Sistemi di elaborazione e riproduzione delle informazioni audio. Installazione delle funzionalità del sistema audio del sistema operativo Windows 7

Sistema sonoro un personal computer serve a riprodurre gli effetti sonori e il parlato che accompagnano le informazioni video riprodotte e include:

• modulo di registrazione/riproduzione;
• sintetizzatore;
• modulo di interfaccia;
• miscelatore;
• sistema di altoparlanti.

I componenti del sistema audio (escluso il sistema di altoparlanti) sono strutturalmente progettati come una scheda audio separata o sono parzialmente implementati come microcircuiti sulla scheda madre del computer.

In genere, i segnali di ingresso e di uscita dell'unità di registrazione/riproduzione sono analogici, ma l'elaborazione segnali sonori avviene digitalmente. Pertanto, le funzioni principali del modulo di registrazione/riproduzione sono ridotte alle conversioni analogico-digitale e digitale-analogico.

Per questo, il segnale analogico in ingresso è soggetto alla modulazione del codice a impulsi (PCM), la cui essenza è il campionamento del tempo e la rappresentazione (misurazione) delle ampiezze del segnale analogico a tempi discreti sotto forma di numeri binari. È necessario selezionare la frequenza di campionamento e la profondità di bit in modo che l'accuratezza della conversione da analogico a digitale soddisfi i requisiti per la qualità della riproduzione del suono.

Secondo il teorema di Kotelnikov, se la fase di campionamento temporale che separa campioni adiacenti (ampiezza misurata) non supera la metà del periodo di oscillazione della componente superiore nello spettro di frequenza del segnale convertito, il campionamento temporale non introduce distorsioni e non porta a informazioni perdita. Se, per un suono di alta qualità, è sufficiente riprodurre un ampio spettro di 20 kHz, la frequenza di campionamento dovrebbe essere di almeno 40 kHz. Nei sistemi audio per personal computer (PC), la frequenza di campionamento è solitamente di 44,1 o 48 kHz.

La larghezza di bit limitata dei numeri binari che rappresentano le ampiezze del segnale fa sì che le grandezze del segnale vengano discretizzate. Nelle schede audio, nella maggior parte dei casi, vengono utilizzati numeri binari a 16 bit, che corrispondono a 216 livelli di quantizzazione o 96 dB. A volte viene utilizzata la conversione A/D a 20 o anche a 24 bit.

È ovvio che migliorare la qualità del suono aumentando la frequenza di campionamento fe il numero k di livelli di quantizzazione porta ad un aumento significativo del volume S dei dati digitali risultanti, poiché

S = f t log2k / 8,

dove t è la durata del frammento sonoro, S, f e t sono misurati rispettivamente in MB, MHz e secondi. Nel suono stereo, i dati vengono raddoppiati. Quindi, a una frequenza di 44,1 kHz e 216 livelli di quantizzazione, la quantità di informazioni per rappresentare un frammento audio stereofonico con una durata di 1 min è di circa 10,6 MB. Per ridurre i requisiti sia per la capacità di memoria per la memorizzazione delle informazioni audio che per la larghezza di banda dei canali di trasmissione dati, viene utilizzata la compressione (compressione) delle informazioni.

Il modulo di interfaccia viene utilizzato per trasferire informazioni audio digitalizzate ad altri dispositivi PC (memoria, sistema acustico) attraverso i bus del computer. La larghezza di banda del bus ISA, di regola, non è sufficiente, quindi vengono utilizzati altri bus: PCI, un'interfaccia MIDI speciale per strumenti musicali o altre interfacce.

Usando il mixer, puoi mixare segnali sonori, creare suoni polifonici, aggiungere accompagnamento musicale al parlato che accompagna frammenti multimediali, ecc.

Il sintetizzatore è progettato per generare segnali sonori, molto spesso per simulare il suono di vari strumenti musicali. Per la sintesi vengono utilizzati modulazione di frequenza, tavole d'onda, modelli matematici. I dati di input per i sintetizzatori (codici nota e tipi di strumenti) sono generalmente presentati in formato MIDI (estensione MID nei nomi dei file). Quindi, quando si utilizza il metodo di modulazione di frequenza, vengono controllate la frequenza e l'ampiezza dei segnali sommati dal generatore principale e dal generatore di armonici. Secondo il metodo della tavola d'onda, il segnale risultante è ottenuto combinando campioni sonori digitalizzati da strumenti musicali reali. Nel metodo di modellazione matematica, invece di campioni ottenuti sperimentalmente, vengono utilizzati modelli matematici di suoni.

Le schede audio professionali consentono di eseguire complesse elaborazioni del suono, forniscono suono stereo, hanno la propria ROM con centinaia di suoni di vari strumenti musicali memorizzati al suo interno. I file audio sono generalmente molto grandi. Pertanto, un file audio di tre minuti con audio stereo richiede circa 30 MB di memoria. Pertanto, le schede Sound Blaster forniscono la compressione automatica dei file oltre alle funzionalità principali.

Componenti della scheda

La scheda audio di un personal computer contiene diversi sistemi hardware associati alla produzione e raccolta di dati audio, due principali sottosistemi audio progettati per la "cattura audio" digitale, la sintesi e la riproduzione di musica. Storicamente, il sottosistema di sintesi e riproduzione musicale genera onde sonore in due modi:

• attraverso il sintetizzatore FM interno (sintetizzatore FM);
• riproduzione del suono campionato.

La sezione di registrazione audio digitale della scheda audio include una coppia di convertitori a 16 bit - digitale-analogico (DAC) e analogico-digitale (ADC) e un generatore di frequenza di campionamento programmabile che sincronizza i convertitori e un processore centrale controllato . Il computer trasmette i dati audio digitalizzati da o verso i convertitori. La frequenza di conversione è solitamente un multiplo (o parte di) 44,1 kHz.

La maggior parte delle schede utilizza uno o più canali accesso diretto alla memoria, alcune schede forniscono anche un'uscita digitale diretta utilizzando una connessione S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface) ottica o coassiale.

Il generatore di suoni integrato utilizza un processore di segnale digitale (DSP) che riproduce le note musicali desiderate combinando letture provenienti da diverse regioni della tavola sonora a velocità diverse per produrre l'intonazione desiderata. Il numero massimo di note disponibili è legato alla potenza del processore DSP ed è chiamato "polifonia" della scheda.

I DSP utilizzano algoritmi sofisticati per creare effetti come riverbero, chorus e delay. Il riverbero dà l'impressione che gli strumenti stiano suonando in grandi sale da concerto. Il coro è usato per dare l'impressione che più strumenti stiano suonando insieme, quando in realtà ce n'è uno solo. L'aggiunta di un ritardo a una parte di chitarra, ad esempio, può dare l'effetto di spazio e suono stereo.

Modulazione di frequenza

La prima tecnologia diffusa utilizzata nelle schede audio è la modulazione di frequenza (FM), sviluppata nei primi anni '70 da J. Chowning (Stanford University). Un sintetizzatore FM (sintetizzatore FM) produce suono generando un'onda sinusoidale pura (portante) e mescolandola con un secondo segnale (modulatore). Quando le due forme d'onda sono vicine in frequenza, viene creata una forma d'onda complessa. Controllando la portante e il modulatore, puoi creare diverse voci o strumenti.

Ogni voce del sintetizzatore FM richiede un minimo di due generatori di segnale, comunemente chiamati "operatori". Diversi modelli del sintetizzatore FM hanno diversi gradi di controllo sui parametri dell'operatore. I sistemi FM complessi possono utilizzare quattro o sei operatori per voce e gli operatori possono disporre di parametri regolabili che consentono di regolare le velocità di dissolvenza in entrata e in uscita.

Yamaha è stata la prima azienda ad investire nella ricerca sulla Chowning Theory, che ha portato allo sviluppo del leggendario sintetizzatore DX7. Yamaha si rese presto conto che mixare una gamma più ampia di portanti e modulatori avrebbe creato voci più complesse, dando vita a strumenti dal suono realistico.

Sebbene i sistemi FM siano stati implementati in prestazioni analogiche sui primi sintetizzatori a tastiera, le successive prestazioni di sintesi FM sono state eseguite in forma digitale. Le tecniche di sintesi FM sono molto utili per creare nuovi suoni espressivi. Tuttavia, se l'obiettivo di un sistema di sintesi è riprodurre il suono di uno strumento esistente, è meglio farlo digitalmente da segnali campionati, come nella sintesi WaveTable.

Sintesi WaveTable

Per creare il suono, la tavola sonora non utilizza portanti e modulatori, ma campioni di suoni di strumenti reali. Il campionamento è una rappresentazione digitale della forma del suono prodotto dallo strumento. Le schede che utilizzano ISA di solito memorizzano i campioni nella ROM, sebbene i prodotti PCI più recenti utilizzino la RAM principale del personal computer, che viene caricata all'avvio del sistema operativo (ad esempio Windows) e può includere nuovi suoni.

Mentre tutte le schede audio FM suonano in modo simile, le schede audio da tavolo variano considerevolmente in termini di qualità. La qualità del suono degli strumenti include fattori:

• la qualità della registrazione originale;
• la frequenza con cui sono stati registrati i campioni;
• il numero di campioni utilizzati per ogni strumento;
• metodi di compressione utilizzati per preservare il campione.

La maggior parte dei campioni strumentali sono scritti nello standard

16 bit e 44,1 kHz, ma molti produttori comprimono i dati in modo che più campioni o strumenti possano essere scritti in una quantità limitata di memoria. Tuttavia, la compressione spesso si traduce in una perdita di gamma dinamica o qualità.

Quando una cassetta viene riprodotta troppo velocemente o troppo lentamente, il suo tono cambia, e questo vale anche per le registrazioni audio digitali. La riproduzione del campione a una velocità maggiore rispetto all'originale si traduce in un suono riproducibile più elevato, consentendo agli strumenti di suonare più di poche ottave. Tuttavia, se alcune voci vengono suonate rapidamente, suonano troppo deboli e sottili; allo stesso modo, quando un campione viene riprodotto troppo lentamente, suona scuro e innaturale. Per superare questi effetti, i produttori dividono la tastiera in più regioni e applicano campioni appropriati di suoni strumentali in ciascuna regione.

Ogni strumento suona con un timbro diverso, a seconda del tuo stile di esecuzione. Ad esempio, quando si suona piano al pianoforte, non si sente il suono dei martelletti che colpiscono le corde. Quando si suona più intensamente, non solo il suono diventa più evidente, ma si possono notare anche cambiamenti di tono.

