s výkonem DSP procesoru a nazývá se „polyfonie“ desky.

DSP používají sofistikované algoritmy k vytváření efektů, jako je reverb, chorus a delay. Reverb působí dojmem, že nástroje hrají ve velkých koncertních sálech. Refrén slouží k navození dojmu, že spolu hraje několik nástrojů, i když ve skutečnosti je pouze jeden. Přidání zpoždění například do kytarového partu může vytvořit efekt prostoru a stereo zvuku.

Frekvenční modulace

První rozšířenou technologií používanou ve zvukových kartách je frekvenční modulace (FM), kterou na počátku 70. let vyvinul J. Chowning (Stanford University). FM syntezátor (FM syntezátor) vytváří zvuk generováním čisté sinusovky (nosné) a smícháním s druhým signálem (modulátor). Když jsou tyto dva průběhy frekvenčně blízko, vytvoří se komplexní průběh. Ovládáním nosiče a modulátoru můžete vytvářet různé zvuky nebo nástroje.

Každý hlas FM syntezátoru vyžaduje minimálně dva generátory signálu, běžně označované jako „operátoři“. Různé konstrukce FM syntezátoru mají různé stupně kontroly nad parametry operátora. Komplexní FM systémy mohou využívat čtyři nebo šest operátorů na jeden hlas a operátoři mohou mít nastavitelné parametry, které vám umožní upravit rychlost zeslabování a zeslabování.

Yamaha byla první společností, která investovala do výzkumu Chowning Theory, což vedlo k vývoji legendárního syntezátoru DX7. Yamaha brzy pochopila, že smícháním širší škály nosičů a modulátorů vzniknou složitější hlasy, jejichž výsledkem jsou realisticky znějící nástroje.

Ačkoli FM systémy byly implementovány v analogovém provedení na raných klávesových syntezátorech, pozdější FM syntéza byla provedena v digitální formě. Techniky FM syntézy jsou velmi užitečné pro vytváření nových výrazných zvuků. Pokud je však cílem syntetizačního systému reprodukovat zvuk existujícího nástroje, je nejlepší tak učinit digitálně z navzorkovaných signálů, jako při syntéze WaveTable.

Syntéza WaveTable

Pro vytvoření zvuku zvuková tabulka nepoužívá nosiče a modulátory, ale samply zvuků ze skutečných nástrojů. Vzorkování je digitální reprezentace tvaru zvuku produkovaného nástrojem. Desky využívající ISA obvykle ukládají vzorky do paměti ROM, ačkoli novější produkty PCI používají hlavní paměť RAM osobního počítače, která se načte při spuštění operačního systému (například Windows) a může obsahovat nové zvuky.

Zatímco všechny zvukové karty FM znějí podobně, karty se zvukovými tabulkami se značně liší v kvalitě. Kvalita zvuku nástrojů zahrnuje faktory:

kvalita původní nahrávky;
frekvence, se kterou byly vzorky zaznamenávány;
počet vzorků použitých pro každý přístroj;
kompresní metody používané k uchování vzorku.

Většina instrumentálních ukázek je napsána ve standardu

16 bitů a 44,1 kHz, ale mnoho výrobců komprimuje data, aby bylo možné zapsat více vzorků nebo nástrojů do omezeného množství paměti. Komprese však často vede ke ztrátě dynamického rozsahu nebo kvality.

Když je kazeta přehrávána příliš rychle nebo příliš pomalu, mění se její výška, a to platí i pro digitální zvukové nahrávky. Přehrávání samplu vyšší rychlostí, než je původní, má za následek vyšší reprodukovatelnost zvuku, což umožňuje nástrojům hrát více než několik oktáv. Pokud se však některé hlasy přehrají rychle, zní příliš slabě a slabě; stejně tak, když je sampl přehráván příliš pomalu, zní temně a nepřirozeně. K překonání těchto efektů výrobci rozdělují klaviaturu do více oblastí a v každé oblasti aplikují vhodné vzorky zvuků nástroje.

Každý nástroj zní v jiném zabarvení v závislosti na vašem stylu hry. Například při tiché hře na klavír není slyšet zvuk kladívek narážejících do strun. Jak hrajete intenzivněji, zvuk je nejen zřetelnější, ale také lze zaznamenat změny tónu.

Pro každý nástroj musí být zaznamenáno mnoho vzorků a jejich variací, aby syntezátor přesně reprodukoval tento rozsah zvuku, a to nevyhnutelně vyžaduje více paměti. Typická zvuková karta pojme až 700 vzorků nástroje v rámci 4 MB ROM. Přesná reprodukce sólového piana však vyžaduje 6 až 10 MB dat, a proto neexistuje srovnání mezi syntetizovaným a skutečným zvukem.

Aktualizace zvukového stolu nemusí vždy znamenat, že si musíte koupit novou zvukovou kartu. Většina 16bitových zvukových karet má konektor, který lze připojit k volitelné dceřiné desce. Kvalita zvuku nástrojů, které tyto desky poskytují, se velmi liší, a to obvykle závisí na tom, kolik paměti je na desce. Většina desek obsahuje 1 až 4 MB vzorků a nabízí řadu digitálních zvukových efektů.

Konektory zvukové karty

V roce 1998 vydala společnost Creative Technology velmi úspěšnou zvukovou kartu SoundBlaster Live!, která se později stala de facto standardem.

Verze Platinum 5.1 karty Creative SoundBlaster Live!, která se objevila na konci roku 2000, měla následující jacky a konektory:

analogově-digitální výstup: buď komprimovaný signál ve formátu Dolby AC-3 SPDIF se 6 kanály pro připojení externích digitálních zařízení nebo reproduktorů digitálních systémů, nebo analogový reproduktorový systém 5.1;
linkový vstup - připojuje se k externímu zařízení jako je kazeta, digitální magnetofon, přehrávač a další;
konektor pro mikrofon - připojuje se k externí mikrofon pro hlasový vstup;
linkový výstup - připojuje se k reproduktorům nebo externímu zesilovači pro audio výstup nebo sluchátka;
Konektor Joystick / MlDI - připojuje se k joysticku nebo MIDI zařízení a lze jej nakonfigurovat tak, aby se připojil k oběma současně;
Konektor CD / SPDIF - připojuje se ke kolíku SPDIF (digitální audio) umístěný na jednotce DVD nebo CD-ROM;
přídavný audio vstup - připojuje se k interním zdrojům zvuku, jako je tuner, MPEG nebo jiné podobné karty;
Audio CD konektor - připojuje se k analogovému audio výstupu na CD-ROM nebo DVD-ROM pomocí audio CD kabelu;
konektor záznamníku - Poskytuje monofonní komunikaci se standardním hlasovým modemem a přenáší signály z mikrofonu do modemu.

a - platba za zvuk;
b - blok Live! Řídit.

Rozšíření zvuku (digitální I/O) – připojuje se k digitální I/O desce (umístěné ve volném 5,25palcovém výklenku pro disk, který jde do přední části počítače), někdy nazývané Live! Drive. Poskytuje následující připojení:

Konektor RCA SPDIF – připojuje se k digitálním audio rekordérům, jako jsou digitální kazety a minidisky;
konektor pro sluchátka - připojí se k páru vysoce kvalitních sluchátek, ztlumí výstup reproduktoru;
ovládání úrovně sluchátek - ovládá hlasitost signálu sluchátek;
druhý vstup (linka / mikrofon) - připojuje se k vysoce kvalitnímu dynamickému mikrofonu nebo zdroji zvuku (elektrická kytara, digitální audio nebo minidisk);
přepínač pro druhý vstup (linka / mikrofon);
MIDI konektory - připojte se k MIDI zařízením pomocí kabelu Mini DIN-Standard DIN;
infračervený port (senzor) - umožňuje organizovat dálkové ovládání osobního počítače;
pomocné RCA konektory - připojení k zařízení spotřební elektronika(VCR, TV nebo CD přehrávač);
optický vstup-výstup SPDIF - připojuje se k digitálním audio rekordérům, jako jsou digitální pásky nebo minidisky.

Moderní zvukové karty také podporují řadu standardních možností modelování, generování a zpracování zvuku:

DirectX - systém příkazů pro ovládání umístění virtuálního zdroje zvuku navržený společností Microsoft (úpravy - DirectX 3.5, 6);
A3D – vyvinutý v roce 1997 NASA (Národní úřad pro letectví a vesmír) a Aureal pro použití v leteckých simulátorech, což je standard pro generování efektů, jako je hustá mlha nebo podvodní zvuky. A3D2 umožňuje simulovat konfiguraci místnosti, ve které jsou slyšet a šíří se zvuky, a vypočítat až 60 odrazů zvuku (jak v hangáru, tak ve studni);
EAX (Environmental Audio Extensions), model navržený společností Creative Technology v roce 1998 pro přidání dozvuku do A3D, který bere v úvahu zvukové překážky a absorpci zvuku;
MIDI (Musical Instrument Digital Interface), vyvinutý v 80. letech 20. století Příkazy přes standardní rozhraní jsou přenášeny podle protokolu MIDI. MIDI zpráva neobsahuje záznam hudby jako takové, ale odkazy na noty. Zejména, když zvuková karta obdrží takovou zprávu, je dekódována (které tóny kterých nástrojů by měly znít) a zpracována v syntezátoru. Osobní počítač zase může ovládat různé „interaktivní“ nástroje přes MIDI rozhraní. Ve Windows lze MIDI soubory přehrávat pomocí speciálního softwaru MIDI Sequencer. Tato oblast syntézy zvuku má také svůj vlastní standard. Tím hlavním je standard MT-32, vyvinutý společností Roland a pojmenovaný podle stejnojmenného modulu pro generování zvuku. Tato norma platí i pro zvukové karty LAPC a definuje základní prostředky pro ovládání rozmístění nástrojů, hlasů a pro rozdělení do nástrojových skupin (klávesy, bicí atd.).

