Для воспроизведения полноценной звуковой информации – музыки, речи и т.д., в компьютере должна быть установлена звуковая карта и к ней подключены акустические системы (колонки).
Звук, это воспринимаемые человеческим ухом колебания воздуха с частотами от 16 Гц до 20 Кгц, формируются и воспроизводятся в компьютерах специальными программами с помощью звуковых карт-адаптеров и акустических систем.
Имеется множество модификаций звуковых карт, но основные функции, выполняемые звуковыми картами, это – ввод и оцифровка аналоговой звуковой информации с микрофона, магнитофона, радио, проигрывателя компакт-дисков и т.п. источников, и – обратное преобразование и воспроизведение уже оцифрованных записей, хранящихся в компьютере.
Для преобразования входного аналогового электрического сигнала в цифровую форму, АЦП звуковой карты измеряет амплитуду этого сигнала через равные, малые промежутки времени. Частота этих измерений называется частотой дискретизации Согласно теореме Котельникова, для полного восстановления в последующем огибающей звукового колебания, частота дискретизации должна не менее чем вдвое превышать максимальную частоту этих звуковых колебаний. Т.к. максимальная частота звука, воспринимаемая ухом человека – 20 КГц, то частота дискретизации должна быть не менее 40 КГц. Чаще используется частота дискретизации 44,1 КГц (именно эта частота используется и в компьютерных звуковых картах, и для записи звука на компакт-диски). Амплитуда каждой точки дискретизации обычно измеряется 16-битовым АЦП, что позволяет иметь 216 значений амплитуды. Результаты оцифровки звука передаются соответствующей программе и, после сжатия, в виде файлов записываются на жесткий диск (файлы с записью звука имеют в Windows расширения .wav). Эти файлы, несмотря на сжатие, имеют очень большой объем – десятки Кбайт на каждую секунду звучания. При большой степени сжатия объемы таких файлов уменьшаются, но это неизбежно приводит к потере качества воспроизведения записанного звука.
Воспроизведение цифровой информации происходит обратными процедурами: считывание сжатой цифровой информации, ее распаковка и преобразование, с использованием ЦАП звуковой карты, в аналоговый сигнал, который после усиления по мощности поступает на звуковые колонки, где он и превращается в звуковые колебания воздуха (акустический звук).
Различные звуковые карты отличаются друг от друга по следующим характеристикам:
1) максимальной частоте выборки (сэмплинг) (sample rate) при оцифровке звука. Чем выше сэмплинг, тем выше качество воспроизводимого звука. Обычно, частота выборки – 44,1 КГц и выше (как на СD-дисках), но некоторые карты используют частоту 48 КГц (как в цифровых магнитофонах). Старые звуковые карты использовали частоту дискретизации 22,05 КГц, т.е. звуки с частотой выше 10КГц вообще не воспроизводились;
2) максимальной частоте дискретизации при записи. Эти частоты соответствуют частотам выборки для каждого из типов карт;
3) максимальной разрядности АЦ-преобразования звука при записи. Большинство современных карт поддерживает 26- и 8-разрядную дискретизацию, а старые карты поддерживали только 8-разрядную, которая годится только для записи речи;
4) возможности стерео воспроизведения. Многие старые карты таких возможностей или не обеспечивают, либо обеспечивают ограниченно (например, при воспроизведении монозаписи обеспечивается частота дискретизации 44,1 КГц, а при стереозаписи – только 22,05 КГц).
5) формированию шестиканальной квази-стереофонии.
Подключение звуковых карт.
Большинство звуковых карт вставляется в разъем шины ISA, и на задней стенке карты могут иметь разъемы:
- 15-контактный разъем для подключения MIDI-инструментов или джойстика;
- 2 – 3 входных разъема типа “мини-джек” для линейного входа от магнитофона, CD-плеера и т. п.;
- входной разъем для подключения микрофона;
- 1 или 2 выходных разъема, один – для линейного выхода на внешний усилитель, другой, от встроенного усилителя, – для подключения пассивной аудио-системы.
Подключение дисковода CD-ROM через звуковую карту.
Внутренний CD-дисковод может подключаться к звуковой карте специальным 3-х или 4-х-проводным аудио-кабелем, что позволяет проигрывать компакт-диски практически без участия микропроцессора. Многие из современных звуковых карт не имеют разъема для подключения CD-дисковода, т.к. современные компьютеры оснащаются контроллерами EIDE, к которым и подключаются CD-дисководы.
Дополнительные функции.
Некоторые звуковые карты имеют дополнительные возможности обработки звука, добавляя в него определенные эффекты – хорус, реверберацию, квази-трехмерное звучание и т.д.
Аналоговый сигнальный процессор (ASP) применяется в некоторых картах Creative Labs для распознавания речи.
Радиотюнер – позволяет прослушивание радиопрограмм.
Режим Dual DMA – позволяет одновременно производить и запись, и воспроизведение звука.
Контрольные вопросы.
1. Как проще всего проверить работоспособность встроенного динамика в РС?
2. Какой принцип оцифровки звука используется в РС?
3. Какой должна быть минимальная частота дискретизации для звуковых частот до 20 Кгц?
4. Сколько уровней квантования звуковых сигналов имеют современные звуковые карты?
5. Какие есть два способа подключения CD-дисковода к звуковой карте?
Знаете ли Вы, что только в 1990-х доплеровские измерения радиотелескопами показали скорость Маринова для CMB (космического микроволнового излучения), которую он открыл в 1974. Естественно, о Маринове никто не хотел вспоминать. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
