Это звучит! Аудиосистема

Никита "Nikitos" Кислицин

Xakep, номер #051, стр. 051-020-1

(nikitoz@real.xakep.ru; nikitos.inc.ru)

Звуковая карта

Даже первые PC, выпускаемые на заре цифровой эпохи, существенно отличались от мейнфреймов и калькуляторов того времени наличием внутреннего динамика, при помощи которого они могли воспроизводить нехитрые последовательности "нот" – эти звуки, естественно, были на редкость убоги, однако тогда, в 80-х годах, и это завораживало немногочисленных пользователей. В конце восьмидесятых свет увидела первая звуковая карта, с появлением которой перед пользователями и производителями компьютерных приложений открылись новые возможности PC, связанные с появлением полноценной суверенной звуковой подсистемы компьютера.

Шло время, совершенствовались программные и аппаратные средства, аудиосистема наращивала производительность, росла функциональность и популярность, компьютер научился полноценно воспроизводить звуковые файлы, записывать звуковые сигналы, поступающие от внешних источников (например, с микрофона), смешивать и хитрым образом обрабатывать звуки.

В настоящее время звуковая система PC может выполняться как в виде отдельной платы, подключаемой к шине PCI, так и интегрироваться на материнскую плату. Именно поэтому иногда возникает путаница с терминологией - "звуковая плата" может вовсе не существовать в виде отдельного модуля, мы в дальнейшем будет рассматривать это понятие на логическом уровне, не различая интегрированные и суверенные звуковые системы. Обычно в звуковую плату входят следующие блоки: модуль записи и воспроизведения звуковых сигналов, модуль синтезатора, модуль интерфейсов и модуль микшера. Впрочем, в зависимости от цены и функционального позиционирования звуковой платы, те или иные блоки могут отсутствовать. Каждый из модулей может представлять собой либо отдельную микросхему, либо часть многофункционального чипа.

Модуль записи/воспроизведения

С точки зрения физика-акустика звук представляет собой продольные волны, распространяемые в упругих средах (как вариант - в воздухе). Информация о звуке представляется в виде данных о колебаниях звукового давления, которые, в свою очередь, могут существовать в виде аналогового, либо цифрового сигнала.

Аналоговый сигнал получить довольно просто - например, при помощи микрофона. Такой сигнал представляет собой электромагнитные колебания, в параметрах которых и передается информация о звуке. Так, от амплитуды колебаний зависит громкость звука, а частота определяет частоту колебаний звукового давления. Для цифрового представления звука необходимо раз в некоторый очень малый период времени измерять величину звукового давления и соотносить с полученным результатом некоторые двоичные числа, последовательность которых и образует данные о звуке.

Данные в PC, как известно, имеют цифровую организацию, устройства воспроизведения же работают обычно в аналоговом режиме. Рассматриваемый модуль используется для преобразования цифрового сигнала в аналоговый и наоборот. Преобразование звукового сигнала из аналогового в цифровое представление происходит в несколько этапов. Прежде всего, аналоговый сигнал загоняется при помощи специального частотного фильтра в определенную частотную полосу (например, от 20 Гц до 20 кГц). Затем осуществляется дискретизация и квантование, т.е. выборка частоты измерения параметров аналогового сигнала и получения моментальных значений определяемых сигналом параметров в выбранные моменты времени. Частота дискретизации - параметр цифрового звука, определяемый частотой измерений параметров аналогового сигнала. В современных звуковых системах этот параметр составляет 48 кГц, что превосходит частотный диапазон, различаемый человеком.

Содержание  Вперед на стр. 051-020-2