Per ogni strumento, devono essere registrati molti campioni e le loro variazioni affinché il sintetizzatore possa riprodurre accuratamente questa gamma di suoni, e questo richiede inevitabilmente più memoria. Una tipica scheda audio può contenere fino a 700 campioni di strumenti all'interno di una ROM di 4 MB. La riproduzione accurata del pianoforte solo, tuttavia, richiede da 6 a 10 MB di dati, motivo per cui non c'è confronto tra suono sintetizzato e reale.

Aggiornare la tua tabella audio non significa sempre dover acquistare una nuova scheda audio. La maggior parte delle schede audio a 16 bit ha un connettore che può essere collegato a una scheda figlia opzionale. La qualità del suono degli strumenti forniti da queste schede varia notevolmente, e questo di solito dipende da quanta memoria è presente sulla scheda. La maggior parte delle schede contiene da 1 a 4 MB di campioni e offre una gamma di effetti sonori digitali.

Connettori della scheda audio

Nel 1998, Creative Technology ha rilasciato la scheda SoundBlaster Live! Sound di grande successo, che in seguito è diventata lo standard de facto.

La versione Platinum 5.1 della scheda Creative SoundBlaster Live!, apparsa verso la fine del 2000, aveva i seguenti jack e connettori:

• uscita analogico-digitale: un segnale compresso in formato Dolby AC-3 SPDIF a 6 canali per il collegamento di dispositivi digitali esterni o altoparlanti di sistemi digitali, oppure un sistema di altoparlanti 5.1 analogico;
• ingresso di linea - si collega a un dispositivo esterno come una cassetta, un registratore a nastro digitale, un lettore e altri;
• jack per microfono - si collega a microfono esterno per input vocale;
• line out - si collega ad altoparlanti o amplificatore esterno per uscita audio o cuffie;
• Connettore Joystick / MlDI: si collega a un joystick oa un dispositivo MIDI e può essere configurato per connettersi a entrambi contemporaneamente;
• Connettore CD/SPDIF: si collega al pin SPDIF (audio digitale) situato sull'unità DVD o CD-ROM;
• ingresso audio aggiuntivo - si collega a sorgenti audio interne come sintonizzatore, MPEG o altre schede simili;
• Connettore CD audio: si collega all'uscita audio analogica su un CD-ROM o DVD-ROM utilizzando un cavo per CD audio;
• connettore per segreteria telefonica - Fornisce la comunicazione monofonica con un modem vocale standard e trasferisce i segnali del microfono al modem.

• a - pagamento audio;
• b - blocco Live! Unità.

Espansione audio (I / O digitale) - si collega a una scheda I / O digitale (situata in una nicchia libera dell'unità da 5,25 pollici che va nella parte anteriore del computer), a volte chiamata Live!Drive. Fornisce le seguenti connessioni:

• Jack RCA SPDIF - si collega a registratori audio digitali come nastri digitali e mini-dischi;
• jack per cuffie: si collega a un paio di cuffie di alta qualità, silenzia l'uscita dell'altoparlante;
• controllo del livello delle cuffie: controlla il volume del segnale delle cuffie;
• secondo ingresso (linea/microfono) - si collega a un microfono dinamico di alta qualità oa una sorgente audio (chitarra elettrica, audio digitale o minidisc);
• switch per il secondo ingresso (linea/microfono);
• Connettori MIDI: collegamento a dispositivi MIDI tramite cavo Mini DIN-Standard DIN;
• porta a infrarossi (sensore): consente di organizzare il controllo remoto di un personal computer;
• jack RCA ausiliari - collegare all'apparecchiatura elettronica di consumo(videoregistratore, TV o lettore CD);
• SPDIF ingresso-uscita ottica - si collega a registratori audio digitali come nastri digitali o mini-dischi.

Le moderne schede audio supportano anche una serie di capacità di modellazione, generazione ed elaborazione audio standard:

• DirectX - un sistema di comandi per controllare il posizionamento di una sorgente sonora virtuale proposto da Microsoft (modifiche - DirectX 3.5, 6);
• A3D - Sviluppato nel 1997 dalla NASA (National Aeronautics and Space Administration) e Aureal per l'uso nei simulatori di volo, uno standard per la generazione di effetti come nebbia fitta o suoni subacquei. A3D2 permette di simulare la configurazione di una stanza in cui i suoni si sentono e si diffondono, calcolando fino a 60 riflessioni sonore (sia nell'hangar che nel pozzo);
• EAX (Environmental Audio Extensions), un modello proposto da Creative Technology nel 1998 per aggiungere riverbero all'A3D, tenendo conto degli ostacoli acustici e dell'assorbimento acustico;
• MIDI (Musical Instrument Digital Interface), sviluppato negli anni 80. I comandi tramite l'interfaccia standard vengono trasmessi secondo il protocollo MIDI. Un messaggio MIDI non contiene una registrazione della musica di per sé, ma riferimenti a note. In particolare, quando una scheda audio riceve un messaggio del genere, viene decodificato (quali note di quali strumenti dovrebbero suonare) ed elaborato nel sintetizzatore. A sua volta, il personal computer può controllare vari strumenti "interattivi" tramite l'interfaccia MIDI. Su Windows, i file MIDI possono essere riprodotti dal software MIDI Sequencer dedicato. Anche questa area della sintesi del suono ha il suo standard. Il principale è lo standard MT-32, sviluppato da Roland e che prende il nome dall'omonimo modulo di generazione del suono. Questo standard si applica anche alle schede audio LAPC e definisce i mezzi di base per controllare il posizionamento di strumenti, voci e per dividere in gruppi di strumenti (tastiere, batteria e così via).

Formato di compressione audio MP3

Basato sull'originale MPEG-1, lo standard MP3 (abbreviazione di audio MPEG, layer 3) è uno dei tre schemi di codifica (Layer 1, Layer 2 e Layer 3) per la compressione dei segnali audio. La struttura generale del processo di codifica è la stessa per tutti i livelli. Ogni livello ha il proprio formato di registrazione bitstream e il proprio algoritmo di decodifica. Gli algoritmi MPEG sono generalmente basati sulle proprietà studiate della percezione dei segnali sonori da parte dell'apparecchio acustico umano (cioè la codifica viene eseguita utilizzando il cosiddetto "modello psicoacustico"). Poiché l'udito umano non è perfetto e la sensibilità dell'udito alle diverse frequenze è diversa nelle diverse composizioni, questo viene utilizzato quando si costruisce un modello psicoacustico, che tenga conto di quali suoni, frequenze, possono essere esclusi senza danneggiare l'ascoltatore della composizione.

Il segnale digitale in ingresso viene prima scomposto in componenti di frequenza dello spettro. Lo standard MP3 divide lo spettro di frequenza in 576 bande di frequenza e comprime ciascuna banda in modo indipendente. Quindi questo spettro viene cancellato dalle componenti ovviamente non udibili: il rumore a bassa frequenza e le armoniche più alte, cioè viene filtrato. Nella fase successiva, viene eseguita un'analisi psicoacustica molto più complessa dello spettro di frequenza udibile. Questo viene fatto, tra l'altro, allo scopo di identificare e rimuovere le frequenze "mascherate" (frequenze che non vengono percepite dall'orecchio a causa del loro smorzamento da parte di altre frequenze). Se si verificano due suoni contemporaneamente, l'MP3 registrerà solo quello che verrà effettivamente percepito. Suono tranquillo subito dopo quello forte può anche essere rimosso, poiché l'orecchio si adatta al volume. Se il suono è identico su entrambi i canali stereo, questo segnale viene salvato 1 volta, ma riprodotto su entrambi i canali quando il file MP3 viene decompresso e riprodotto.

Quindi, a seconda del livello di complessità dell'algoritmo utilizzato, può essere eseguita anche un'analisi di predicibilità del segnale. Per finire, il flusso di bit già pronto viene compresso da un analogo semplificato dell'algoritmo di Huffman, che riduce anche significativamente il volume occupato dal flusso.

Come accennato in precedenza, lo standard MPEG-1 ha tre livelli (Layer 1, 2 e 3). Questi livelli differiscono in termini di rapporto di compressione fornito e la qualità del suono dei flussi risultanti. Il livello 1 consente l'archiviazione di segnali a 44,1 kHz/16 bit senza una notevole perdita di qualità a una velocità di flusso di 384 Kbps, che è un guadagno di 4 volte nello spazio occupato; Il livello 2 fornisce la stessa qualità a 194 Kbps e il livello 3 a 128. Il livello 3 ha un ovvio vantaggio, ma la sua velocità di compressione è la più bassa (va notato che questa limitazione è già invisibile alle moderne velocità dei processori).

Sistemi di riproduzione del suono surround

La riproduzione dell'ambiente sonoro è iniziata con registrazioni stereo e radio FM VHF. I registratori a nastro e i sintonizzatori stereo FM con audio a due canali di alta qualità erano ampiamente utilizzati. Nei cinema, il pubblico può godere del suono Dolby Stereo Optical. Le prime videocassette assumevano solo un suono monofonico di qualità mediocre, tuttavia, le cassette con suono a due canali iniziarono presto a essere replicate. All'inizio erano semplicemente separati tracce audio, quindi la tecnologia Hi-Fi. I dischi laser sono stati prodotti fin dall'inizio con un suono stereo a due canali di alta qualità. Ben presto, la maggior parte degli standard televisivi di trasmissione furono adattati per la trasmissione di video con colonna sonora a due canali via etere e via cavo. Ecco come il popolare formato audio a 2 canali è diventato un'opzione banale per l'home video. I primi ad apparire sul mercato furono dei semplici decoder Dolby Surround, che consentivano di selezionare e ascoltare un terzo canale spaziale, un canale surround, su apparecchiature domestiche. Successivamente, è stato sviluppato un decoder più intelligente, Dolby Surround Pro Logic, che ha enfatizzato e canale centrale- canale centrale. Il risultato è un "home theater": un set di apparecchiature per la riproduzione di audio e video di alta qualità con un decoder Dolby Pro Logic Surround Sound.