Formát komprese zvuku MP3

Na základě původního MPEG-1 je standard MP3 (zkratka pro audio MPEG, vrstva 3) jedním ze tří kódovacích schémat (Layer 1, Layer 2 a Layer 3) pro kompresi audio signálů. Obecná struktura procesu kódování je stejná pro všechny úrovně. Každá úroveň má svůj vlastní formát záznamu bitového toku a svůj vlastní dekódovací algoritmus. Algoritmy MPEG jsou obecně založeny na studovaných vlastnostech vnímání zvukových signálů lidským sluchadlem (to znamená, že kódování se provádí pomocí tzv. "psychoakustického modelu"). Vzhledem k tomu, že lidský sluch není dokonalý a citlivost sluchu na různých frekvencích je v různých skladbách různá, využívá se toho při sestavování psychoakustického modelu, který bere v úvahu, které zvuky, frekvence lze vyloučit, aniž by to poškodilo posluchače skladby.

Vstupní digitální signál se nejprve rozloží na frekvenční složky spektra. Standard MP3 rozděluje frekvenční spektrum na 576 frekvenčních pásem a každé pásmo komprimuje nezávisle. Poté je toto spektrum očištěno od zjevně neslyšitelných složek – nízkofrekvenčního šumu a nejvyšších harmonických, to znamená, že je filtrováno. V další fázi se provádí mnohem složitější psychoakustická analýza slyšitelného frekvenčního spektra. Děje se tak mimo jiné s cílem identifikovat a odstranit „maskované“ frekvence (frekvence, které ucho nevnímá kvůli jejich tlumení jinými frekvencemi). Pokud se vyskytnou dva zvuky současně, MP3 zaznamená pouze ten, který bude skutečně vnímán. Tichý zvuk ihned po hlasitém lze také sejmout, protože ucho se přizpůsobí hlasitosti. Pokud je zvuk na obou stereo kanálech identický, tento signál se jednou uloží, ale při dekomprimaci a přehrání souboru MP3 se přehraje na obou kanálech.

Poté, v závislosti na úrovni složitosti použitého algoritmu, lze také provést analýzu předvídatelnosti signálu. Ke všemu je připravený bitový tok komprimován zjednodušeným analogem Huffmanova algoritmu, což také výrazně snižuje objem zabraný tokem.

Jak bylo uvedeno výše, standard MPEG-1 má tři vrstvy (Layer 1, 2 a 3). Tyto úrovně se liší poskytovaným kompresním poměrem a kvalitou zvuku výsledných datových proudů. Vrstva 1 umožňuje ukládání signálů 44,1 kHz / 16 bitů bez znatelné ztráty kvality při datové rychlosti 384 Kbps, což je 4násobný zisk v obsazeném prostoru; Vrstva 2 poskytuje stejnou kvalitu při rychlosti 194 Kbps a vrstva 3 - při 128. Vrstva 3 má zjevnou výhodu, ale rychlost její komprese je nejnižší (je třeba poznamenat, že toto omezení je již neviditelné při rychlosti moderních procesorů).

Systémy reprodukce prostorového zvuku

Reprodukce zvukového prostředí začala stereo nahrávkami a VHF FM rádiem. Široce se používaly magnetofony a FM stereo tunery s vysoce kvalitním dvoukanálovým zvukem. V kinech si diváci mohli vychutnat zvuk Dolby Stereo Optical. První videokazety předpokládaly pouze monofonní zvuk průměrné kvality, ale brzy se začaly replikovat kazety s dvoukanálovým zvukem. Zpočátku byli prostě odděleni zvukové stopy, pak technologie Hi-Fi. Laserové disky byly od samého počátku vyráběny s vysoce kvalitním dvoukanálovým stereo zvukem. Brzy byla většina vysílacích televizních standardů přizpůsobena pro přenos videa s dvoukanálovou zvukovou stopou vzduchem a kabelem. Tak se populární 2kanálový audio formát stal triviální možností pro domácí video. Jako první se na trhu objevily jednoduché dekodéry Dolby Surround, které umožňovaly na domácím zařízení vybrat a poslouchat třetí, prostorový kanál, prostorový kanál. Následně byl vyvinut inteligentnější dekodér Dolby Surround Pro Logic, který zdůraznil a centrální kanál- středový kanál. Výsledkem je „domácí kino“ – sada zařízení pro vysoce kvalitní přehrávání zvuku a videa s dekodérem Dolby Pro Logic Surround Sound.

Na rozdíl od quad zařízení se zařízení Dolby Surround vyrábělo a vyrábí v masivním měřítku a neustále se zdokonaluje. Za prvé, technologie Dolby Pro Logic úspěšně kombinuje optimální konfiguraci prostorových kanálů (R, L, C, S) se schopnostmi záznamu a přenosu (dva fyzické kanály), kterými disponuje téměř všechna spotřebitelská zařízení. Za druhé, schopnosti a kvalita Dolby Pro Logic splňují současné požadavky moderního uživatele. A do třetice se používají jednotné standardy pro hardware a software.

Kodér Dolby Surround není navržen pro přenos čtyř nezávislých zvukových signálů, z nichž každý je nutné poslouchat samostatně (například zvuk jednoho televizního programu na různé jazyky). V tomto případě by izolace mezi jakýmikoli dvěma kanály musela být maximální a amplitudy a fáze signálů by mohly být navzájem zcela nesouvisející. Úkolem Dolby Surround je naopak přenášet čtyři zvukové kanály (zvukovou stopu), které budou poslouchány současně a zároveň vytvořit prostorový zvukový obraz (zvukové pole) v mysli posluchače. Tento obraz se skládá z několika zvukových obrazů (zvukových obrazů) - zvuků, které posluchač vnímá, spojených s vizuálními obrazy na obrazovce. Zvukový obraz je charakterizován nejen obsahem a silou zvuku, ale také směrem v prostoru.

Na vstupu kodéru Dolby Surround jsou signály čtyř kanálů - L, C, R a S a na výstupech - dvou kanálů L, (celkem vlevo) a R, (celkem vpravo). Slovo "celkem" znamená, že kanály obsahují nejen svůj vlastní signál (levý a pravý), ale také kódované signály jiných kanálů - C a S. Funkční schéma kodéru je na obrázku.

Signály kanálů L a R jsou odesílány na výstupy L a R bez jakékoli úpravy. Signál kanálu C je rovnoměrně rozdělen a přičten k signálům kanálů L a R. Signál C je předběžně zeslaben o 3 dB (aby zůstal nezměněn akustický výkon signálu po přidání jeho „polovin“ do matice dekodéru). Signál kanálu S je také zeslaben o 3 dB, ale navíc před přidáním signálů L a R prochází následujícími transformacemi:

šířka pásma omezená pásmovou propustí (BPF) od 100 Hz do 7 kHz;
signál je zpracováván tlumičem šumu - procesorem Dolby B typu Noise Reduction;
signál S je fázově posunut o +90 a -90 let, takže složky signálu S, které mají být přidány k L a R, jsou navzájem v protifázi.

Je zcela jasné, že signály L a R se navzájem neovlivňují, jsou zcela nezávislé. Na první pohled to není tak zřejmé, ale faktem je, že izolace mezi signály C a S je teoreticky také ideální. Skutečně: v dekodéru se signál S získá jako rozdíl mezi signály L a R. Tyto signály však obsahují úplně stejné složky signálu C, které se po odečtení navzájem vyruší. Naopak signál C je dekodérem extrahován jako součet L a R. Protože složky signálu S přítomné v těchto signálech jsou v protifázi, při jejich sečtení se také vzájemně ruší.

Takové kódování umožňuje přenášet signály S a C s vysokým stupněm izolace za jedné podmínky: pokud jsou amplitudové a fázové charakteristiky fyzických kanálů, kterými jsou signály L a R přenášeny, absolutně totožné. Pokud mezi kanály existuje určitá nerovnováha, izolace se sníží. Pokud například složky signálu C v kanálech R a L nejsou stejné kvůli různým charakteristikám přenosových kanálů, dojde k nežádoucímu přeslechu části signálu C do kanálu S.

Zvukový systém PC jako zvuková karta se objevil v roce 1989 a výrazně rozšířil možnosti PC jako technického prostředku informatizace.

Zvukový systém PC- komplex softwaru a hardwaru, který plní následující funkce:

· Záznam audio signálů z externích zdrojů, jako je mikrofon nebo magnetofon, převodem vstupních analogových audio signálů na digitální a jejich uložením na pevný disk;

· Přehrávání nahraných zvukových dat pomocí externího reproduktorového systému nebo sluchátek (sluchátek);

· Přehrávání audio CD;

· Míchání (mixování) pi nahrávání nebo pehrávání signál z nkolika zdroj;

Současné nahrávání a přehrávání zvukových signálů (režim Plny Duplex);

· Zpracování zvukových signálů: editace, kombinování nebo dělení fragmentů signálu, filtrování, změna jeho úrovně;

Zpracování zvukového signálu v souladu s algoritmy prostorového (trojrozměrného - 3D zvuk) zvuk;

· Generování zvuku hudebních nástrojů, lidské řeči a dalších zvuků pomocí syntezátoru;

· Ovládání práce externích elektronických hudebních nástrojů přes speciální MIDI rozhraní.

