Kwalifikacja E12 - UTK - Karta dźwiękowa

Karta dźwiękowa (muzyczna)

Karta dźwiękowa (ang. sound card, audio card) – komputerowa karta rozszerzeń, umożliwiająca rejestrację, przetwarzanie i odtwarzanie dźwięku. Poprawnym jest też równie często stosowany termin karta muzyczna.



Najbardziej znaną grupą kart dźwiękowych jest seria Sound Blaster firmy Creative Labs.

Większość współczesnych płyt głównych jest wyposażona w zintegrowane karty muzyczne umożliwiające podłączenie głośników bez potrzeby montowania dodatkowej karty rozszerzeń. Tego typu rozwiązania idealnie nadają się do zastosowań biurowych oraz dla mniej wymagających użytkowników. Wytrawny gracz, kinoman, meloman lub muzyk sięgną po bardziej wyrafinowane urządzenia, które zwykle przyjmują postać kart rozszerzeń montowanych w gnieździe magistrali PCI, PCI-E lub USB

W celu zdefiniowania jakościi karty muzycznej należy przyjrzeć się następującym parametrom:
- Charakterystyka częstotliwości (ang. frequency response). Parametr określający zdolność karty do nagrywania i odtwarzania dźwięku ze stałą głośnością. Im szerszy zakres ty m lepsza karta muzyczna.
- Współczynnik zniekształceń nieliniowych/całkowite zniekształcenia harmoniczne (ang total harmonic distortion). Określa dokładność odtwarzanego dźwięku, a ściślej — stopień zniekształcenia sygnału generowanego przez kartę w stosunku do sygnału oryginalnego. Im mniejszy procent zniekształceń, tym lepsze urządzenie.
- Stosunek sygnału do szumu — SNR (ang. Signal-to-Noise Ratio). Określa mierzony w decybelach stosunek mocy sygnału dźwiękowego do mocy szumu tła w tym samym paśmie częstotliwości. Im większa wartość SNR, tym lepsza jakość dźwięku — np. SNR karty AUDIGY firmy Creative wynosi 100 dB

Struktura dźwięku

Dźwiękiem określa się doznania akustyczne spowodowane falą dźwiękową wywołaną przez sprężanie i rozprężanie nośnika. W atmosferze ziemskiej nośnikiem jest powietrze, fale rozchodzą się kołowo i docierając do ludzkiego ucha, powodują wibracje postrzegane przez ludzki mózg jako dźwięk.



Każdy dźwięk można opisać za pomocą dwóch właściwości: wysokości i natężenia.



Wysokość dźwięku to częstotliwość wibracji rozchodzącej się fali wyrażana w hercach (Hz). Częstotliwość 1 Hz odpowiada występowaniu jednego cyklu w ciągu 1 s. Ludzkie ucho jest w stanie rejestrować dźwięki od 16-20 Hz do około 20 kHz.

Natężenie dźwięku to parametr decydujący o głośności dźwięku wyrażany w decybelach (dB). Im większa siła wibracji, tym większa odczuwalna głośność dźwięku. Dla porównania szelest liści to 10 dB, głośna muzyka w pomieszczeniu to 80 dB, a wybuch dużej petardy to około 160 dB.



Proces zamiany dźwięku analogowego na postać cyfrową za pomocą przetwornika ADC nosi nazwę próbkowania (ang. sampling). W jego trakcie rejestrowane są częstotliwość i amplituda dźwięku w funkcji czasu następnie dane te są zapisywane w postaci pliku binarnego.


Na jakość wersji cyfrowej wpływają następujące parametry:
- Rozdzielczość próbkowania. Określa, ile bitów zostanie wykorzystanych do zapisu pojedynczej próbki; np. 8 bitów daje jedynie 256 wartości (28), jednak najnowsze karty umożliwiają próbkowanie 24-bitowe dające ponad 16 milionów wartości (224).
- Częstotliwość próbkowania. Oznacza odstępy czasowe, w których dokonywane są kolejne pomiary parametrów dźwięku. Najczęściej karty mają możliwość próbkowania z częstotliwością 8 kHz, 11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz, 192 kHz. Im większa liczba pobranych próbek w jednostce czasu, tym dokładniejsze odwzorowanie oryginalnego dźwięku analogowego.

Budowa karty dźwiękowej





Współczesne karty dźwiękowe mogą być zbudowane z następujących komponentów:

- Przetworniki ADC i DAC. Muzyka przechowywana na komputerze ma postać danych cyfrowych zapisanych w postaci plików dźwiękowych. W celu zamiany analogowych fal dźwiękowych na postać cyfrową trzeba dokonać procesu digitalizacji dźwięku. Konwersję sygnałów umożliwia przetwornik ADC (ang, Analog to Digital Converter). Generowanie dźwięków analogowych przez kartę muzyczną umożliwia przetwornik DAC (ang. Digital to Analog Converter), przetwarzający dane cyfrowe na postać analogową pozwalającą głośnikom na wygenerowanie fali akustycznej.