A differenza delle apparecchiature quad, le apparecchiature Dolby Surround sono state e vengono prodotte su vasta scala e vengono costantemente migliorate. In primo luogo, la tecnologia Dolby Pro Logic combina con successo la configurazione ottimale dei canali spaziali (R, L, C, S) con le capacità di registrazione e trasmissione (due canali fisici), che sono possedute da quasi tutte le apparecchiature di consumo. In secondo luogo, le capacità e la qualità di Dolby Pro Logic soddisfano le attuali esigenze dell'utente moderno. E in terzo luogo, vengono utilizzati standard uniformi per hardware e software.

Il codificatore Dolby Surround non è progettato per trasmettere quattro segnali audio indipendenti, ciascuno dei quali deve essere ascoltato separatamente (ad esempio, l'audio di un programma televisivo su lingue differenti). In questo caso, l'isolamento tra due canali qualsiasi dovrebbe essere massimo e le ampiezze e le fasi dei segnali potrebbero essere completamente indipendenti tra loro. Al contrario, il compito del Dolby Surround è quello di trasmettere quattro canali sonori (colonna sonora), che verranno ascoltati contemporaneamente e allo stesso tempo ricreare un'immagine sonora spaziale (campo sonoro) nella mente dell'ascoltatore. Questa immagine è composta da diverse immagini sonore (immagini sonore) - suoni che l'ascoltatore percepisce associati alle immagini visive sullo schermo. L'immagine sonora è caratterizzata non solo dal contenuto e dalla potenza del suono, ma anche dalla direzione nello spazio.

All'ingresso dell'encoder Dolby Surround ci sono segnali di quattro canali - L, C, R e S, e alle uscite - due canali L, (totale sinistro) e R, (totale destro). La parola "totale" significa che i canali contengono non solo il proprio segnale (sinistro e destro), ma anche segnali codificati di altri canali - C e S. Lo schema funzionale dell'encoder è mostrato nella figura.

I segnali dei canali L e R vengono inviati alle uscite L e R senza alcuna modifica. Il segnale del canale C viene diviso equamente e sommato ai segnali dei canali L e R. Il segnale C viene preliminarmente attenuato di 3 dB (per mantenere inalterata la potenza acustica del segnale dopo aver sommato le sue “metà” nella matrice del decodificatore). Il segnale del canale S viene anch'esso attenuato di 3 dB, ma, inoltre, prima di essere sommato con i segnali L ed R, subisce le seguenti trasformazioni:

• larghezza di banda limitata da un filtro passa-banda (BPF) da 100 Hz a 7 kHz;
• il segnale viene elaborato da un soppressore del rumore - un processore di riduzione del rumore di tipo B Dolby;
• il segnale S è sfasato di +90 e -90 anni, in modo che le componenti del segnale S destinate ad essere aggiunte a L e R siano in antifase tra loro.

È abbastanza chiaro che i segnali L e R non si influenzano a vicenda, sono completamente indipendenti. A prima vista, non è così ovvio, ma il fatto è che anche l'isolamento tra i segnali C e S è teoricamente ideale. Infatti: nel decodificatore, il segnale S è ottenuto come differenza tra i segnali L ed R. Ma questi segnali contengono esattamente le stesse componenti del segnale C, che sottratte si annullano a vicenda. Il segnale C viene invece estratto dal decodificatore come somma di L ed R. Poiché le componenti del segnale S presenti in questi segnali sono in antifase, quando vengono sommate si annullano anche a vicenda.

Tale codifica consente di trasmettere segnali S e C con un elevato grado di isolamento ad una condizione: se le caratteristiche di ampiezza e di fase dei canali fisici attraverso i quali vengono trasmessi i segnali L ed R sono assolutamente identiche. Se c'è qualche squilibrio tra i canali, l'isolamento è ridotto. Ad esempio, se le componenti del segnale C nei canali R e L non sono le stesse a causa delle diverse caratteristiche dei canali di trasmissione, si avrà una diafonia indesiderata di parte del segnale C nel canale S.

Sistema audio per PC come scheda audio apparso nel 1989, ampliando notevolmente le capacità del PC come mezzo tecnico di informatizzazione.

Sistema audio per PC- un complesso di software e hardware che svolge le seguenti funzioni:

· Registrare segnali audio da fonti esterne, come un microfono o un registratore, convertendo i segnali audio analogici in ingresso in quelli digitali e quindi salvandoli sull'hard disk;

· Riproduzione di dati audio registrati utilizzando un sistema di altoparlanti esterni o cuffie (cuffie);

· Riproduzione di CD audio;

· Mixing (mixing) durante la registrazione o la riproduzione di segnali da più sorgenti;

Registrazione e riproduzione simultanee di segnali sonori (modalità Duplex completo);

· Elaborazione di segnali sonori: modifica, combinazione o divisione di frammenti di segnale, filtraggio, modifica del suo livello;

Elaborazione di un segnale sonoro secondo gli algoritmi del surround (tridimensionale - suono 3D) suono;

· Generare con l'aiuto di un sintetizzatore il suono di strumenti musicali, così come il linguaggio umano e altri suoni;

· Controllo del lavoro di strumenti musicali elettronici esterni tramite un'apposita interfaccia MIDI.

Il sistema audio di un PC è costituito da schede audio costruttive, installate nello slot della scheda madre o integrate sulla scheda madre o sulla scheda di espansione di un altro sottosistema del PC, nonché dispositivi di registrazione e riproduzione di informazioni audio (sistema acustico). Moduli funzionali separati del sistema audio possono essere implementati sotto forma di schede figlie installate nei connettori corrispondenti della scheda audio.

Un sistema audio classico, come mostrato in fig. 4.23, contiene:

Modulo di registrazione e riproduzione del suono;

Modulo sintetizzatore;

Modulo di interfaccia;

Modulo miscelatore;

Sistema acustico.

Riso. 4.23. La struttura del sistema audio del PC.

I primi quattro moduli sono generalmente installati su una scheda audio. Inoltre, ci sono schede audio senza modulo sintetizzatore o modulo di registrazione/riproduzione audio digitale. Ciascuno dei moduli può essere realizzato come un microcircuito separato o essere parte di un microcircuito multifunzionale. Pertanto, un chipset di un sistema audio può contenere sia diversi che un microcircuito.

Il design del sistema audio del PC sta subendo notevoli cambiamenti; ci sono schede madri con un chipset installato su di esse per l'elaborazione del suono.

Tuttavia, lo scopo e le funzioni dei moduli di un moderno sistema audio (indipendentemente dal suo design) non cambiano. Quando si considerano i moduli funzionali di una scheda audio, è consuetudine utilizzare i termini "sistema audio per PC" o "scheda audio".

I dispositivi audio stanno diventando parte integrante di ogni personal computer. Nel corso della competizione, uno standard universale e ampiamente supportato per il software audio e hardware... I dispositivi audio si sono evoluti da costosi componenti aggiuntivi esotici in una parte familiare di un sistema in quasi tutte le configurazioni.

Nei computer moderni, il supporto hardware per il suono è implementato in una delle seguenti forme:

• un adattatore audio che si inserisce in un connettore bus PCI o ISA;
• un microcircuito su una scheda madre prodotta da Crystal, Analog Devices, Sigmatel, ESS e altri;
• dispositivi audio integrati nel chipset della scheda base, che includono i chipset più avanzati di Intel, SiS e VIA Technologies progettati per computer a basso costo.

Oltre al dispositivo audio principale, ci sono molti dispositivi audio aggiuntivi: altoparlanti, microfono, ecc. Questo capitolo descrive le funzionalità e le caratteristiche di tutti i componenti del sistema audio del computer.

Le prime schede audio sono apparse alla fine degli anni '80. alimentato da AdLib, Roland e Creative Labs e sono stati utilizzati solo per i giochi. Nel 1989, Creative Labs ha rilasciato la scheda audio stereo Game Blaster; in seguito è stata introdotta la scheda Sound Blaster Pro.

Per il funzionamento stabile della scheda erano necessarie determinate risorse software (MS DOS, Windows) e hardware (IRQ, DMA e indirizzi delle porte I/O).

A causa di problemi sorti nel processo di utilizzo di schede audio non compatibili con il sistema Sound Blaster Pro, nel dicembre 1995 è apparso nuovo sviluppo DirectX di Microsoft, una serie di API (Application Program Interface) per l'interazione diretta con i dispositivi hardware.

Quasi tutti i computer oggi sono dotati di un qualche tipo di adattatore audio e di un CD-ROM o

Unità compatibile con CD-ROM. Dopo l'adozione degli standard MRS-1-MRS-3, che definiscono la classificazione dei computer, i sistemi dotati di una scheda audio e di un'unità compatibile con CD-ROM sono stati chiamati PC multimediali. Il primo standard MPC-1 è stato introdotto nel 1990; lo standard MRS-3, che lo ha sostituito nel giugno 1995, ha definito quanto segue requisiti minimi all'hardware e al software:

• processore - Pentium, 75 MHz;
• RAM - 8 MB;
• disco rigido - 540 MB;
• Unità CD-ROM - quattro velocità (4x);
• Risoluzione VGA - 640 x 480;
• profondità del colore - 65.536 colori (colore a 16 bit);
• il sistema operativo minimo è Windows 3.1.

Qualsiasi computer costruito dopo il 1996 che contenga

adattatore audio e unità compatibile con CD-ROM, soddisfano pienamente i requisiti dello standard MPC-3.

Attualmente, i criteri per l'appartenenza di un computer alla classe multimediale sono leggermente cambiati a causa dei progressi tecnici in questo settore:

• processore - Pentium III, Celeron, Athlon, Duron o qualsiasi altro processore a 600 MHz di classe Pentium;
• RAM - 64 MB;
• disco rigido - 3,2 GB;
• floppy disk- 1,44 MB (disco 3,5" ad alta densità);
• Unità CD-ROM - 24 velocità (24x);
• frequenza di campionamento audio - 16 bit;
• Risoluzione VGA - 1024 x 768;
• profondità del colore - 16,8 milioni di colori (colore a 24 bit);
• dispositivi di input-output: porta parallela, seriale, MIDI, gioco;
• il sistema operativo minimo è Windows 98 o Windows Me.

Sebbene gli altoparlanti o le cuffie non facciano tecnicamente parte delle specifiche MPC o dell'elenco precedente, sono necessari per la riproduzione del suono. Inoltre, è necessario un microfono per inserire le informazioni vocali utilizzate per la registrazione del suono o il controllo vocale del computer. I sistemi dotati di un adattatore audio di solito contengono anche altoparlanti passivi o attivi economici (possono essere sostituiti da cuffie che forniscono le caratteristiche di qualità e frequenza richieste del suono riprodotto).

