Звуковая карта— это внутренняя плата расширения, которая обеспечивает ввод и вывод аудиосигналов на компьютер под управлением компьютерных программ и с него. Термин звуковая карта также применяется к внешним аудиоинтерфейсам, используемым для профессиональных аудиоприложений.
Функциональность звука также может быть интегрирована на материнскую плату , используя компоненты, подобные тем, которые есть на плагинах. Интегрированную звуковую систему часто называют звуковой картой. Оборудование для обработки звука также присутствует на современных видеокартах с HDMI для вывода звука вместе с видео с помощью этого разъема. Ранее они использовали соединение SPDIF с материнской платой или звуковой картой.
Типичное использование звуковых карт или функциональных возможностей звуковой карты включает в себя предоставление аудиокомпонентов для мультимедийных приложений, таких как композиция музыки, редактирование видео или аудио, презентация, образование и развлечения (игры) и видеопроекция. Звуковые карты также используются для компьютерной коммуникации, таких как передача голоса по IP и телеконференций.
Общие характеристики
Современные звуковые карты используют цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который преобразует записанные или сгенерированные цифровые данные в аналоговый формат. Выходной сигнал подключается к усилителю, наушникам или внешнему устройству с использованием стандартных межсоединений, таких как телефонный разъем TRS или разъем RCA. Если количество и размер разъемов слишком велики для пространства на задней панели, разъемы будут закрыты, как правило, с помощью отсека для пробоя, вспомогательной задней панели или панели, установленной спереди. Более продвинутые карты обычно включают в себя более одного звукового чипа для поддержки более высоких скоростей передачи данных и нескольких одновременных функций, например, цифрового производства синтезированных звуков, обычно для генерации музыки и звуковых эффектов в реальном времени с использованием минимальных данных и времени процессора.
Большинство звуковых карт имеют линейный разъем для входного сигнала с кассетной ленты или другого источника звука, который имеет более высокие уровни напряжения, чем микрофон. Звуковая карта оцифровывает этот сигнал. DMAC передает образцы в основную память, откуда программа записи может записать ее на жесткий диск для хранения, редактирования или дальнейшей обработки. Другим общим внешним разъемом является разъем микрофона для сигналов от микрофона или другого устройства ввода низкого уровня. Вход через микрофонный разъем может использоваться, например, посредством распознавания речи или передачи голоса по IP- приложениям.
Звуковые каналы и полифония
Важной характеристикой звуковой карты является полифония , которая относится к ее способности обрабатывать и выводить несколько независимых голосов или звуков одновременно. Эти различные каналы рассматриваются как количество аудиовыходов, которые могут соответствовать конфигурации динамиков, таких как 2.0 (стерео), 2.1 (стерео и сабвуфер), 5.1 (объемный звук) или другая конфигурация. Иногда термины « голос» и « канал» используются взаимозаменяемо, чтобы указать степень полифонии, а не конфигурацию выходного динамика.
Например, многие старые звуковые чипы могут вмещать три голоса, но только один аудиоканал (т. Е. Один монофонический выход) для вывода, требующий смешения всех голосов. Более поздние карты, такие как звуковая карта AdLib , имели 9-голосную полифонию, объединенную в 1 монофонический канал.
В течение нескольких лет на большинстве звуковых карт для ПК было несколько FM-синтезаторов (обычно 9 или 16), которые обычно использовались для MIDI-музыки. The full capabilities of advanced cards are often not fully used; Полные возможности расширенных карт часто не используются полностью только один (моно) или два ( стерео ) голос (ы) и канал (ы) обычно предназначены для воспроизведения цифровых образцов звука, а для воспроизведения более одного цифрового образца звука обычно требуется понижающее микширование программного обеспечения с фиксированной частотой дискретизации. Современные недорогие интегрированные звуковые карты (т. Е. Встроенные в материнские платы), такие как аудиокодеки, подобные тем, которые соответствуют стандарту AC’97, и даже некоторые недорогие звуковые карты расширения, все еще работают таким образом. Эти устройства могут обеспечивать более двух звуковых выходных каналов (обычно 5.1 или 7.1 объемного звука ), но обычно они не имеют реальной аппаратной полифонии для звуковых эффектов или воспроизведения MIDI — эти задачи полностью выполняются в программном обеспечении. Это похоже на то, как недорогие программные модемы выполняют задачи модема в программном обеспечении, а не в аппаратном обеспечении.