- Procesor DSP (ang. Digital Signal Procesor — cyfrowy procesor sygnałowy). Jest odpowiedzialny za operacje wymagające dużych mocy obliczeniowych, np. sprzętową akcelerację dźwięku, generowanie efektów, odfiltrowywanie szumów, strumieniowe przetwarzanie dźwięku, generowanie dźwięku wielokanałowego itp. Może mieć wbudowane przetworniki ADC i DAG. Najlepsze karty dźwiękowe są wyposażone w dwa procesory — jeden z przetwornikami, drugi do pozostałych zadań.

- Interfejs MIDI (ang. Musical Instrument Digital Interface — cyfrowy interfejs instrumentów muzycznych). Umożliwia łączenie ze sobą instrumentów muzycznych oraz podłączanie do komputera instrumentów, takich jak syntezator.

-Generator dźwięku (syntezator MIDI). Pozwala generować dźwięk dzięki zastosowaniu dwóch metod:
Synteza FM. Dźwięk jest generowany przez napięcie elektryczne, którego modulacja zmienia się w zależności od zawartości pliku MIDI. Przez manipulację głośnością i modulację syntezator próbuje naśladować dźwięki naturalnych instrumentów. Rozwiązanie jest stołowane w starszych urządzeniach.
Synteza Wavetable (tablica fal). Nowsza metoda generująca dźwięki na podstawie cyfrowych nagrań instrumentów lub efektów audio (tzw. sampli). Próbki mogą być przechowywane w pamięci ROM lub RAM karty dźwiękowej lub na dysku twardym.

Pamięć ROM lub RAM. Wykorzystywana do przechowywania próbek instrumentów standardu Wavetable. Dzięki samplom znajdującym się w pamięci karty urządzenie nie musi sięgać po dźwięki zapisane w pamięci operacyjnej komputera lub na dysku twardym.

Mikser dźwięku. Służy do łączenia sygnałów dźwięku z różnych źródeł, generatorów dźwięku, przetworników, wejść zewnętrznych itp.

Wzmacniacz sygnałów wyjściowych. Służy do wzmacniania sygnału wyjść przeznaczonych do urządzeń pasywnych (chodzi tu np. o wyjście słuchawkowe).

Złącze magistrali — interfejs systemowy. Karta dźwiękowa musi zostać przyłączona do płyty głównej za pomocą jednego z interfejsów. Urządzenia w formie karty rozszerzeń są najczęściej przeznaczone do magistrali PCI lub nowszej PCI Express x1.



Komputery przenośne mogą skorzystać z kart podłączanych do magistrali USB.

Gniazda karty dźwiękowej(1)

W zależności od posiadanych funkcji karty muzyczne mogą być wyposażone w różnego rodzaju gniazda umożliwiające podłączone głośników, mikrofonów, amplitunerów, dekoderów AC3, wzmacniaczy, odtwarzaczy audio itp. Najczęściej są to gniazda typu minijack,, USB, D-Sub, Cinch lub gniazda optyczne.



Wszystkie współczesne karty dźwiękowe mają podstawowy zestaw gniazd:
• wyjście analogowe stereo minijack (zielone) służy do podłączenia zestawu stereo lub przednich głośników w analogowyn systemie wielokanałowym,
• wejście monofoniczne minijack (różowe) służy do podłączania mikrofonu,
• wejście liniowe minijack (niebieskie) to analogowe wejście stereo umożliwiające przyłączenie zewnętrznego źródła dźwięku, np. odtwarzacza MP3.

Gniazda karty dźwiękowej(2)





Karty dźwiękowe optymalizowane pod kątem obsługi dźwięku wielokanałowego lub przestrzennego są wyposażone w zestaw dodatkowych złączy:
• wyjście analogowe głośników tylnych (czarne) umożliwia przyłączenie zestawu tylnych głośników z analogowego zestawu wielokanałowego;
• cyfrowe wejście/wyjście dźwięku S/PD1F (ang. SONY/Philips Digital Interface Format) (pomarańczowe) to opracowany przez firmy Sony i Philips cyfrowy standard przesyłania dźwięku charakteryzujący się czystością i dynamiką dźwięku;



• gameport/MIDI (złoty) to złącze D-Sub typu DA-15 umożliwiające podłączenie urządzeń MIDI lub manipulatorów typu dżojstik;
• gniazdo USB umożliwia podłączenie urządzeń peryferyjnych typu klawiatura, dżojstik itp.;
• gniazdo IF.EF. 1394 to standard podobny do USB umożliwiający podłączenie kamery cyfrowej, kamery internetowej, skanera itp.
• cyfrowe wyjście optyczne (ang. optical) umożliwiające przyłączenie np. amplitunera za pomocą światłowodu.

Powered by Eugeniusz Piechula © 2016-19 - Dziękuję za wizytę na stronie!