Un computer multimediale dotato di altoparlanti e microfono ha una serie di funzionalità e fornisce:

• aggiunta di audio stereo a programmi di intrattenimento (giochi);
• aumentare l'efficacia dei programmi educativi (per i bambini piccoli);
• aggiungere effetti sonori a demo e tutorial;
• fare musica usando l'hardware e strumenti software midi;
• aggiungere commenti sonori ai file;
• realizzazione di conferenze di rete sonora;
• aggiungere effetti sonori agli eventi del sistema operativo;
• riproduzione sonora di testi;
• riproduzione di CD audio;
• riprodurre file in formato .mp3;
• riproduzione di videoclip;
• riproduzione di film in DVD;
• supporto per il controllo vocale.

Componenti del sistema audio. Quando si sceglie un sistema audio, è necessario tenere conto dei parametri dei suoi componenti.

Connettori della scheda audio. La maggior parte delle schede audio ha gli stessi connettori miniaturizzati (1/8") che inviano i segnali dalla scheda agli altoparlanti, alle cuffie e agli ingressi stereo e collegano un microfono, un lettore CD e un registratore agli stessi connettori. La Figura 5.4 mostra il quattro tipi di connettori che devono essere installati come minimo sulla scheda audio La codifica a colori per ciascun tipo di connettore è definita nella Guida alla progettazione PC99 e varia per i diversi adattatori audio.

Riso. 5.4.

Elenchiamo i connettori più comuni:

• uscita di linea della scheda. Il segnale da questo connettore viene inviato a dispositivi esterni - sistemi acustici, cuffie o all'ingresso di un amplificatore stereo, con il quale il segnale viene amplificato al livello richiesto;
• scheda di linea. Utilizzato durante il missaggio o la registrazione di un segnale audio da un sistema audio esterno su un disco rigido;
• altoparlante e jack per cuffie. Non disponibile in tutte le schede. I segnali degli altoparlanti vengono alimentati dallo stesso jack (line out) dell'ingresso dell'amplificatore stereo;
• ingresso microfono o ingresso segnale mono. Utilizzato per collegare un microfono. La registrazione del microfono è monofonica. Il livello del segnale in ingresso viene mantenuto costante e ottimale per la conversione. Per la registrazione, è meglio utilizzare un microfono elettrodinamico oa condensatore valutato per un'impedenza di carico da 600 ohm a 10k ohm. Alcune schede audio economiche collegano il microfono al line-in;
• Connettore joystick (porta MIDI) È un connettore a forma di D a 15 pin. I suoi due pin possono essere utilizzati per controllare un dispositivo MIDI come un sintetizzatore a tastiera. In questo caso, è necessario acquistare un cavo a forma di Y;
• Connettore MIDI. Si collega alla porta del joystick, ha due connettori DIN rotondi a 5 pin utilizzati per il collegamento di dispositivi MIDI e un connettore per joystick;
• connettore pin interno - Un connettore dedicato per il collegamento a un'unità CD-ROM interna. Consente di riprodurre l'audio da CD tramite altoparlanti collegati alla scheda audio. Questo connettore è diverso dal connettore per il collegamento di un controller CD-ROM a una scheda audio, poiché i dati non vengono trasferiti attraverso di esso al bus del computer.

Connettori aggiuntivi. La maggior parte degli adattatori audio moderni supporta la riproduzione di DVD, l'elaborazione audio, ecc., e quindi dispone di diversi connettori aggiuntivi, le cui caratteristiche sono riportate di seguito:

• Ingresso e uscita MIDI. Questo connettore, non accoppiato alla porta di gioco, consente di utilizzare contemporaneamente sia un joystick che dispositivi MIDI esterni;
• Ingresso e uscita SPDIF (Interfaccia digitale Sony/Philips - SP/DIF). Il connettore viene utilizzato per trasferire segnali audio digitali tra dispositivi senza convertirli in forma analogica. SPDIF è talvolta indicato come Dolby Digital;
• CD SPDIF. Il connettore è progettato per collegare un'unità CD-ROM a una scheda audio utilizzando l'interfaccia SPDIF;
• ingresso TAD. Connettore per modem con supporto per segreteria telefonica (Telephone Answering Device) alla scheda audio;
• uscita digitale DIN. Il connettore è progettato per collegare sistemi di altoparlanti digitali multicanale;
• l'ingresso di Aih. Fornisce la connessione alla scheda audio di altre sorgenti di segnale, come un sintonizzatore TV;
• Ingresso I2S. Consente di collegare l'uscita digitale di sorgenti esterne come DVD alla scheda audio.

I connettori aggiuntivi si trovano solitamente direttamente sulla scheda audio o collegati a un'unità esterna oa una scheda figlia. Ad esempio, Sound Blaster Live! Platinum 5.1 è un dispositivo a due pezzi. L'adattatore audio stesso è collegato tramite uno slot PCI e connettori aggiuntivi sono collegati al blocco breakout IR LiveDrive esterno, installato in un alloggiamento per unità inutilizzato.

Controllo del volume. V alcune schede audio forniscono il controllo manuale del volume; su schede più complesse, il controllo del volume viene effettuato in modo programmatico tramite combinazioni di tasti, direttamente durante il gioco in Sistema Windows o in qualche applicazione.

Sintetizzatori. Attualmente, tutte le schede prodotte sono stereo, supportando lo standard MIDI.

Le schede audio stereo riproducono (e registrano) più segnali contemporaneamente da due sorgenti diverse. Più segnali fornisce l'adattatore, più naturale è il suono. Ogni chip sintetizzatore situato sulla scheda, il più delle volte Yamaha, consente di ricevere 11 segnali (chip YM3812 o OPL2) o più. Per simulare più di 20 segnali (microcircuito YMF262 o OPL3), sono installati uno o due microcircuiti sintetizzatori di frequenza.

Le schede audio Wavetable utilizzano registrazioni digitali di strumenti reali ed effetti sonori invece di suoni sintetizzati generati da un chip FM. Ad esempio, quando un tale adattatore audio riproduce un suono di tromba, il suono della tromba viene ascoltato direttamente e non la sua imitazione. Le prime schede audio che supportano questa funzione contenevano fino a 1 MB di note sonore memorizzate nei chip di memoria dell'adattatore. Ma a seguito dell'emergere di un bus PCI ad alta velocità e di un aumento della quantità di RAM nei computer, la maggior parte delle schede audio ora utilizza il cosiddetto metodo table-wave programmabile, che consente di caricare 2-8 MB di suono breve frammenti di vari strumenti musicali nella RAM del computer.

In moderno giochi per computer ah Il suono MIDI non viene praticamente utilizzato, ma, nonostante ciò, le modifiche apportate alla scheda audio DirectX 8 la rendono un'opzione accettabile per le colonne sonore dei giochi.

Compressione dei dati. V la maggior parte delle schede ha una qualità del suono simile ai CD con frequenza di campionamento

44,1 kHz, quando per ogni minuto di suono durante la registrazione anche di una voce normale, vengono consumati circa 11 MB di spazio su disco. Per ridurre le dimensioni dei file audio, in molte schede viene utilizzata la compressione dei dati. Ad esempio, la scheda Sound Blaster ASP 16 comprime l'audio in tempo reale (durante la registrazione) con un rapporto di compressione di 2: 1, 3: 1 o 4: 1.

Poiché l'audio richiede una grande quantità di spazio su disco per essere memorizzato, viene compresso utilizzando Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM), che può ridurre le dimensioni del file di circa il 50%. Tuttavia, questo degrada la qualità del suono.

Processori di segnale multifunzionali. Molte schede audio utilizzano processori di segnale digitale (DSP). Grazie a loro, le schede sono diventate più "intelligenti" e hanno liberato l'unità di elaborazione centrale del computer dall'esecuzione di attività dispendiose in termini di tempo come la pulizia dei segnali dal rumore e la compressione dei dati in tempo reale.

I processori si trovano in molte schede audio generiche. Ad esempio, il processore di segnale digitale (DSP) programmabile EMU10K1 di Sound Blaster Live! comprime i dati, converte il testo in parlato e sintetizza il cosiddetto suono tridimensionale, creando l'effetto della riflessione del suono e dell'accompagnamento corale. Con un tale processore, la scheda audio si trasforma in un dispositivo multifunzionale. Ad esempio, nella scheda di comunicazione IBM WindSurfer, il processore digitale funge da modem, fax e segreteria telefonica digitale.

Driver della scheda audio. La maggior parte delle schede viene fornita con driver generici per applicazioni DOS e Windows. Windows 9x e Windows NT dispongono già di driver per le schede audio più diffuse; i driver per altre schede possono essere acquistati separatamente.

Le applicazioni DOS in genere non dispongono di un'ampia selezione di driver, ma i giochi per PC supportano gli adattatori Sound Blaster Pro.

Negli ultimi anni, le richieste sui dispositivi audio sono aumentate in modo significativo, il che a sua volta ha portato a un aumento della potenza dell'hardware. Il moderno hardware multimediale unificato non può essere considerato a pieno titolo un perfetto sistema multimediale, caratterizzato dalle seguenti caratteristiche:

• suono surround realistico nei giochi per computer;
• suono di alta qualità nei film in DVD;
• riconoscimento vocale e controllo vocale;
• creazione e registrazione di file audio nei formati MIDI, MP3, WAV e CD-Audio.

I requisiti aggiuntivi per hardware e software necessari per ottenere le caratteristiche di cui sopra sono presentati nella tabella. 5.3.

Tabella 5.3. Caratteristiche e proprietà aggiuntive degli adattatori audio

Appuntamento	Necessario possibilità	Hardware aggiuntivo	Software aggiuntivo
	Porta giochi; suono tridimensionale; accelerazione audio	Controller di gioco; altoparlanti posteriori
Film in DVD	Decodifica Dolby 5.1	Altoparlanti con adattatore audio, compatibile con Dolby 5.1	Software di decodifica MPEG
	Adattatore audio compatibile con il software	Microfono	Software di dettatura
Creazione di file MIDI	Adattatore audio con ingresso MIDI	Compatibile MIDI musicale tastiera del computer	Software per la creazione di file MIDI
Crea file MP3	Digitalizzazione di file audio	Unità CD-R o CD-RW	Programma per creare file MP3
Creazione di file WAV	Microfono		Programma di registrazione del suono
Creazione di file CDAudio	Sorgente sonora esterna		Convertitore da WAV o MP3 a CD-Audio

Requisiti minimi per le schede audio.