Zvukový systém PC jsou konstrukčně zvukové karty, instalované buď ve slotu základní desky, nebo integrované na základní desce nebo rozšiřující kartě jiného PC subsystému, stejně jako zařízení pro záznam a přehrávání zvukových informací (akustický systém). Samostatné funkční moduly zvukového systému lze implementovat ve formě dceřiných karet instalovaných v odpovídajících konektorech zvukové karty.

Klasický zvukový systém, jak je znázorněno na obr. 4.23, obsahuje:

Modul pro záznam a přehrávání zvuku;

Modul syntezátoru;

Modul rozhraní;

Modul směšovače;

Akustický systém.

Rýže. 4.23. Struktura zvukového systému PC.

První čtyři moduly se obvykle instalují na zvukovou kartu. Navíc existují zvukové karty bez modulu syntezátoru nebo modulu pro digitální záznam / reprodukci zvuku. Každý z modulů může být vyroben buď jako samostatný mikroobvod, nebo může být součástí multifunkčního mikroobvodu. Čipová sada zvukového systému tedy může obsahovat několik i jeden mikroobvod.

Design ozvučení PC prochází výraznými změnami; existují základní desky s nainstalovaným čipsetem pro zpracování zvuku.

Účel a funkce modulů moderního zvukového systému (bez ohledu na jeho provedení) se však nemění. Při zvažování funkčních modulů zvukové karty je zvykem používat termíny „zvukový systém PC“ nebo „zvuková karta“.

Zvuková zařízení se stávají nedílnou součástí každého osobního počítače. V průběhu soutěže vznikl univerzální, široce podporovaný standard pro zvukový software a Hardware... Zvuková zařízení se vyvinula z drahých exotických doplňků do známé součásti systému téměř v jakékoli konfiguraci.

V moderních počítačích je hardwarová podpora zvuku implementována v jedné z následujících forem:

audio adaptér, který se hodí do konektoru sběrnice PCI nebo ISA;
mikroobvod na základní desce vyráběný společnostmi Crystal, Analog Devices, Sigmatel, ESS a další;
audio zařízení integrovaná do čipové sady základní desky, která zahrnují nejpokročilejší čipové sady Intel, SiS a VIA Technologies určené pro levné počítače.

Kromě hlavního zvukového zařízení existuje mnoho dalších zvukových zařízení: reproduktory, mikrofon atd. Tato kapitola popisuje funkčnost a vlastnosti všech součástí zvukového systému počítače.

První zvukové karty se objevily na konci 80. let. využívají AdLib, Roland a Creative Labs a byly používány pouze pro hry. V roce 1989 vydala společnost Creative Labs stereo zvukovou kartu Game Blaster; později byla představena deska Sound Blaster Pro.

Pro stabilní fungování desky byly zapotřebí určité softwarové (MS DOS, Windows) a hardwarové prostředky (IRQ, DMA a adresy I/O portů).

Kvůli problémům vznikajícím v procesu používání zvukových karet, které nejsou kompatibilní se systémem Sound Blaster Pro, se v prosinci 1995 objevil nový vývoj DirectX společnosti Microsoft, což je řada aplikačních programových rozhraní (API) pro přímou interakci s hardwarovými zařízeními.

Téměř každý počítač je dnes vybaven nějakým typem audio adaptéru a CD-ROM popř

CD-ROM kompatibilní mechanika. Po přijetí standardů MRS-1-MRS-3, které definují klasifikaci počítačů, byly systémy vybavené zvukovou kartou a mechanikou kompatibilní s CD-ROM nazývány Multimedia PCs. První standard MPC-1 byl představen v roce 1990; standard MRS-3, který jej nahradil v červnu 1995, definoval následující minimální požadavky na hardware a software:

procesor - Pentium, 75 MHz;
RAM - 8 MB;
pevný disk - 540 MB;
CD-ROM mechanika - čtyřrychlostní (4x);
Rozlišení VGA - 640 x 480;
barevná hloubka - 65 536 barev (16bitová barva);
minimální operační systém je Windows 3.1.

Všechny počítače vyrobené po roce 1996, které obsahují

zvukový adaptér a mechanika kompatibilní s CD-ROM, plně splňují požadavky standardu MPC-3.

V současné době se kritéria pro zařazení počítače do multimediální třídy poněkud změnila kvůli technickému pokroku v této oblasti:

procesor - Pentium III, Celeron, Athlon, Duron nebo jakýkoli jiný procesor třídy Pentium 600 MHz;
RAM - 64 MB;
pevný disk - 3,2 GB;
disketa- 1,44 MB (3,5" disk s vysokou hustotou);
CD-ROM mechanika - 24rychlostní (24x);
vzorkovací frekvence zvuku - 16 bitů;
Rozlišení VGA - 1024 x 768;
barevná hloubka - 16,8 milionů barev (24bitová barva);
vstupně-výstupní zařízení - paralelní, sériový, MIDI, herní port;
minimální operační systém je Windows 98 nebo Windows Me.

Přestože reproduktory nebo sluchátka nejsou technicky součástí specifikace MPC ani výše uvedeného seznamu, jsou pro reprodukci zvuku vyžadovány. Kromě toho je potřeba mikrofon pro zadávání hlasových informací používaných pro záznam zvuku nebo ovládání řeči počítače. Systémy vybavené zvukovým adaptérem obvykle obsahují i levné pasivní nebo aktivní reproduktory (lze je nahradit sluchátky poskytujícími požadovanou kvalitu a frekvenční charakteristiky reprodukovaného zvuku).

Multimediální počítač vybavený reproduktory a mikrofonem má řadu funkcí a poskytuje:

přidávání stereo zvuku do zábavních (herních) programů;
zvýšení efektivity vzdělávacích programů (pro malé děti);
přidávání zvukových efektů do ukázek a výukových programů;
vytváření hudby pomocí hardwaru a softwarové nástroje MIDI;
přidávání zvukových komentářů k souborům;
realizace konferencí o zvukové síti;
přidávání zvukových efektů k událostem operačního systému;
zvuková reprodukce textu;
přehrávání audio CD;
přehrávání souborů ve formátu .mp3;
přehrávání videoklipů;
Přehrávání filmů na DVD;
podpora hlasového ovládání.

Komponenty audio systému. Při výběru audiosystému musíte zohlednit parametry jeho komponentů.

Konektory zvukové karty. Většina zvukových karet má stejné miniaturní (1/8") konektory, které přivádějí signály z desky do reproduktorů, sluchátek a stereo vstupů a připojují mikrofon, CD přehrávač a magnetofon do stejných konektorů. Obrázek 5.4 ukazuje čtyři typy konektorů, které musí být nainstalovány na vaší zvukové kartě jako minimum Barevné kódování pro každý typ konektoru je definováno v PC99 Design Guide a liší se pro různé zvukové adaptéry.

Rýže. 5.4.

Uveďme nejběžnější konektory:

linkový výstup desky. Signál z tohoto konektoru je přiváděn do externích zařízení - akustických systémů, sluchátek nebo na vstup stereo zesilovače, pomocí kterého se signál zesílí na požadovanou úroveň;
line-in deska. Používá se při míchání nebo nahrávání zvukového signálu z externího zvukového systému na pevný disk;
konektor pro reproduktor a sluchátka. Není k dispozici ve všech deskách. Signály reproduktorů jsou přiváděny ze stejného konektoru (linkový výstup) jako vstup stereo zesilovače;
mikrofonní vstup nebo vstup mono signálu. Slouží k připojení mikrofonu. Záznam z mikrofonu je monofonní. Úroveň vstupního signálu je udržována konstantní a optimální pro konverzi. Pro záznam je nejlepší použít elektrodynamický nebo kondenzátorový mikrofon dimenzovaný na impedanci zátěže 600 ohmů až 10 k ohmů. Některé levné zvukové karty připojují mikrofon k line-in;
Joystick konektor (MIDI port) Jedná se o 15pinový konektor ve tvaru D. Jeho dva piny lze použít k ovládání MIDI zařízení, jako je klávesový syntezátor. V tomto případě je třeba zakoupit kabel ve tvaru Y;
MIDI konektor. Zapojuje se do portu joysticku, má dva kulaté 5kolíkové DIN konektory používané pro připojení MIDI zařízení a konektor joysticku;
interní kolíkový konektor – Vyhrazený konektor pro připojení k interní jednotce CD-ROM. Umožňuje přehrávat zvuk z disků CD prostřednictvím reproduktorů připojených ke zvukové kartě. Tento konektor se liší od konektoru pro připojení řadiče CD-ROM ke zvukové kartě, protože přes něj nejsou přenášena data do sběrnice počítače.

Přídavné konektory. Většina moderních audio adaptérů podporuje přehrávání DVD, zpracování zvuku atd., a proto má několik dalších konektorů, jejichž vlastnosti jsou uvedeny níže:

MIDI vstup a výstup. Tento konektor, který není spojen s herním portem, umožňuje používat současně joystick i externí MIDI zařízení;
Vstup a výstup SPDIF (Digitální rozhraní Sony / Philips - SP / DIF). Konektor se používá k přenosu digitálních audio signálů mezi zařízeními bez jejich převodu do analogové podoby. SPDIF je někdy označován jako Dolby Digital;
CD SPDIF. Konektor je určen pro připojení jednotky CD-ROM ke zvukové kartě pomocí rozhraní SPDIF;
TAD vstup. Konektor pro modemy s podporou záznamníku (Telephone Answering Device) ke zvukové kartě;
digitální výstup DIN. Konektor je určen pro připojení vícekanálových digitálních reproduktorových systémů;
vchod do Aihu. Poskytuje připojení ke zvukové kartě jiných zdrojů signálu, jako je TV tuner;
I2S vstup. Umožňuje připojit digitální výstup externích zdrojů, jako je DVD, ke zvukové kartě.

Další konektory jsou obvykle umístěny přímo na zvukové kartě nebo připojeny k externí jednotce nebo dceřiné kartě. Například Sound Blaster Live! Platinum 5.1 je dvoudílné zařízení. Samotný audio adaptér se připojuje přes PCI slot a další konektory se připojují k externímu vylamovacímu bloku LiveDrive IR, který se instaluje do nepoužívané šachty pro jednotku.

Ovládání hlasitosti. PROTI některé zvukové karty umožňují ruční ovládání hlasitosti; na složitějších deskách se ovládání hlasitosti provádí programově pomocí kombinací kláves přímo během hry systém Windows nebo v nějaké aplikaci.

Syntetizátory. V současné době jsou všechny vyráběné desky stereo, podporující standard MIDI.

Stereo zvukové karty současně přehrávají (a nahrávají) více signálů ze dvou různých zdrojů. Čím více signálů adaptér poskytuje, tím přirozenější je zvuk. Každý čip syntezátoru umístěný na desce, nejčastěji od Yamahy, umožňuje přijímat 11 (čip YM3812 nebo OPL2) a více signálů. Pro simulaci více než 20 signálů (mikroobvod YMF262 nebo OPL3) je instalován jeden nebo dva mikroobvody frekvenčního syntezátoru.

Zvukové karty Wavetable využívají digitální nahrávky skutečných nástrojů a zvukových efektů namísto syntetizovaných zvuků generovaných čipem FM. Například, když takový audio adaptér hraje zvuk trubky, zvuk trubky je slyšet přímo a ne jeho imitace. První zvukové karty podporující tuto funkci obsahovaly až 1 MB zvukových bitů uložených v paměťových čipech adaptéru. Ale v důsledku vzniku vysokorychlostní PCI sběrnice a nárůstu množství paměti RAM v počítačích nyní většina zvukových karet používá tzv. programovatelnou metodu table-wave, která umožňuje načíst 2-8 MB krátkého zvuku fragmenty různých hudebních nástrojů do paměti RAM počítače.

V moderním počítačové hry ah MIDI zvuk se prakticky nepoužívá, ale i přes to změny provedené ve zvukové kartě DirectX 8 z ní činí přijatelnou volbu pro herní soundtracky.

Komprese dat. PROTI kvalita zvuku většiny desek podobná CD se vzorkovací frekvencí

44,1 kHz, kdy na každou minutu zvuku při nahrávání i běžného hlasu se spotřebuje cca 11 MB místa na disku. Aby se zmenšila velikost zvukových souborů, na mnoha kartách se používá komprese dat. Například karta Sound Blaster ASP 16 komprimuje zvuk v reálném čase (při nahrávání) s kompresním poměrem 2: 1, 3: 1 nebo 4: 1.

Protože zvuk vyžaduje k uložení velké množství místa na disku, je komprimován pomocí adaptivní diferenciální pulzní kódové modulace (ADPCM), která může snížit velikost souboru asi o 50 %. To však snižuje kvalitu zvuku.

Multifunkční signálové procesory. Mnoho zvukových karet používá digitální signálové procesory (DSP). Díky nim se desky staly „inteligentnějšími“ a osvobodily centrální procesorovou jednotku počítače od provádění tak časově náročných úkolů, jako je čištění signálů od šumu a komprimace dat v reálném čase.

Procesory se nacházejí v mnoha univerzálních zvukových kartách. Například programovatelný digitální signálový procesor (DSP) EMU10K1 karty Sound Blaster Live! komprimuje data, převádí text na řeč a syntetizuje tzv. trojrozměrný zvuk, čímž vytváří efekt odrazu zvuku a sborového doprovodu. S takovým procesorem se zvuková karta promění v multifunkční zařízení. Například v komunikační kartě IBM WindSurfer funguje digitální procesor jako modem, fax a digitální záznamník.

Ovladače zvukové karty. Většina desek se dodává s obecnými ovladači pro aplikace DOS a Windows. Windows 9x a Windows NT již mají ovladače pro oblíbené zvukové karty; ovladače pro jiné desky lze zakoupit samostatně.

Aplikace pro DOS obvykle nemají široký výběr ovladačů, ale počítačové hry podporují adaptéry Sound Blaster Pro.

V posledních letech výrazně vzrostly nároky na audio zařízení, což vedlo ke zvýšení výkonu hardwaru. Moderní unifikovaný multimediální hardware nelze plně považovat za dokonalý multimediální systém, který se vyznačuje následujícími vlastnostmi:

realistický prostorový zvuk v počítačových hrách;
vysoce kvalitní zvuk ve filmech na DVD;
rozpoznávání řeči a hlasové ovládání;
vytváření a nahrávání zvukových souborů ve formátech MIDI, MP3, WAV a CD-Audio.

Další požadavky na hardware a software potřebné k dosažení výše uvedených charakteristik jsou uvedeny v tabulce. 5.3.

Tabulka 5.3. Další vlastnosti a vlastnosti audio adaptérů

Jmenování	Nutné možnosti	Další hardware	Další software
	Herní port; trojrozměrný zvuk; zrychlení zvuku	Herní ovladač; zadní reproduktory
filmy na DVD	Dekódování Dolby 5.1	Reproduktory s audio adaptérem, kompatibilní s Dolby 5.1	Software pro dekódování MPEG
	Softwarově kompatibilní audio adaptér	Mikrofon	Diktovací software
Vytváření MIDI souborů	Audio adaptér s MIDI vstupem	MIDI kompatibilní hudební klávesnice	Software pro vytváření MIDI souborů
Vytvářejte soubory MP3	Digitalizace zvukových souborů	CD-R nebo CD-RW mechanika	Program pro vytváření souborů MP3
Vytváření souborů WAV	Mikrofon		Program pro nahrávání zvuku
Vytváření CDAudio souborů	Externí zdroj zvuku		WAV nebo MP3 na CD-Audio převodník

Minimální požadavky na zvukové karty.

Nahrazením předchozího zvukového adaptéru Sound Blaster Pro ISA zvukovou kartou PCI se výrazně zlepšil výkon systému, je však vhodné využívat všechny funkce zvukových karet, mezi které patří zejména:

Podpora 3D zvuku implementovaná v čipsetu. Výraz „trojrozměrný zvuk“ znamená, že zvuky odpovídající tomu, co se děje na obrazovce, jsou slyšet dále nebo blíže, za zády nebo někam do strany. Rozhraní Microsoft DirectX 8.0 obsahuje podporu pro 3D zvuk, ale pro tento účel je lepší použít zvukový adaptér s hardwarovou podporou 3D zvuku;
Využijte DirectX 8.0 spolu s dalšími 3D audio API, jako je Creative EAX, Sensaura 3D Positional Audio a nyní již neexistující technologie Aureal A3D;
ZO-zrychlení zvuku. Zvukové karty s čipsety, které tuto funkci podporují, mají poměrně nízkou míru využití CPU, což má za následek celkové zvýšení herního výkonu. Nejlepších výsledků dosáhnete použitím čipových sad, které dokážou urychlit většinu 3D streamů; jinak bude zpracování trojrozměrného zvuku centrálním procesorem obtížné, což v konečném důsledku ovlivňuje rychlost hry;
herní porty, které podporují vynucené herní ovladače.

Dnes existuje mnoho zvukových karet střední třídy, které podporují alespoň dvě z těchto funkcí. Maloobchodní cena audio adaptérů přitom nepřesahuje 50 – 100 $ Nové 3D audio čipsety dodávané různými výrobci umožňují fanouškům 3D počítačových her upgradovat systém podle jejich přání.

DVD filmy na obrazovce vašeho počítače. Chcete-li na počítači sledovat filmy na DVD, potřebujete následující součásti:

software pro přehrávání digitálních disků, který podporuje výstup Dolby Digital 5.1. Jednou z přijatelnějších možností je PowerDVD;
audio adaptér, který podporuje vstup Dolby Digital do jednotky DVD a odesílá data do zvukových hardwarových zařízení kompatibilních s Dolby Digital 5.1. Při absenci odpovídajícího hardwaru je vstup Dolby 5.1 nakonfigurován pro čtyři reproduktory; navíc můžete přidat vstup S / PDIF ACS (Dolby Surround) pro čtyřreproduktorové reproduktory;
Přijímač a reproduktory kompatibilní s Dolby Digital 5.1. Většina vysoce kvalitních zvukových karet, které podporují Dolby Digital 5.1, je připojena k vyhrazenému analogovému vstupnímu přijímači, ale jiné, jako je Creative Labs Sound Blaster Live! Platinum, podpora reproduktorů s digitálním vstupem přidáním dalšího konektoru Digital DIN k desce.

Rozpoznávání řeči. Technologie rozpoznávání řeči je stále nedokonalá, ale dnes existují programy, které umožňují zadávat příkazy počítači hlasem, volat potřebné aplikace, otevírat soubory a potřebné dialogová okna a dokonce mu diktovat texty, které by musely být napsány dříve.