La sostituzione del precedente adattatore audio ISA Sound Blaster Pro con una scheda audio PCI ha migliorato notevolmente le prestazioni del sistema, ma è consigliabile utilizzare tutte le funzionalità delle schede audio, che in particolare includono:

• Supporto audio 3D implementato nel chipset. L'espressione "suono tridimensionale" significa che i suoni corrispondenti a ciò che sta accadendo sullo schermo vengono uditi più lontano o più vicino, dietro la schiena o da qualche parte di lato. L'interfaccia Microsoft DirectX 8.0 include il supporto per l'audio 3D, ma per questo è meglio utilizzare un adattatore audio con supporto audio 3D basato su hardware;
• Sfrutta DirectX 8.0 insieme ad altre API audio 3D come EAX di Creative, 3D Positional Audio di Sensaura e l'ormai defunta tecnologia Aureal A3D;
• Accelerazione del suono ZO. Le schede audio con chipset che supportano questa funzione hanno un tasso di utilizzo della CPU piuttosto basso, con conseguente aumento complessivo delle prestazioni di gioco. Per ottenere i migliori risultati, usa i chipset in grado di accelerare la maggior parte dei flussi 3D; in caso contrario, l'elaborazione del suono tridimensionale da parte del processore centrale sarà difficile, il che alla fine influisce sulla velocità del gioco;
• porte di gioco che supportano i controller di gioco con feedback di forza.

Ci sono molte schede audio di fascia media disponibili oggi che supportano almeno due di queste funzionalità. Allo stesso tempo, il prezzo al dettaglio degli adattatori audio non supera $ 50-100. I nuovi chipset audio 3D forniti da vari produttori consentono agli appassionati di giochi per computer 3D di aggiornare il sistema secondo i loro desideri.

Film in DVD sullo schermo del computer. Per guardare i film in DVD sul computer, sono necessari i seguenti componenti:

• software di riproduzione di dischi digitali che supporta l'uscita Dolby Digital 5.1. Una delle opzioni più accettabili è PowerDVD;
• un adattatore audio che supporta l'ingresso Dolby Digital all'unità DVD e trasmette i dati ai dispositivi hardware audio compatibili con Dolby Digital 5.1. In assenza dell'hardware appropriato, l'ingresso Dolby 5.1 è configurato per quattro altoparlanti; inoltre è possibile aggiungere un ingresso S/PDIF ACS (Dolby Surround) per altoparlanti a quattro altoparlanti;
• Ricevitore e altoparlanti compatibili con Dolby Digital 5.1. La maggior parte delle schede audio di alta qualità che supportano Dolby Digital 5.1 sono collegate a un ricevitore di ingresso analogico dedicato, ma altre, come Creative Labs Sound Blaster Live! Platinum, supporta altoparlanti con ingresso digitale aggiungendo un ulteriore connettore Digital DIN alla scheda.

Riconoscimento vocale. La tecnologia di riconoscimento vocale è ancora imperfetta, ma oggi esistono programmi che consentono di dare comandi vocali al computer, chiamare le applicazioni necessarie, aprire file e le necessarie finestre di dialogo e persino dettargli testi che avrebbero dovuto essere digitati prima.

Per l'utente tipico, applicazioni di questo tipo sono inutili. Ad esempio, Compaq ha fornito per qualche tempo computer con un microfono e un'applicazione per il controllo vocale, e l'applicazione era molto economica. Anche se è stato divertente vedere molti utenti in ufficio parlare con i propri computer, le prestazioni in realtà non sono migliorate, ma è stato sprecato molto tempo poiché gli utenti sono stati costretti a sperimentare Software e inoltre, l'ufficio divenne molto rumoroso.

Tuttavia, per gli utenti con disabilità, questo tipo di software può essere di un certo interesse, quindi la tecnologia di riconoscimento vocale è in continua evoluzione.

Come affermato sopra, esiste un altro tipo di software di riconoscimento vocale che consente di convertire la voce in testo. Questo è un compito insolitamente difficile, principalmente a causa delle differenze nei modelli vocali di persone diverse, quindi quasi tutti i software, comprese alcune applicazioni per dare comandi vocali, includono una fase di "apprendimento" della tecnologia di riconoscimento vocale di un particolare utente. Nel processo di tale formazione, l'utente legge il testo (o le parole) in esecuzione sullo schermo del computer. Poiché il testo è programmato, il computer si adatta rapidamente al modo di parlare di chi parla.

Come risultato degli esperimenti, si è scoperto che la qualità del riconoscimento dipende dalle caratteristiche individuali del discorso. Inoltre, alcuni utenti sono in grado di dettare intere pagine di testo senza toccare la tastiera, mentre altri si stancano.

Ci sono molti parametri che influenzano la qualità del riconoscimento vocale. Elenchiamo i principali:

• programmi di riconoscimento vocale discreti e continui. Il parlato continuo (o coerente), che consente un "dialogo" più naturale con un computer, è attualmente standard, ma, d'altra parte, ci sono una serie di problemi irrisolvibili nel raggiungimento di una precisione di riconoscimento accettabile;
• programmi formabili e non. "Addestrare" il programma per il corretto riconoscimento vocale dà buoni risultati anche in quelle applicazioni che consentono di saltare questa fase;
• ottimi dizionari attivi e generali. I programmi con un ampio vocabolario attivo rispondono molto più velocemente alla lingua parlata e i programmi con un più ampio vocabolario generale consentono di mantenere un vocabolario unico;
• prestazioni dell'hardware del computer. L'aumento della velocità dei processori e della quantità di RAM porta ad un tangibile aumento della velocità e della precisione dei programmi di riconoscimento vocale e consente inoltre agli sviluppatori di introdurre funzionalità aggiuntive nelle nuove versioni delle applicazioni;
• scheda audio e microfono di alta qualità: le cuffie con microfono integrato non sono destinate alla registrazione di musica o effetti sonori, ma al riconoscimento vocale.

File audio. Esistono due tipi principali di file per l'archiviazione di registrazioni audio su un personal computer. I file del primo tipo, chiamati normali file audio, utilizzano i formati .wav, .voc, .au e .aiff. Un file audio contiene dati di forma d'onda, ovvero è una registrazione digitale di segnali audio analogici adatti per l'archiviazione su un computer. Sono definiti tre livelli di qualità della registrazione del suono utilizzati nei sistemi operativi Windows 9x e Windows Me, nonché il livello di qualità della registrazione del suono con caratteristiche di 48 kHz, stereo a 16 bit e 188 Kb/s. Questo livello è progettato per supportare la riproduzione del suono da sorgenti come DVD e Dolby AC-3.

Per ottenere un compromesso tra l'elevata qualità del suono e le dimensioni ridotte del file, puoi convertire i file .wav in formato .mp3.

Compressione di dati audio. Ci sono due aree principali in cui viene applicata la compressione audio:

• l'uso di note sonore sui siti web;
• riducendo il volume dei file musicali di alta qualità.

Programmi di editing audio dedicati come RealProducer di Real o Microsoft Windows Media Encoder 7, consente di ridurre il volume dei morsi sonori con una perdita minima di qualità.

Il formato di file audio più popolare è .mp3. Questi file sono vicini alla qualità del suono del CD e sono molto più piccoli dei normali file .wav. Ad esempio, un file audio .wav di 5 minuti con qualità CD è di circa 50 Mb, mentre lo stesso file audio .mp3 è di circa 4 Mb.

L'unico inconveniente dei file .mp3 è la mancanza di protezione contro l'uso non autorizzato, ovvero chiunque può scaricare liberamente tale file da Internet (ci sono moltissimi siti web che offrono queste registrazioni "piratate"). Il formato di file descritto, nonostante le carenze, è diventato abbastanza diffuso e ha portato alla produzione in serie di lettori TR3.

File MIDI. Un file audio MIDI differisce da un formato .wav nello stesso modo in cui una grafica vettoriale differisce da un raster. I file MIDI hanno l'estensione .mid o .rmi e sono completamente digitali, non contengono una registrazione audio, ma piuttosto i comandi utilizzati dall'apparecchiatura audio per crearla. Proprio come gli adattatori video utilizzano i comandi per creare immagini di oggetti 3D, le schede audio MIDI funzionano con i file MIDI per sintetizzare la musica.

Il MIDI è un potente linguaggio di programmazione che si è diffuso negli anni '80. ed è appositamente progettato per strumenti musicali elettronici. Lo standard MIDI è diventato una parola nuova nel campo della musica elettronica. Con il MIDI, puoi creare, registrare, modificare e riprodurre file musicali sul tuo personal computer o su uno strumento musicale elettronico compatibile MIDI collegato al tuo computer.

I file MIDI, a differenza di altri tipi di file audio, richiedono una quantità relativamente piccola di spazio su disco. La registrazione di 1 ora di musica stereo memorizzata in formato MIDI richiede meno di 500 KB. Molti giochi utilizzano la registrazione MIDI anziché la registrazione analogica campionata.

Un file MIDI è in realtà una visualizzazione digitale di una partitura musicale composta da più canali dedicati, ognuno dei quali rappresenta un diverso documento musicale o tipo di suono. Le frequenze e la durata delle note sono definite in ciascun canale: di conseguenza, un file MIDI, ad esempio per un quartetto d'archi, contiene quattro canali, che rappresentano due violini, un contralto e un violoncello.

Tutte e tre le specifiche MPC e PC9x forniscono supporto per MIDI in tutte le schede audio. Lo standard General MIDI per la maggior parte delle schede audio consente fino a 16 canali in un singolo file MIDI, ma ciò non limita necessariamente il suono a 16 strumenti. Un canale è in grado di rappresentare il suono di un gruppo di strumenti; quindi un'intera orchestra può essere sintetizzata.

Poiché un file MIDI è composto da comandi digitali, l'editing è molto più semplice di un file audio .wav. Il software corrispondente consente di selezionare qualsiasi canale MIDI, registrare note e aggiungere effetti. Alcuni pacchetti software sono progettati per registrare musica su un file MIDI utilizzando il sistema di notazione musicale standard. Di conseguenza, il compositore scrive la musica direttamente sul computer, la modifica secondo necessità e quindi stampa gli spartiti per gli artisti. Questo è molto comodo per i musicisti professionisti che devono passare molto tempo a riscrivere le note.

Riproduzione di file MIDI. Eseguire un file MIDI su un personal computer non significa riprodurre la registrazione. Il computer di fatto crea musica in base ai comandi registrati: il sistema legge il file MIDI, il sintetizzatore genera suoni per ogni canale in accordo con i comandi nel file per dare il tono e la durata desiderati al suono delle note. Per produrre il suono di uno specifico strumento musicale, il sintetizzatore utilizza un pattern predefinito, ovvero un insieme di comandi che crea un suono simile a quello suonato da uno specifico strumento.

Un sintetizzatore su una scheda audio è simile a un sintetizzatore a tastiera elettronica, ma con capacità limitate. Secondo la specifica MPC, la scheda audio deve avere un sintetizzatore di frequenza in grado di riprodurre contemporaneamente almeno sei note melodiche e due tamburi.

Sintesi di frequenza. La maggior parte delle schede audio genera suoni utilizzando un sintetizzatore di frequenza; questa tecnologia è stata sviluppata nel 1976. Utilizzando un'onda sinusoidale per alterarne un'altra, un sintetizzatore di frequenza crea un suono artificiale che assomiglia a uno strumento specifico. Lo standard MIDI definisce un insieme di suoni preprogrammati che possono essere riprodotti con la maggior parte degli strumenti.

Alcuni sintetizzatori di frequenza utilizzano quattro onde e i suoni riprodotti sono abbastanza normali, anche se in qualche modo artificiali. Ad esempio, il suono sintetizzato di una tromba è indubbiamente simile al suo suono, ma nessuno lo riconoscerà mai come il suono di una vera tromba.

Sintesi tavola-onda. La particolarità della sintesi di frequenza è che il suono riprodotto, anche nella migliore delle ipotesi, non coincide completamente con il suono reale di uno strumento musicale. La tecnologia economica per un suono più naturale è stata sviluppata da Ensoniq nel 1984. Consente di registrare il suono di qualsiasi strumento (inclusi pianoforte, violino, chitarra, flauto, tromba e batteria) e di memorizzare il suono digitalizzato in una tabella speciale. Questa tabella è scritta su chip ROM o su disco e la scheda audio può estrarre dalla tabella il suono digitalizzato dello strumento richiesto.

Con l'aiuto di un sintetizzatore a onde da tavolo, puoi selezionare uno strumento, emettere l'unica nota necessaria e, se necessario, cambiarne la frequenza (cioè suonare una data nota dall'ottava corrispondente). Alcuni adattatori utilizzano più toni dello stesso strumento per migliorare la riproduzione del suono. La nota più alta del pianoforte è diversa dall'altezza più bassa, quindi per un suono più naturale, seleziona il campione più vicino (in altezza) alla nota sintetizzata.

Pertanto, la qualità e la varietà dei suoni che il sintetizzatore può riprodurre dipendono in gran parte dalle dimensioni del tavolo. Gli adattatori wavetable della migliore qualità di solito hanno diversi megabyte di memoria a bordo per la memorizzazione dei campioni. Alcuni di essi offrono la possibilità di collegare schede aggiuntive per installare memoria aggiuntiva e registrare campioni sonori in una tabella.

Collega altri dispositivi al connettore MIDI. L'interfaccia MIDI della scheda audio viene utilizzata anche per collegare strumenti elettronici, generatori di suoni, batterie e altri dispositivi MIDI al computer. Di conseguenza, i file MIDI vengono riprodotti da un sintetizzatore musicale di alta qualità anziché da un sintetizzatore della scheda audio e puoi creare i tuoi file MIDI personali suonando le note su una tastiera dedicata. Il software giusto ti permetterà di comporre una sinfonia su un PC registrando le note di ogni strumento separatamente nel proprio canale, e poi permettendo a tutti i canali di suonare contemporaneamente. Molti musicisti e compositori professionisti utilizzano dispositivi MIDI per comporre musica direttamente sui propri computer, senza strumenti tradizionali.

Esistono anche schede MIDI di alta qualità che funzionano in modalità bidirezionale, ovvero riproducono colonne sonore preregistrate mentre registrano una nuova traccia sullo stesso file MIDI. Alcuni anni fa, questo poteva essere fatto solo in uno studio utilizzando attrezzature professionali che costavano centinaia di migliaia di dollari.

I dispositivi MIDI si collegano ai due connettori DIN rotondi a 5 pin dell'adattatore audio utilizzati per i segnali di ingresso (MIDI-IN) e di uscita (MIDI-OUT). Molti dispositivi hanno anche una porta MIDI-THRU che trasmette i segnali dall'ingresso di un dispositivo direttamente alla sua uscita, ma le schede audio di solito no. È interessante notare che, secondo lo standard MIDI, i dati vengono trasmessi solo attraverso i pin 1 e 3 dei connettori. Il pin 2 è schermato e i pin 4 e 5 non vengono utilizzati.

La funzione principale dell'interfaccia MIDI della scheda audio è convertire (convertire) un flusso di byte (cioè 8 bit in parallelo) di dati trasmessi dal bus di sistema del computer in un flusso di dati seriale in formato MIDI. I dispositivi MIDI sono dotati di porte seriali asincrone operanti a 31,25 Kbaud. Quando si scambiano dati secondo lo standard MIDI, vengono utilizzati otto bit di informazione con un bit di inizio e uno di arresto e la trasmissione seriale di 1 byte impiega 320 ms.

In accordo con lo standard MIDI, i segnali vengono trasmessi su uno speciale cavo twisted pair non schermato, che può essere lungo fino a 15 m (sebbene la maggior parte dei cavi venduti siano lunghi 3 o 6 m). Puoi anche collegare a margherita più dispositivi MIDI per combinare le loro capacità. La lunghezza totale di una catena di dispositivi MIDI non è limitata, ma la lunghezza di ogni singolo cavo non deve superare i 15 m.

I sistemi legacy non dispongono di un connettore per porta giochi (porta MIDI): tutti i dispositivi sono collegati a un bus di tipo USB.

Software per dispositivi MIDI. I sistemi operativi Windows 9x, Windows Me e Windows 2000 vengono forniti con il software Media Player, che riproduce i file MIDI. Per utilizzare tutte le possibilità del MIDI, si consiglia di acquistare un software specializzato per eseguire varie operazioni di modifica dei file MIDI (impostazione del tempo di riproduzione, taglio e inserimento di vari brani preregistrati).

Numerose schede audio sono dotate di software che fornisce funzionalità di modifica per i file MIDI. Inoltre, molti strumenti (programmi) freeware e shareware sono distribuiti gratuitamente su Internet, ma il software davvero potente che consente di creare e modificare file MIDI deve essere acquistato separatamente.

Registrazione. Quasi tutte le schede audio sono dotate di un connettore di ingresso, collegando un microfono al quale è possibile registrare la propria voce. Utilizzando il software Registratore di suoni in Windows, puoi riprodurre, modificare e registrare un file audio in uno speciale formato .wav.

Di seguito sono riportati gli usi principali dei file .wav:

• manutenzione di determinati eventi nel sistema Windows. Per fare ciò, usa l'opzione Suoni nel Pannello di controllo di Windows;
• aggiunta di annotazioni vocali utilizzando i controlli di Windows OLE e ActiveX per documenti di vario tipo;
• Inserimento del testo di accompagnamento nelle presentazioni create utilizzando PowerPoint, Freelance Graphics, Corel Presentations o altro.

Al fine di ridurre le dimensioni e l'ulteriore utilizzo su Internet, i file .wav vengono convertiti in file .mp3 o .wma.

CD audio. Utilizzo di un'unità CD ROM puoi ascoltare i CD audio non solo tramite gli altoparlanti, ma anche tramite le cuffie, mentre lavori con altri programmi. Numerose schede audio sono dotate di programmi per la riproduzione di CD e tali programmi vengono spesso scaricati gratuitamente da Internet. Questi programmi di solito hanno un display visivo che simula il pannello frontale di un lettore CD per il controllo della tastiera o del mouse.

Mixer audio (mixer). Se disponi di più sorgenti sonore e di un solo altoparlante, devi utilizzare un mixer audio. La maggior parte delle schede audio è dotata di un mixer audio (mixer) integrato che consente di mixare il suono da sorgenti audio, MIDI e WAV, line-in e lettore CD, riproducendolo su un'unica line-out. In genere, le interfacce del software di missaggio audio su schermo hanno l'aspetto di un pannello di mixer audio standard. Ciò semplifica il controllo del volume del suono di ciascuna sorgente.

Schede audio: concetti e termini di base. Per capire cosa sono le schede audio, devi prima capire i termini. Il suono è vibrazioni (onde) che si propagano nell'aria o in un altro mezzo da una sorgente di vibrazioni in tutte le direzioni. Quando le onde raggiungono l'orecchio, gli elementi sensibili situati in esso percepiscono la vibrazione e il suono viene ascoltato.

Ogni suono è caratterizzato da frequenza e intensità (volume).

Frequenza - questo è il numero di vibrazioni sonore al secondo; si misura in hertz (Hz). Un ciclo (periodo) è un movimento della sorgente di oscillazione (avanti e indietro). Maggiore è la frequenza, maggiore è il tono.

L'orecchio umano percepisce solo una piccola gamma di frequenze. Pochissime persone sentono suoni inferiori a 16 Hz e superiori a 20 kHz (1 kHz = 1000 Hz). La nota più bassa su un pianoforte a coda è 27 Hz e la più alta è poco più di 4 kHz. La frequenza sonora più alta che le emittenti FM possono trasmettere è di 15 kHz.

Volume il suono è determinato dall'ampiezza delle vibrazioni, che dipende principalmente dalla potenza della sorgente sonora. Ad esempio, una corda di un pianoforte suona morbida quando viene colpita leggermente, perché la sua gamma di vibrazioni è piccola. Se si preme più forte il tasto, l'ampiezza della vibrazione della corda aumenterà. Il volume del suono è misurato in decibel (dB). Il fruscio delle foglie, ad esempio, ha un volume di circa 20 dB, il rumore della strada ordinario è di circa 70 dB e un tuono vicino è di 120 dB.

Valutazione della qualità dell'adattatore audio. Per valutare la qualità di un adattatore audio vengono utilizzati tre parametri:

• intervallo di frequenze;
• coefficiente di distorsione non lineare;
• rapporto segnale-rumore.