Pro běžného uživatele jsou aplikace tohoto typu k ničemu. Například Compaq dodával počítače s mikrofonem a aplikací pro hlasové ovládání nějakou dobu a aplikace byla velmi levná. I když bylo zábavné sledovat, jak mnoho uživatelů v kanceláři mluví se svými počítači, výkon se ve skutečnosti nezlepšil, ale bylo ztraceno mnoho času, protože uživatelé byli nuceni experimentovat s software a kromě toho byla kancelář velmi hlučná.

Pro uživatele se zdravotním postižením však může být tento typ softwaru zajímavý, takže technologie rozpoznávání řeči se neustále vyvíjí.

Jak je uvedeno výše, existuje další typ softwaru pro rozpoznávání řeči, který vám umožňuje převádět řeč na text. Jde o neobvykle obtížný úkol, především kvůli rozdílům v řečových vzorech různých lidí, takže téměř veškerý software, včetně některých aplikací pro zadávání hlasových příkazů, zahrnuje fázi „naučení se“ technologie rozpoznávání hlasu konkrétního uživatele. V procesu takového školení uživatel čte text (nebo slova) běžící na obrazovce počítače. Protože je text naprogramován, počítač se rychle přizpůsobí způsobu řeči mluvčího.

V důsledku experimentů se ukázalo, že kvalita rozpoznávání závisí na individuálních vlastnostech řeči. Někteří uživatelé jsou navíc schopni diktovat celé stránky textu, aniž by se dotýkali klávesnice, jiné to omrzí.

Existuje mnoho parametrů, které ovlivňují kvalitu rozpoznávání řeči. Uveďme si ty hlavní:

diskrétní a nepřetržité programy pro rozpoznávání řeči. Souvislá (resp. souvislá) řeč, která umožňuje přirozenější „dialog“ s počítačem, je v současné době standardem, ale na druhou stranu existuje řada neřešitelných problémů při dosahování přijatelné přesnosti rozpoznávání;
trénovatelné a netrénovatelné programy. "Trénink" programu pro správné rozpoznávání řeči dává dobré výsledky i v těch aplikacích, které umožňují přeskočit tuto fázi;
skvělé aktivní a obecné slovníky. Programy s velkou aktivní slovní zásobou reagují mnohem rychleji na mluvený jazyk a programy s větší obecná slovní zásoba umožní vám udržovat jedinečnou slovní zásobu;
výkon hardwaru počítače. Zvýšení rychlosti procesorů a množství paměti RAM vede k hmatatelnému zvýšení rychlosti a přesnosti programů pro rozpoznávání řeči a také umožňuje vývojářům zavádět další funkce do nových verzí aplikací;
vysoce kvalitní zvuková karta a mikrofon: sluchátka s vestavěným mikrofonem nejsou určena pro nahrávání hudby nebo zvukových efektů, ale pro rozpoznávání řeči.

Zvukové soubory. Existují dva hlavní typy souborů pro ukládání zvukových nahrávek v osobním počítači. Soubory prvního typu, nazývané běžné zvukové soubory, používají formáty .wav, .voc, .au a .aiff. Zvukový soubor obsahuje data tvaru vlny, to znamená, že se jedná o digitální záznam analogových zvukových signálů vhodný pro uložení v počítači. Jsou definovány tři úrovně kvality záznamu zvuku používané v operačních systémech Windows 9x a Windows Me a také úroveň kvality záznamu zvuku s charakteristikami 48 kHz, 16bitové stereo a 188 Kb/s. Tato úroveň je navržena pro podporu přehrávání zvuku ze zdrojů, jako jsou DVD a Dolby AC-3.

Chcete-li dosáhnout kompromisu mezi vysokou kvalitou zvuku a malou velikostí souboru, můžete převést soubory .wav do formátu .mp3.

Komprese zvukových dat. Existují dvě hlavní oblasti, ve kterých se používá komprese zvuku:

používání zvuků na webových stránkách;
snížení hlasitosti vysoce kvalitních hudebních souborů.

Specializované programy pro úpravu zvuku, jako je RealProducer od společnosti Real nebo Microsoft Windows Media Encoder 7, vám umožní snížit hlasitost zvuku s minimální ztrátou kvality.

Nejoblíbenějším formátem zvukového souboru je .mp3. Tyto soubory se blíží kvalitě zvuku CD a jsou mnohem menší než běžné soubory .wav. Například 5minutový zvukový soubor .wav v kvalitě CD má přibližně 50 Mb, zatímco stejný zvukový soubor .mp3 má přibližně 4 Mb.

Jedinou nevýhodou .mp3 souborů je chybějící ochrana proti neoprávněnému použití, to znamená, že každý si může takový soubor volně stáhnout z internetu (existuje velké množství stránek nabízejících tyto „pirátské“ nahrávky). Popsaný formát souboru se i přes nedostatky značně rozšířil a vedl k masové výrobě přehrávačů TR3.

MIDI soubory. Zvukový soubor MIDI se liší od formátu .wav stejným způsobem, jakým se vektorová grafika liší od rastru. Soubory MIDI mají příponu .mid nebo .rmi a jsou zcela digitální, neobsahují zvukový záznam, ale spíše příkazy používané audio zařízením k jeho vytvoření. Stejně jako video adaptéry používají příkazy k vytváření obrázků 3D objektů, MIDI zvukové karty spolupracují se soubory MIDI při syntéze hudby.

MIDI je výkonný programovací jazyk, který se rozšířil v 80. letech 20. století. a je speciálně navržen pro elektronické hudební nástroje. Standard MIDI se stal novým slovem na poli elektronické hudby. Pomocí MIDI můžete vytvářet, nahrávat, upravovat a přehrávat hudební soubory na vašem osobním počítači nebo na MIDI kompatibilním elektronickém hudebním nástroji připojeném k vašemu počítači.

MIDI soubory, na rozdíl od jiných typů zvukových souborů, vyžadují relativně malé množství místa na disku. Záznam 1 hodiny stereo hudby uložené ve formátu MIDI vyžaduje méně než 500 kB. Mnoho her používá MIDI záznam spíše než vzorkovaný analogový záznam.

MIDI soubor je ve skutečnosti digitální zobrazení hudební partitury složené z několika vyhrazených kanálů, z nichž každý představuje jiný hudební dokument nebo typ zvuku. Frekvence a trvání not jsou definovány v každém kanálu: výsledkem je, že MIDI soubor, například pro smyčcové kvarteto, obsahuje čtyři kanály, které představují dvoje housle, alt a violoncello.

Všechny tři specifikace MPC i PC9x poskytují podporu MIDI ve všech zvukových kartách. Obecný standard MIDI pro většinu zvukových karet umožňuje až 16 kanálů v jednom MIDI souboru, ale to nutně neomezuje zvuk na 16 nástrojů. Jeden kanál je schopen reprezentovat zvuk skupiny nástrojů; proto může být syntetizován celý orchestr.

Vzhledem k tomu, že soubor MIDI se skládá z digitálních příkazů, je úprava mnohem jednodušší než u zvukového souboru .wav. Odpovídající software vám umožňuje vybrat libovolný MIDI kanál, nahrávat poznámky a přidávat efekty. Některé softwarové balíčky jsou navrženy pro záznam hudby do souboru MIDI pomocí standardního systému hudební notace. Výsledkem je, že skladatel zapíše hudbu přímo do počítače, upraví ji podle potřeby a poté vytiskne noty pro interprety. To je velmi výhodné pro profesionální hudebníky, kteří musí strávit spoustu času přepisováním not.

Přehrávání MIDI souborů. Spuštění MIDI souboru na osobním počítači neznamená přehrávání nahrávky. Počítač ve skutečnosti vytváří hudbu podle zaznamenaných příkazů: systém čte soubor MIDI, syntezátor generuje zvuky pro každý kanál v souladu s příkazy v souboru, aby dal zvuku not požadovaný tón a délku. K produkci zvuku konkrétního hudebního nástroje používá syntezátor předdefinovaný vzor, tedy sadu příkazů, které vytvářejí zvuk podobný tomu, který hraje konkrétní nástroj.

Syntezátor na zvukové kartě je podobný elektronickému klávesovému syntezátoru, ale má omezené možnosti. Zvuková karta musí mít podle specifikace MPC frekvenční syntezátor, který dokáže současně hrát minimálně šest melodických not a dva bicí.

Frekvenční syntéza. Většina zvukových karet generuje zvuky pomocí frekvenčního syntezátoru; tato technologie byla vyvinuta již v roce 1976. Použitím jedné sinusové vlny ke změně druhé vytváří frekvenční syntezátor umělý zvuk, který připomíná konkrétní nástroj. MIDI standard definuje sadu předprogramovaných zvuků, které lze hrát s většinou nástrojů.

Některé frekvenční syntezátory používají čtyři vlny a reprodukované zvuky jsou zcela normální, i když poněkud umělé. Například syntetizovaný zvuk trubky je nepochybně podobný jejímu zvuku, ale nikdo ho nikdy nepozná jako zvuk skutečné trubky.

Syntéza tabulkové vlny. Zvláštností frekvenční syntézy je, že reprodukovaný zvuk se ani v nejlepším případě zcela neshoduje se skutečným zvukem hudebního nástroje. Nenákladnou technologii pro přirozenější zvuk vyvinula společnost Ensoniq v roce 1984. Umožňuje zaznamenat zvuk jakéhokoli nástroje (včetně klavíru, houslí, kytary, flétny, trubky a bubnu) a uložit digitalizovaný zvuk do speciální tabulky. Tato tabulka se zapisuje buď na čipy ROM nebo na disk a zvuková karta dokáže z tabulky vytáhnout digitalizovaný zvuk požadovaného nástroje.

Pomocí table-wave syntezátoru můžete vybrat nástroj, zaznít jedinou potřebnou notu a případně změnit její frekvenci (tedy zahrát danou notu z odpovídající oktávy). Některé adaptéry používají více tónů stejného nástroje ke zlepšení reprodukce zvuku. Nejvyšší tón na klavíru se liší od nejnižšího tónu, takže pro přirozenější zvuk vyberte vzorek, který je nejblíže (ve výšce) syntetizované notě.

Kvalita a rozmanitost zvuků, které syntezátor dokáže reprodukovat, tedy do značné míry závisí na velikosti stolu. Nejkvalitnější wavetable adaptéry mají obvykle několik megabajtů paměti na desce pro ukládání vzorků. Některé z nich poskytují možnost připojení dalších karet pro instalaci další paměti a záznam zvukových vzorků do tabulky.

Připojte další zařízení ke konektoru MIDI. MIDI rozhraní zvukové karty se také používá k připojení elektronických nástrojů, zvukových generátorů, bicích a dalších MIDI zařízení k vašemu počítači. Výsledkem je, že soubory MIDI jsou přehrávány vysoce kvalitním hudebním syntezátorem spíše než syntezátorem zvukové karty a můžete vytvářet své vlastní soubory MIDI hraním not na vyhrazené klávesnici. Správný software vám umožní skládat symfonii na PC tak, že nahrajete noty každého nástroje zvlášť do jeho vlastního kanálu a poté umožníte, aby všechny kanály zněly současně. Mnoho profesionálních hudebníků a skladatelů používá MIDI zařízení ke skládání hudby přímo na svých počítačích, bez tradičních nástrojů.

Existují také vysoce kvalitní MIDI karty, které pracují v obousměrném režimu, to znamená, že přehrávají předem nahrané zvukové stopy a zároveň nahrávají novou stopu do stejného MIDI souboru. Před pár lety to šlo dělat jen ve studiu s profesionálním vybavením, které stálo statisíce dolarů.

MIDI zařízení se připojují ke dvěma kulatým 5pinovým DIN konektorům audio adaptéru, které se používají pro vstupní (MIDI-IN) a výstupní (MIDI-OUT) signály. Mnoho zařízení má také port MIDI-THRU, který přenáší signály ze vstupu zařízení přímo na jeho výstup, ale zvukové karty obvykle ne. Zajímavé je, že podle standardu MIDI jsou data přenášena pouze přes piny 1 a 3 konektorů. Pin 2 je stíněný a piny 4 a 5 se nepoužívají.

Hlavní funkcí MIDI rozhraní zvukové karty je převádět (převádět) proud bajtů (tedy 8 bitů paralelně) dat, která jsou přenášena systémovou sběrnicí počítače, na sériový datový proud ve formátu MIDI. MIDI zařízení jsou vybavena asynchronními sériovými porty pracujícími na 31,25 Kbaud. Při výměně dat v souladu se standardem MIDI se používá osm informačních bitů s jedním startovacím a jedním stop bitem a sériový přenos 1 bajtu trvá 320 ms.

V souladu se standardem MIDI jsou signály přenášeny přes speciální nestíněný kroucený dvoulinkový kabel, který může být dlouhý až 15 m (ačkoli většina prodávaných kabelů má délku 3 nebo 6 m). Můžete také spojit několik MIDI zařízení a spojit jejich schopnosti. Celková délka řetězce MIDI zařízení není omezena, ale délka každého jednotlivého kabelu nesmí přesáhnout 15m.

Legacy-free systémy nemají herní port (MIDI port) konektor – všechna zařízení jsou připojena na sběrnici typu USB.

Software pro MIDI zařízení. Operační systémy Windows 9x, Windows Me a Windows 2000 jsou dodávány se softwarem Media Player, který přehrává soubory MIDI. Pro využití všech možností MIDI se doporučuje zakoupit specializovaný software pro provádění různých operací pro editaci MIDI souborů (nastavení tempa přehrávání, stříhání a vkládání různé předem nahrané hudby).

Řada zvukových karet se dodává se softwarem, který poskytuje možnosti úprav souborů MIDI. Kromě toho je mnoho freewarových a sharewarových nástrojů (programů) volně distribuováno přes internet, ale skutečně výkonný software, který umožňuje vytvářet a upravovat MIDI soubory, je nutné zakoupit samostatně.

Záznam. Téměř všechny zvukové karty jsou vybaveny vstupním konektorem, připojením mikrofonu, na který můžete nahrávat svůj hlas. Pomocí softwaru Záznam zvuku v systému Windows můžete přehrávat, upravovat a nahrávat zvukový soubor ve speciálním formátu .wav.

Níže jsou uvedena hlavní použití souborů .wav:

údržba určitých událostí v systému Windows. Chcete-li to provést, použijte možnost Zvuky v Ovládacích panelech systému Windows;
přidávání řečových poznámek pomocí ovládacích prvků Windows OLE a ActiveX pro dokumenty různých typů;
Zadávání doprovodného textu do prezentací vytvořených pomocí PowerPoint, Freelance Graphics, Corel Presentations nebo dalších.

Za účelem zmenšení velikosti a dalšího použití na internetu se soubory .wav převádějí na soubory .mp3 nebo .wma.

Audio CD. Pomocí jednotky CD ROM audio CD můžete poslouchat nejen přes reproduktory, ale i přes sluchátka při práci s jinými programy. Řada zvukových karet je dodávána s programy pro přehrávání CD a tyto programy jsou často stahovány z internetu zdarma. Tyto programy mají obvykle vizuální displej, který simuluje přední panel CD přehrávače pro ovládání klávesnicí nebo myší.

Směšovač zvuku (mixér). Pokud máte více zdrojů zvuku a pouze jeden reproduktor, musíte použít směšovač zvuku. Většina zvukových karet je vybavena vestavěným audio mixerem (mixérem), který umožňuje mixovat zvuk z audio, MIDI a WAV zdrojů, line-in a CD přehrávače a přehrávat jej na jednom linkovém výstupu. Obvykle softwarová rozhraní pro mixování zvuku na obrazovce vypadají jako standardní panel mixu zvuku. To usnadňuje ovládání hlasitosti zvuku každého zdroje.

Zvukové karty: základní pojmy a pojmy. Abyste pochopili, co jsou zvukové karty, musíte nejprve porozumět termínům. Zvuk jsou vibrace (vlny) šířící se vzduchem nebo jiným prostředím ze zdroje vibrací všemi směry. Když vlny dosáhnou ucha, snímací prvky v něm umístěné vnímají vibrace a slyší se zvuk.

Každý zvuk je charakterizován frekvencí a intenzitou (hlasitostí).

Frekvence - toto je počet zvukových vibrací za sekundu; měří se v hertzech (Hz). Jeden cyklus (perioda) je jeden pohyb zdroje kmitání (tam a zpět). Čím vyšší frekvence, tím vyšší tón.

Lidské ucho vnímá jen malý rozsah frekvencí. Velmi málo lidí slyší zvuky pod 16 Hz a nad 20 kHz (1 kHz = 1000 Hz). Nejnižší tón na klavíru je 27 Hz a nejvyšší je těsně nad 4 kHz. Nejvyšší frekvence zvuku, kterou mohou vysílací stanice FM vysílat, je 15 kHz.

Objem zvuk je určen amplitudou vibrací, která závisí především na výkonu zdroje zvuku. Například struna klavíru zní při lehkém úderu jemně, protože rozsah jejích vibrací je malý. Pokud stisknete klávesu silněji, zvýší se amplituda vibrací struny. Hlasitost zvuku se měří v decibelech (dB). Například šelest listí má hlasitost asi 20 dB, běžný pouliční hluk je asi 70 dB a nedaleké zahřmění 120 dB.

Posouzení kvality zvukového adaptéru. K posouzení kvality zvukového adaptéru se používají tři parametry:

frekvenční rozsah;
koeficient nelineárního zkreslení;
odstup signálu od šumu.

Frekvenční odezva definuje frekvenční rozsah, ve kterém úroveň zaznamenaných a reprodukovaných amplitud zůstává konstantní. U většiny zvukových karet je rozsah 30 Hz až 20 kHz. Čím širší tento rozsah, tím lepší deska.

Koeficient nelineárního zkreslení charakterizuje nelinearitu zvukové karty, tedy rozdíl mezi skutečnou křivkou frekvenční charakteristiky a ideální přímkou, nebo jednodušeji koeficient charakterizuje čistotu reprodukce zvuku. Každý nelineární prvek způsobuje zkreslení. Čím nižší je tento poměr, tím vyšší je kvalita zvuku.

Vyšší poměr signálu k šumu (v decibelech) má za následek lepší reprodukci zvuku.

Vzorkování. Pokud má počítač zvukovou kartu, je možné nahrávat zvuk v digitální (také nazývané diskrétní) podobě, v takovém případě se počítač používá jako záznamové zařízení. Součástí zvukové karty je malý mikroobvod - analogově-digitální převodník neboli ADC (Analog-to-Digital Converter - ADC), který při nahrávání převádí analogový signál do digitální podoby, které počítač rozumí. Stejně tak při přehrávání převádí digitálně-analogový převodník (DAC) zvuk na zvuk, který naše uši slyší.