La risposta in frequenza definisce l'intervallo di frequenza in cui il livello delle ampiezze registrate e riprodotte rimane costante. Per la maggior parte delle schede audio, l'intervallo è compreso tra 30 Hz e 20 kHz. Più ampia è questa gamma, migliore è la tavola.

Il coefficiente di distorsione non lineare caratterizza la non linearità della scheda audio, ovvero la differenza tra la curva reale della risposta in frequenza e la retta ideale, o, più semplicemente, il coefficiente caratterizza la purezza della riproduzione del suono. Ogni elemento non lineare provoca distorsione. Più basso è questo rapporto, maggiore è la qualità del suono.

Rapporti segnale-rumore più elevati (in decibel) si traducono in una migliore riproduzione del suono.

Campionamento. Se il computer dispone di una scheda audio, è possibile registrare l'audio in formato digitale (chiamato anche discreto), nel qual caso il computer viene utilizzato come dispositivo di registrazione. La scheda audio include un piccolo microcircuito: un convertitore analogico-digitale o ADC (Analog-to-Digital Converter - ADC), che, durante la registrazione, converte un segnale analogico in una forma digitale comprensibile da un computer. Allo stesso modo, quando viene riprodotto, un convertitore digitale-analogico (DAC) converte l'audio in un suono che le nostre orecchie possono sentire.

Il processo di conversione del segnale audio originale in forma digitale (Fig.5.5), in cui viene memorizzato per la successiva riproduzione, è chiamato campionamento o digitalizzazione. Allo stesso tempo, i valori istantanei del segnale sonoro vengono memorizzati in determinati momenti, chiamati scelta

Riso. 5.5. Circuito di conversione audio-digitale Kami. Più spesso vengono prelevati i campioni, più la copia digitale del suono corrisponde all'originale.

Il primo standard MPC fornito per l'audio a 8 bit. La profondità di bit caratterizza il numero di bit utilizzati per rappresentare digitalmente ciascun campione.

Otto bit definiscono 256 livelli discreti del segnale audio e, se si utilizzano 16 bit, il loro numero raggiunge 65.536 (ovviamente la qualità del suono è notevolmente migliorata). Una rappresentazione a 8 bit è sufficiente per la registrazione e la riproduzione vocale, mentre per la musica è necessaria una rappresentazione a 16 bit. La maggior parte delle schede più vecchie supporta solo audio a 8 bit, tutte le schede moderne supportano 16 bit o più.

La qualità del suono registrato e riprodotto insieme alla risoluzione è determinata dalla frequenza di campionamento (numero di campioni al secondo). In teoria, dovrebbe essere 2 volte superiore alla frequenza massima del segnale (ovvero il limite di frequenza superiore), più un margine del 10%. La soglia uditiva dell'orecchio umano è di 20 kHz. Le registrazioni su CD corrispondono a 44,1 kHz.

L'audio campionato a 11 kHz (11.000 campioni al secondo) è più sbiadito rispetto all'audio campionato a 22 kHz. La quantità di spazio su disco necessaria per registrare audio a 16 bit a una frequenza di campionamento di 44,1 kHz per 1 minuto sarà di 10,5 MB. Con la presentazione a 8 bit, il suono monofonico e la frequenza di campionamento di 11 kHz, lo spazio su disco richiesto è ridotto di 16 volte. Questi dati possono essere verificati utilizzando il programma "Registratore di suoni": registra un frammento di suono a diverse frequenze di campionamento e osserva la dimensione dei file risultanti.

Suono tridimensionale. Una delle sfide più impegnative per le schede audio in un sistema di gioco è la gestione delle attività audio 3D. Diversi sono i fattori che complicano la soluzione di problemi di questo tipo:

• diversi standard di posizionamento acustico;
• hardware e software utilizzati per elaborare audio 3D;
• Problemi di supporto DirectX.

Suono posizionale. Il posizionamento del suono è una tecnologia comune a tutte le schede audio 3b e prevede la regolazione di alcuni parametri come il riverbero o la riflessione, l'equalizzazione (bilanciamento) e l'indicazione della "posizione" della sorgente sonora. Tutti questi componenti creano l'illusione di suoni che arrivano davanti, a destra, a sinistra dell'utente o anche dietro la schiena. L'elemento più importante del suono posizionale è la funzione di trasferimento correlato alla testa (HRTF), che determina il cambiamento nella percezione del suono a seconda della forma dell'orecchio e dell'angolo di rotazione della testa dell'ascoltatore. I parametri di questa funzione descrivono le condizioni in cui il suono "realistico" viene percepito in modo completamente diverso quando la testa dell'ascoltatore è girata da una parte o dall'altra. L'uso di sistemi multi-altoparlante che circondano l'utente da tutte le direzioni, nonché sofisticati algoritmi sonori che completano il suono riprodotto con riverbero controllato, rendono il suono sintetizzato al computer ancora più realistico.

Elaborazione audio 3D. Un fattore importante per un suono di alta qualità sono i vari modi di elaborare il suono tridimensionale nelle schede audio, in particolare:

• centralizzato (il processore centrale viene utilizzato per elaborare il suono tridimensionale, il che porta a una diminuzione delle prestazioni complessive del sistema);
• Elaborazione della scheda audio (accelerazione 3 D) con potente elaborazione del processore di segnale digitale (DSP) direttamente nella scheda audio.

Le schede audio che forniscono l'elaborazione audio 3D centralizzata possono essere una delle ragioni principali per la frequenza fotogrammi inferiore (il numero di fotogrammi di animazione al secondo) quando si utilizza l'audio 3D. Nelle schede audio con processore audio integrato, la frequenza dei fotogrammi rimane pressoché invariata quando l'audio 3D è attivato o disattivato.

Come dimostra la pratica, la frequenza fotogrammi media di un gioco per computer realistico dovrebbe essere di almeno 30 fotogrammi al secondo (fotogrammi al secondo). Con un processore ad alta velocità, ad esempio, Pentium III 800 MHz e qualsiasi moderna scheda audio ZE, questa frequenza può essere raggiunta abbastanza facilmente. Se utilizzi un processore più lento, ad esempio un Celeron 300A che funziona a 300 MHz e una scheda con elaborazione audio 3D centralizzata, il frame rate sarà molto inferiore a 30 fps. Per vedere come l'elaborazione audio 3D influisce sulla velocità dei giochi per PC, c'è una funzione di tracciamento della frequenza dei fotogrammi integrata nella maggior parte dei giochi. Il frame rate è direttamente correlato all'utilizzo del processore; requisiti di risorse più elevati per il processore porteranno a una diminuzione della frequenza dei fotogrammi.

Le tecnologie del suono tridimensionale e delle immagini video tridimensionali sono di grande interesse principalmente per gli sviluppatori di giochi per computer, ma anche il loro uso in un ambiente commerciale non è lontano.

Collegamento di un impianto stereo a una scheda audio. Il processo di collegamento di un sistema stereo a una scheda audio consiste nel collegarli con un cavo. Se la scheda audio ha un'uscita per un sistema di altoparlanti o cuffie e un'uscita stereo, allora è meglio usare quest'ultima per collegare un sistema stereo. In questo caso si ottiene un suono migliore, in quanto il segnale arriva all'uscita di linea senza passare per il circuito di amplificazione, e quindi non è praticamente soggetto a distorsione, e solo l'impianto stereo amplificherà il segnale.

Collega questa uscita all'ingresso ausiliario del tuo impianto stereo. Se il tuo stereo non ha ingressi ausiliari, dovresti usarne altri, come l'ingresso per un lettore CD. L'amplificatore stereo e il computer non devono essere affiancati, quindi il cavo di collegamento può essere lungo diversi metri.

Un certo numero di ricevitori stereo e radio hanno un connettore sul pannello posteriore per un sintonizzatore, registratore e lettore CD. Utilizzando questo connettore, oltre alla linea in entrata e in uscita dalla scheda audio, è possibile ascoltare l'audio proveniente dal computer, nonché le trasmissioni radiofoniche attraverso il sistema di altoparlanti stereo.

Regola 2. Prima di connettere il dispositivo alla rete, guarda cosa c'è scritto sul retro del dispositivo.

Verificare la tensione all'uscita dell'autotrasformatore a regime minimo prima di collegare il dispositivo ad esso.

Controllare la tensione fornita alla macchina durante l'esecuzione delle copie.

Al termine del lavoro, scollegare la spina dell'autotrasformatore dalla rete. Non lasciare l'autotrasformatore sotto tensione!

Regola 3. È molto importante considerare i requisiti per l'installazione della fotocopiatrice. Il dispositivo deve essere installato su una superficie piana e orizzontale. Sporgendosi dalla posizione orizzontale si ridistribuisce il toner e il supporto nella cartuccia della macchina verso una pendenza. Di conseguenza, la loro miscelazione diventa difficile e l'uniformità della copertura del rullo magnetico con il toner è disturbata.

Lavoro di laboratorio. Imparare come funzionano i dispositivi di elaborazione del suono

scopo del lavoro

Esaminare lo schema a blocchi del sistema audio del PC che compone il sistema audio.

7.2 Avanzamento lavori:

1) Familiarizzare con lo schema a blocchi del sistema audio del PC.

2) Studiare i principali componenti (moduli) del sistema audio.

3) Familiarizzare con il principio di funzionamento del modulo sintetizzatore.

4) Conoscere il principio di funzionamento del modulo di interfaccia.

5) Acquisire familiarità con il principio di funzionamento del modulo mixer.

1) Tema, scopo, stato di avanzamento dei lavori;

2) Formulazione e descrizione del singolo compito;

7.4 Domande di prova

1) Quali sono i moduli principali del sistema audio classico?

2) Qual è l'essenza della sintesi.

3) Denominare le fasi del segnale audio.

4) Quali metodi di sintesi del suono conosci?

5) Elenca le moderne interfacce dei dispositivi audio.

Istruzioni metodiche.

Struttura del sistema audio del PC

Il sistema audio del PC è costituito da schede audio costruttive, installate nello slot della scheda madre o integrate sulla scheda madre o sulla scheda di espansione di un altro sottosistema del PC.

Un sistema audio classico, come mostrato in Figura 23, contiene:

1. modulo per la registrazione e la riproduzione del suono;

2. modulo sintetizzatore;

3. modulo di interfaccia;

4. modulo miscelatore;

5. sistema di altoparlanti.

Figura 23 - La struttura del sistema audio del PC

Modulo sintetizzatore

Il sintetizzatore digitale di musica elettronica del sistema audio consente di generare quasi tutti i suoni, incluso il suono di veri strumenti musicali. Il principio di funzionamento del sintetizzatore è illustrato nella Figura 24.