Proces převodu původního zvukového signálu do digitální podoby (obr.5.5), ve které je uložen pro následné přehrávání, se nazývá vzorkování, neboli digitalizace. Současně jsou okamžité hodnoty zvukového signálu uloženy v určitých okamžicích, nazývaných volba

Rýže. 5.5. Kami audio-k-digitální převodní obvod. Čím častěji se vzorky odebírají, tím více se digitální kopie zvuku shoduje s originálem.

První standard MPC poskytoval 8bitový zvuk. Bitová hloubka charakterizuje počet bitů použitých k digitální reprezentaci každého vzorku.

Osm bitů definuje 256 diskrétních úrovní zvukového signálu, a pokud použijete 16 bitů, pak jejich počet dosahuje 65 536 (samozřejmě se výrazně zlepšila kvalita zvuku). Pro záznam a přehrávání hlasu stačí 8bitová reprezentace, pro hudbu je potřeba 16bitová reprezentace. Většina starších desek podporuje pouze 8bitový zvuk, všechny moderní desky podporují 16bitové nebo více.

Kvalitu nahraného a reprodukovaného zvuku spolu s rozlišením určuje vzorkovací frekvence (počet vzorků za sekundu). Teoreticky by měla být 2krát vyšší než maximální frekvence signálu (tj. horní frekvenční limit) plus 10% rezerva. Práh slyšení lidského ucha je 20 kHz. CD nahrávky odpovídají 44,1 kHz.

Zvuk vzorkovaný při 11 kHz (11 000 vzorků za sekundu) je více vybledlý než zvuk vzorkovaný při 22 kHz. Množství místa na disku potřebné k záznamu 16bitového zvuku při vzorkovací frekvenci 44,1 kHz po dobu 1 minuty bude 10,5 MB. S 8bitovou prezentací, monofonním zvukem a vzorkovací frekvencí 11 kHz se potřebný prostor na disku zmenší 16krát. Tato data lze zkontrolovat pomocí programu „Sound Recorder“: nahrajte zvukový fragment při různých vzorkovacích frekvencích a podívejte se na velikost výsledných souborů.

Trojrozměrný zvuk. Jednou z nejnáročnějších výzev pro zvukové karty v herním systému je zpracování 3D zvukových úloh. Existuje několik faktorů, které komplikují řešení problémů tohoto druhu:

různé standardy umístění zvuku;
Hardware a software používaný ke zpracování 3D zvuku;
Problémy s podporou DirectX.

Poziční zvuk. Polohování zvuku je běžnou technologií pro všechny zvukové karty 3b a zahrnuje nastavení určitých parametrů, jako je dozvuk nebo odraz, ekvalizace (vyvážení) a indikace „umístění“ zdroje zvuku. Všechny tyto komponenty vytvářejí iluzi zvuků přicházejících před uživatelem, napravo, nalevo od uživatele nebo dokonce za jeho zády. Nejdůležitějším prvkem pozičního zvuku je Head Related Transfer Function (HRTF), která určuje změnu vnímání zvuku v závislosti na tvaru ucha a úhlu natočení hlavy posluchače. Parametry této funkce popisují podmínky, za kterých je „realistický“ zvuk vnímán zcela jinak, když je hlava posluchače otočena na jednu nebo druhou stranu. Použití systémů s více reproduktory, které obklopují uživatele ze všech směrů, stejně jako sofistikované zvukové algoritmy, které doplňují reprodukovaný zvuk s řízeným dozvukem, činí počítačově syntetizovaný zvuk ještě realističtější.

3D zpracování zvuku. Důležitým faktorem pro kvalitní zvuk jsou různé způsoby zpracování trojrozměrného zvuku ve zvukových kartách, zejména:

centralizovaný (centrální procesor se používá ke zpracování trojrozměrného zvuku, což vede ke snížení celkového výkonu systému);
Zpracování zvukové karty (3D-akcelerace) s výkonným digitálním signálovým procesorem (DSP) zpracováním přímo ve zvukové kartě.

Zvukové karty, které poskytují centralizované zpracování 3D zvuku, mohou být hlavním důvodem nižší snímkové frekvence (počet snímků animace za sekundu) při použití 3D zvuku. U zvukových karet s vestavěným zvukovým procesorem zůstává snímková frekvence při zapnutí nebo vypnutí 3D zvuku téměř nezměněna.

Jak ukazuje praxe, průměrná snímková frekvence realistické počítačové hry by měla být alespoň 30 snímků za sekundu (snímků za sekundu). S vysokorychlostním procesorem, například Pentium III 800 MHz, a jakoukoli moderní ZE-zvukovou kartou lze této frekvence dosáhnout poměrně snadno. Pokud použijete pomalejší procesor, řekněme Celeron 300A běžící na 300 MHz, a desku s centralizovaným 3D zpracováním zvuku, bude snímková frekvence mnohem nižší než 30 fps. Chcete-li vidět, jak 3D zpracování zvuku ovlivňuje rychlost počítačových her, je ve většině her integrována funkce sledování snímkové frekvence. Snímková frekvence přímo souvisí s využitím procesoru; vyšší požadavky na zdroje procesoru povedou ke snížení snímkové frekvence.

Technologie trojrozměrného zvuku a trojrozměrného videoobrazu jsou největším zájmem především pro vývojáře počítačových her, ale daleko není ani jejich využití v komerčním prostředí.

Připojení stereo systému ke zvukové kartě. Proces připojení stereo systému ke zvukové kartě spočívá v jejich propojení kabelem. Pokud má zvuková karta výstup pro reproduktorový systém nebo sluchátka a stereo linkový výstup, pak je lepší použít pro připojení stereo systému ten druhý. V tomto případě je dosaženo lepšího zvuku, protože signál přichází na linkový výstup, aniž by procházel zesilovacím obvodem, a proto prakticky nepodléhá zkreslení a signál zesílí pouze stereo systém.

Připojte tento výstup k pomocnému vstupu vašeho stereo systému. Pokud vaše stereo nemá pomocné vstupy, měli byste použít jiné, například vstup pro CD přehrávač. Stereo zesilovač a počítač nemusí být umístěny vedle sebe, takže propojovací kabel může být dlouhý několik metrů.

Řada stereo a rozhlasových přijímačů má na zadním panelu konektor pro tuner, magnetofon a CD přehrávač. Pomocí tohoto konektoru, stejně jako vstupu a výstupu zvukové karty, můžete poslouchat zvuk přicházející z počítače a také rozhlasové vysílání prostřednictvím systému stereo reproduktorů.

Pravidlo 2. Před připojením zařízení k síti se podívejte, co je napsáno na zadní straně zařízení.

Zkontrolujte napětí na výstupu autotransformátoru při volnoběžných otáčkách před připojením zařízení k němu.

Při kopírování zkontrolujte napětí dodávané do stroje.

Po dokončení práce odpojte zástrčku autotransformátoru ze sítě. Nenechávejte autotransformátor pod napětím!

Pravidlo 3. Je velmi důležité zvážit požadavky na instalaci kopírky. Zařízení musí být instalováno na rovném vodorovném povrchu. Nakloněním z vodorovné polohy se toner a média v kazetě stroje přerozdělí směrem ke svahu. V souladu s tím je jejich míchání obtížné a rovnoměrnost pokrytí magnetického válce tonerem je narušena.

Laboratorní práce. Naučte se, jak fungují zařízení pro zpracování zvuku

účel práce

Prohlédněte si blokové schéma zvukového systému PC, který tvoří zvukový systém.

7.2 Postup práce:

1) Seznamte se s blokovým schématem ozvučení PC.

2) Prostudujte si hlavní komponenty (moduly) zvukového systému.

3) Seznamte se s principem činnosti modulu syntezátoru.

4) Seznamte se s principem činnosti modulu rozhraní.

5) Seznamte se s principem činnosti směšovacího modulu.

1) Téma, účel, postup práce;

2) Formulace a popis jednotlivého úkolu;

7.4 Testové otázky

1) Jaké jsou hlavní moduly klasického ozvučení?

2) Co je podstatou syntetizovat.

3) Pojmenujte fáze zvukového signálu.

4) Jaké znáte metody syntézy zvuku?

5) Vyjmenujte moderní rozhraní audio zařízení.

Metodické pokyny.

Struktura zvukového systému PC

Zvukový systém PC jsou konstrukčně zvukové karty, instalované buď ve slotu základní desky, nebo integrované na základní desce nebo rozšiřující kartě jiného PC subsystému.

Klasický zvukový systém, jak je znázorněn na obrázku 23, obsahuje:

1. modul pro záznam a přehrávání zvuku;

2. modul syntezátoru;

3. modul rozhraní;

4. modul směšovače;

5. reproduktorová soustava.

Obrázek 23 - Struktura zvukového systému PC

Modul syntezátoru

Digitální syntezátor elektronické hudby zvukového systému umožňuje generovat téměř jakýkoli zvuk, včetně zvuku skutečných hudebních nástrojů. Princip činnosti syntezátoru je znázorněn na obrázku 24.

Syntéza je proces obnovy struktury hudebního tónu (noty). Zvukový signál jakéhokoli hudebního nástroje má několik časových fází. Na obrázku 24 A ukazuje fáze zvukového signálu, který vzniká při stisknutí ml na křídle. Pro každý hudební nástroj bude typ signálu jedinečný, ale lze v něm rozlišit tři fáze: útok, podpora a rozpad. Kombinace těchto fází se nazývá amplitudová obálka, jehož tvar závisí na typu hudebního nástroje. Doba trvání útoku na různé hudební nástroje se pohybuje od jednotek po několik desítek nebo dokonce stovek milisekund. Ve fázi zvané support zůstává amplituda signálu téměř nezměněna a výška hudebního tónu se tvoří během podpory. Poslední fáze, útlum, odpovídá úseku poměrně rychlého poklesu amplitudy signálu.

V moderních syntezátorech se zvuk vytváří následujícím způsobem. Digitální zařízení využívající některou z metod syntézy generuje tzv. budicí signál s danou výškou tónu (notou), který by měl mít spektrální charakteristiky co nejblíže charakteristikám simulovaného hudebního nástroje v podpůrné fázi, jak je znázorněno na Obr. 24. b. Dále je budicí signál přiváděn do filtru, který simuluje frekvenční odezvu skutečného hudebního nástroje. Signál amplitudové obálky stejného přístroje je přiveden na druhý vstup filtru. Dále je soubor signálů zpracován za účelem získání speciálních zvukových efektů, např. ozvěna (dozvuk), sborový výkon. Dále se provádí digitálně-analogová konverze a filtrace signálu pomocí nízkopropustného filtru (LPF).

Klíčové vlastnosti modulu syntezátoru:

metoda syntézy zvuku;

Paměť;

Možnost hardwarového zpracování signálu pro vytváření zvukových efektů;

Polyfonie - maximální počet současně reprodukovaných zvukových prvků.

metoda syntézy zvuku, použitý ve zvukovém systému PC určuje nejen kvalitu zvuku, ale také složení systému. V praxi se na zvukové karty instalují syntezátory, které generují zvuk pomocí následujících metod.

Obrázek 24 - Princip činnosti moderního syntezátoru: a - fáze zvukového signálu; b - obvod syntezátoru

metoda FM syntézy ( Syntéza frekvenční modulace - FM syntéza) zahrnuje použití alespoň dvou signálových generátorů složitých tvarů pro generování hlasu hudebního nástroje. Generátor nosné frekvence generuje signál základního tónu, frekvenčně modulovaný signálem dalších harmonických, podtónů, které určují barvu konkrétního nástroje. Generátor obálek řídí amplitudu výsledného signálu.FM generátor poskytuje přijatelnou kvalitu zvuku, je levný, ale neposkytuje zvukové efekty. Zvukové karty využívající tuto metodu se proto podle standardu PC99 nedoporučují.

Syntéza zvuku založená na vlnové tabulce (Syntéza vlnové tabulky - WT-synthesis) se vyrábí pomocí předem digitalizovaných zvukových vzorků skutečných hudebních nástrojů a dalších zvuků uložených ve speciální paměti ROM, vyrobených ve formě paměťového čipu nebo integrovaných do paměťového čipu generátoru WT. WT syntezátor poskytuje vysoce kvalitní generování zvuku. Tato metoda syntézy je implementována v moderních zvukových kartách.

Paměť na zvukových kartách se syntezátorem WT ji lze zvýšit instalací dalších paměťových prvků (ROM) pro uložení bank s nástroji.

Zvukové efekty jsou tvořeny pomocí speciálního efektového procesoru, který může být buď samostatným prvkem (mikroobvodem), nebo může být integrován do WT syntezátoru. U naprosté většiny karet se syntézou WT se staly standardem efekty reverb a chorus.

Syntéza zvuku založená na fyzikálním modelování zahrnuje použití matematické modely zvuková výroba skutečných hudebních nástrojů pro generování v digitální podobě a pro další převod na audio signál pomocí DAC. Zvukové karty využívající fyzické modelování se zatím příliš nepoužívají, protože ke svému běhu vyžadují výkonný počítač.

Modul rozhraní

Modul rozhraní zajišťuje výměnu dat mezi zvukovým systémem a dalšími externími a interními zařízeními.

ISA rozhraní v roce 1998 byl ve zvukových kartách nahrazen rozhraním PCI.

PCI rozhraní poskytuje širokou šířku pásma (například verze 2.1 - více než 260 Mbps), která umožňuje paralelní přenos audio streamů. Použití sběrnice PCI umožňuje zlepšit kvalitu zvuku a poskytuje odstup signálu od šumu více než 90 dB. Sběrnice PCI navíc umožňuje kooperativní zpracování zvukových dat, kde jsou úlohy zpracování a přenosu sdíleny mezi audio systémem a CPU.

MIDI (digitální rozhraní hudebních nástrojů- digitální rozhraní hudebního nástroje) se řídí speciální normou obsahující specifikace pro hardwarové rozhraní: typy kanálů, kabely, porty, přes které jsou MIDI zařízení vzájemně propojena, a také popis postupu výměny dat - protokol pro výměnu informace mezi zařízeními MIDI. Zejména pomocí MIDI příkazů můžete ovládat osvětlovací zařízení, video zařízení během vystoupení hudební skupiny na pódiu. Zařízení s MIDI rozhraním jsou zapojena do série a tvoří tak jakousi MIDI síť, jejíž součástí je kontrolér - ovládací zařízení, které lze použít jak jako PC, tak i jako hudební klávesový syntezátor, tak i jako slave zařízení (přijímače), které vysílají informace správci prostřednictvím jeho žádosti. Celková délka MIDI řetězce není omezena, ale maximální délka kabelu mezi dvěma MIDI zařízeními by neměla přesáhnout 15 metrů.

Připojení PC k MIDI síti se provádí pomocí speciálního MIDI adaptéru, který má tři MIDI porty: vstupní, výstupní a průchozí a také dva konektory pro připojení joysticků.

Zvuková karta obsahuje rozhraní pro připojení CD-ROM mechanik.

7.5.4 Modul směšovače

Modul směšovače zvukové karty provádí:

Spínání (připojování / odpojování) zdrojů a přijímačů zvukových signálů, jakož i regulace jejich úrovně;

Míchání (mixování) více audio signálů a úprava úrovně výsledného signálu.

Hlavní vlastnosti směšovacího modulu jsou:

Počet smíšených signálů na přehrávaném kanálu;

Regulace úrovně signálu v každém smíšeném signálu;

Regulace celkové úrovně signálu;

Výstupní výkon zesilovače;

Přítomnost konektorů pro připojení externích a interních přijímačů / zdrojů audio signálů.

Zdroje a přijímače audio signálu jsou připojeny mixážním modulem pomocí externích nebo interních konektorů. Externí audio konektory se obvykle nacházejí na zadní straně šasi. systémová jednotka: Joystick / MIDI- pro připojení joysticku nebo MIDI adaptéru; Mic In- pro připojení mikrofonu; Linka dovnitř- line-in pro připojení libovolných zdrojů audio signálů; Linka ven- linkový výstup pro připojení libovolných přijímačů audio signálů; mluvčí pro připojení sluchátek (sluchátek) nebo pasivního reproduktorového systému.

Softwarové ovládání mixpultu se provádí buď pomocí Windows nebo pomocí mixážního programu dodávaného se softwarem zvukové karty

Kompatibilita zvukového systému s jedním ze standardů zvukových karet znamená, že zvukový systém bude poskytovat vysoce kvalitní reprodukci zvuku. Problémy s kompatibilitou jsou zvláště důležité pro aplikace DOS. Každá z nich obsahuje seznam zvukových karet, se kterými je aplikace pro DOS navržena.

Sound Blaster Standard podpora herních aplikací pro DOS, ve kterých je zvuková stopa naprogramována pro rodinu zvukových karet Sound Blaster.

Windows Sound System Standard (WSS) Microsoft obsahuje zvukovou kartu a softwarový balík zaměřený především na podnikové aplikace.

Příklady jednotlivých zadání

Model 1 - Zvuková karta SB PCI CMI 8738

Obrázek 25 - Vnější pohled na zvukovou kartu SB PCI CMI 8738

Popis: Zvuková karta s možností přehrávání zvuku ve formátu 5.1

Typ zařízení: Multimediální zvuková karta

Čip: C-Media 8738

Analogové vstupy: 2

Analogové výstupy: 3

Konektory: Externí: Line In, Mic In, Front Speaker Out, Rear Speaker Out, Center / Subwoofer Out; vnitřní: line-in, CD-in

Možnost připojení 4 reproduktorů: Ano

Podpora Dolby Digital 5.1: Ano

Podpora EAX: EAX 1.0 a 2.0

Rozhraní: PCI

Možnost připojení 6 reproduktorů: Ano

Model 2 - Zvuková karta SB PCI Terratec Aureon 5.1 PCI

Obrázek 26 - Vnější pohled na zvukovou kartu SB PCI Terratec Aureon 5.1 PCI

Popis: 6-kanálová zvuková karta.

3D zvuk: EAX 1.0, EAX 2.0, Sensaura, Aureal A3D 1.0, Environment FX, Multi Drive, Zoom FX, I3DL2, DirectSound 3D

Čip: С-media CMI8738 / PCI-6ch-MX

DAC: 16 bit / 48 kHz

ADC: 16 bit / 48 kHz

Počet řečníků: 5.1

Analogové vstupy: 1x nesymetrický konektor miniJack, mikrofonní vstup miniJack, vnitřní konektory: AUX, CD-in.

Analogové výstupy: Audio výstupy MiniJack pro připojení 5.1 reproduktorů (přední výstup, zadní výstup, sub / senter-out).

S / PDIF: 16 bitů / 48 kHz

Digitální I/O: Optický (TOSLINK) výstup, Optický (TOSLINK) vstup.

Vzorkovací frekvence: 44,1, 48 kHz

Systémové požadavky (minimální): Intel PentiumIII, AMD K6-III 500 MHz 64 MB paměti

Rozhraní: PCI 2.1, 2.2