La sintesi è il processo di ricreazione della struttura di un tono musicale (nota). Il segnale sonoro di qualsiasi strumento musicale ha diverse fasi temporali. Nella Figura 24, un mostra le fasi del segnale sonoro che si verifica quando si preme il ml del pianoforte a coda. Per ogni strumento musicale il tipo di segnale sarà unico, ma in esso si possono distinguere tre fasi: attacco, supporto e decadimento. La combinazione di queste fasi è chiamata inviluppo di ampiezza, la cui forma dipende dal tipo di strumento musicale. La durata di un attacco per diversi strumenti musicali varia da unità a diverse decine o addirittura centinaia di millisecondi. In una fase chiamata appoggio, l'ampiezza del segnale rimane pressoché invariata, e durante l'appoggio si forma l'altezza del tono musicale. L'ultima fase, l'attenuazione, corrisponde a una sezione di una diminuzione abbastanza rapida dell'ampiezza del segnale.

Nei sintetizzatori moderni, il suono viene creato nel modo seguente. Un dispositivo digitale che utilizza uno dei metodi di sintesi genera un cosiddetto segnale di eccitazione con una data altezza (nota), che dovrebbe avere caratteristiche spettrali il più vicino possibile alle caratteristiche dello strumento musicale simulato in fase di supporto, come mostrato in Figura 24. B. Successivamente, il segnale di eccitazione viene inviato a un filtro che simula la risposta in frequenza di un vero strumento musicale. Il segnale dell'inviluppo di ampiezza dello stesso strumento viene inviato all'altro ingresso del filtro. Inoltre, l'insieme dei segnali viene elaborato per ottenere effetti sonori speciali, ad esempio eco (riverbero), performance corale. Successivamente, la conversione da digitale ad analogico e il filtraggio del segnale vengono eseguiti utilizzando un filtro passa basso (LPF).

Caratteristiche principali del modulo sintetizzatore:

Metodo di sintesi del suono;

Memoria;

Possibilità di elaborazione del segnale hardware per creare effetti sonori;

Polifonia: il numero massimo di elementi sonori riprodotti contemporaneamente.

Metodo di sintesi del suono, utilizzato nel sistema audio del PC determina non solo la qualità del suono, ma anche la composizione del sistema. In pratica, i sintetizzatori vengono installati su schede audio che generano il suono utilizzando i seguenti metodi.

Figura 24 - Il principio di funzionamento di un moderno sintetizzatore: a - fasi del segnale audio; b - circuito sintetizzatore

Metodo di sintesi FM ( Sintesi della modulazione di frequenza - sintesi FM) prevede l'utilizzo di almeno due generatori di segnale di forme complesse per generare la voce di uno strumento musicale. Il generatore di frequenza portante genera un segnale di tono fondamentale, modulato in frequenza da un segnale di armoniche aggiuntive, armoniche che determinano il timbro di un particolare strumento. Il generatore di inviluppo controlla l'ampiezza del segnale risultante.Il generatore FM fornisce una qualità del suono accettabile, è economico, ma non fornisce effetti sonori. Pertanto, le schede audio che utilizzano questo metodo non sono consigliate secondo lo standard PC99.

Sintesi del suono basata sulla tavola delle onde (Sintesi tavola d'onda - WT-sintesi) è prodotto utilizzando campioni sonori pre-digitalizzati di strumenti musicali reali e altri suoni memorizzati in una ROM speciale, realizzata sotto forma di chip di memoria o integrata in un chip di memoria del generatore di WT. Il sintetizzatore WT fornisce una generazione del suono di alta qualità. Questo metodo di sintesi è implementato nelle moderne schede audio.

Memoria su schede audio con sintetizzatore WT, può essere aumentata installando elementi di memoria aggiuntivi (ROM) per la memorizzazione di banchi con strumenti.

Effetti sonori sono formati utilizzando uno speciale processore di effetti, che può essere un elemento indipendente (microcircuito) o essere integrato nel sintetizzatore WT. Per la stragrande maggioranza delle schede con sintesi WT, gli effetti di riverbero e chorus sono diventati standard.

La sintesi del suono basata sulla modellazione fisica prevede l'uso di modelli matematici produzione del suono di veri strumenti musicali per la generazione in forma digitale e per l'ulteriore conversione in un segnale audio utilizzando un DAC. Le schede audio che utilizzano la modellazione fisica non sono ancora ampiamente utilizzate perché richiedono un PC potente per funzionare.

Modulo di interfaccia

Il modulo di interfaccia fornisce lo scambio di dati tra il sistema audio e altri dispositivi esterni e interni.

Interfaccia ISA nel 1998 è stato soppiantato nelle schede audio dall'interfaccia PCI.

Interfaccia PCI fornisce un'ampia larghezza di banda (ad esempio, versione 2.1 - oltre 260 Mbps), che consente la trasmissione di flussi audio in parallelo. L'utilizzo del bus PCI consente di migliorare la qualità del suono, fornendo un rapporto segnale-rumore di oltre 90 dB. Inoltre, il bus PCI consente l'elaborazione cooperativa dei dati audio, in cui le attività di elaborazione e trasmissione sono condivise tra il sistema audio e la CPU.

MIDI (interfaccia digitale per strumenti musicali)- interfaccia digitale per strumenti musicali) è regolato da un apposito standard contenente le specifiche per l'interfaccia hardware: tipi di canale, cavi, porte attraverso le quali i dispositivi MIDI sono collegati tra loro, nonché una descrizione della procedura di scambio dei dati - il protocollo per lo scambio informazioni tra dispositivi MIDI. In particolare, utilizzando i comandi MIDI, è possibile controllare apparecchiature di illuminazione, apparecchiature video durante l'esecuzione di un gruppo musicale sul palco. I dispositivi con un'interfaccia MIDI sono collegati in serie, formando una sorta di rete MIDI, che include un controller - un dispositivo di controllo, che può essere utilizzato sia come PC che come sintetizzatore di tastiera musicale, nonché dispositivi slave (ricevitori) che trasmettono informazioni al titolare del trattamento tramite sua richiesta. La lunghezza totale della catena MIDI non è limitata, ma la lunghezza massima del cavo tra due dispositivi MIDI non deve superare i 15 metri.

Il collegamento di un PC a una rete MIDI viene effettuato utilizzando uno speciale adattatore MIDI, che dispone di tre porte MIDI: input, output e pass-through, nonché due connettori per il collegamento di joystick.

La scheda audio include un'interfaccia per il collegamento di unità CD-ROM.

7.5.4 Modulo miscelatore

Il modulo mixer della scheda audio esegue:

Commutazione (connessione / disconnessione) di sorgenti e ricevitori di segnali sonori, nonché regolazione del loro livello;

Mixare (mixare) diversi segnali audio e regolare il livello del segnale risultante.

Le caratteristiche principali del modulo mixer sono:

Il numero di segnali misti sul canale di riproduzione;

Regolazione del livello del segnale in ogni segnale misto;

Regolazione del livello totale del segnale;

Potenza di uscita dell'amplificatore;

La presenza di connettori per il collegamento di ricevitori / sorgenti di segnali audio esterni e interni.

Le sorgenti ei ricevitori del segnale audio sono collegati dal modulo mixer tramite connettori esterni o interni. I connettori audio esterni si trovano solitamente sul retro dello chassis. unità di sistema: Joystick / MIDI- collegare un joystick o un adattatore MIDI; Ingresso microfono- collegare un microfono; Ingresso linea- line-in per il collegamento di eventuali sorgenti di segnali audio; Linea fuori- line-out per il collegamento di eventuali ricevitori di segnali audio; Altoparlante per collegare cuffie (auricolari) o un sistema di altoparlanti passivi.

Il controllo software del mixer viene effettuato tramite Windows o utilizzando il programma mixer fornito con il software della scheda audio

La compatibilità del sistema audio con uno degli standard della scheda audio significa che il sistema audio fornirà una riproduzione del suono di alta qualità. I problemi di compatibilità sono particolarmente importanti per le applicazioni DOS. Ciascuno di essi contiene un elenco di schede audio con cui l'applicazione DOS è progettata per funzionare.

Standard Sound Blaster supportano le applicazioni di gioco DOS in cui la colonna sonora è programmata per la famiglia di schede audio Sound Blaster.

Windows Sound System Standard (WSS) Microsoft include una scheda audio e un pacchetto software incentrati principalmente sulle applicazioni aziendali.

Esempi di incarichi individuali

Modello 1 - Scheda audio SB PCI CMI 8738

Figura 25 - Vista esterna della scheda audio SB PCI CMI 8738

Descrizione: Scheda audio con la possibilità di riprodurre l'audio in formato 5.1

Tipo di apparecchiatura: scheda audio multimediale

Chip: C-Media 8738

Ingressi analogici: 2

Uscite analogiche: 3

Connettori: Esterno: ingresso linea, ingresso microfono, uscita altoparlante anteriore, uscita altoparlante posteriore, uscita centrale/subwoofer; interno: line-in, CD-in

Possibilità di collegare 4 altoparlanti: Sì

Supporto Dolby Digital 5.1: Sì

Supporto EAX: EAX 1.0 e 2.0

Interfaccia: PCI

Possibilità di collegare 6 altoparlanti: Sì

Modello 2 - Scheda audio SB PCI Terratec Aureon 5.1 PCI

Figura 26 - Vista esterna della scheda audio SB PCI Terratec Aureon 5.1 PCI

Descrizione: Scheda audio a 6 canali.

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

Chip: -media CMI8738 / PCI-6ch-MX

DAC: 16 bit / 48 kHz

ADC: 16 bit / 48 kHz

Numero di altoparlanti: 5.1

Ingressi analogici: 1x connettore miniJack sbilanciato, ingresso microfono miniJack, connettori interni: AUX, ingresso CD.

Uscite analogiche: Uscite audio MiniJack per il collegamento di altoparlanti 5.1 (anteriore, posteriore, sub/sender).

S/PDIF: 16bit/48kHz

I/O digitali: uscita ottica (TOSLINK), ingresso ottico (TOSLINK).

Frequenza di campionamento: 44,1, 48 kHz

Requisiti di sistema (minimi): Intel PentiumIII, AMD K6-III 500 MHz 64 MB di memoria

Interfaccia: PCI 2.1, 2.2