Кроме того, в первые дни « wavetable » синтеза на основе выборок некоторые производители звуковых карт рекламировали полифонию исключительно по возможностям MIDI. В этом случае выходной канал карты не имеет значения. Обычно карта способна только к двум каналам цифрового звука. Вместо этого, измерение полифонии исключительно относится к числу MIDI-инструментов, которые звуковая карта может производить в одно время.
Сегодня звуковая карта, обеспечивающая фактическую аппаратную полифонию, независимо от количества выходных каналов, обычно называется «аппаратным ускорителем звука», хотя фактическая голосовая полифония не является единственным (или даже необходимым) предварительным условием, с другими аспектами, такими как поскольку аппаратное ускорение 3D-звука, позиционного звука и эффектов DSP в реальном времени более важно.
Поскольку цифровое воспроизведение звука стало доступным и единым и обеспечило лучшую производительность, чем синтез, современные звуковые карты с аппаратной полифонией фактически не используют ЦАП с таким количеством каналов, как голоса. Вместо этого они выполняют обработку микширования голоса и эффектов в аппаратных средствах, в конечном итоге выполняют цифровую фильтрацию и преобразования в частотную область и из частотной области для применения определенных эффектов внутри выделенного DSP. Конечная ступень воспроизведения выполняется внешним (по сравнению с DSP чипом (ов)) со значительно меньшим количеством каналов, чем голосами (например, 8 каналов для 7.1 аудио, которые можно разделить на 32, 64 или даже 128 голосов).
Список стандартов звуковых карт
| PC Спикер | 1981 | 6 Бит | 1 Широтно-импульсная модуляция | |
| Texas Instruments SN76489 «Tandy» | 1984 | 16 настроек громкости | 122 Hz to 125 kHz | 3 тона; 1 Белый шум |
| MPU-401 | 1984 | MIDI | ||
| Covox | 1986 | 8 bit | 1 ЦАП | |
| AdLib | 1987 | 64 настроек громкости | ~49.716 kHz | 6-голосный FM синтезатор, 5 ударных инструментов |
| Roland MT-32 | 1987 | 16 bit | 32 kHz | 8 мелодичных каналов; 1 ритм канал |
| Sound Blaster | 1989 | 8 бит | 22 kHz | 1 ЦАП; 11-голосный FM синтезатор |
| Roland Sound Canvas | 1991 | 16 бит | 32 kHz | 24 голоса |
| Gravis Ultrasound | 1992 | 16 bit | 44.1 kHz | 16 стерео каналов |
| AC97 | 1997 | 20 бит | 96 kHz | 6 независимых выходных канала |
| Environmental Audio Extensions | 2001 | 8 одновременных 3D голосов | ||
| Intel High Definition Audio | 2004 | 32 bit | 192 kHz | Поддержка до 15 независимых каналов |
Цветовые коды
Соединители на звуковых картах имеют цветовую маркировку в соответствии с Руководством по проектированию системы ПК. Они также будут иметь символы со стрелками, отверстиями и звуковыми волнами, которые связаны с каждым положением гнезда, значение каждого из них приведено ниже:
| Аудиовход анагового микрофона | 3.5 mm Миниджек | Микрофон |
| Анаоговый линейный аудиовход | 3.5 mm Миниджек | Стрелка, обведенная кружком |
| Аналоговый линейный аудиовыход для основного стереосигнала (фронтальные громкоговорители или наушники) | 3.5 mm Миниджек | Стрелка, выходящая на одну сторону круга в волну |
| Аналоговый линейный аудиовыход для громкоговорителей центрального канала и сабвуфера | 3.5 mm Миниджек | |
| Аналоговый линейный аудиовыход для громкоговорителей объемного звучания, обычно заднего стерео | 3.5 mm Миниджек | |
| Аналоговый линейный аудиовыход для дополнительных боковых каналов окружающего звучания | 3.5 mm Миниджек | |
| Аналоговый линейный аудиовыход для специального панорамирования, «Спикер лево-право», | 3.5 mm Миниджек | |
| Игровой порт / MIDI | Стрелка выходящая из обоих сторон волны |
История звуковых карт для архитектуры IBM PC
Звуковые карты для компьютеров, совместимых с IBM PC, были очень необычными до 1988 года. Для большинства пользователей IBM PC внутренний динамик ПК был единственным способом для раннего программного обеспечения ПК для производства звука и музыки. Оборудование громкоговорителей обычно ограничивалось квадратными волнами. Результирующий звук обычно описывался как «звуковые сигналы и буферы», которые приводили к общему прозвищу «beeper». Несколько компаний, в первую очередь Access Software , разработали методы цифрового воспроизведения звука на ПК, как RealSound. Полученный звук, в то время как функциональный, страдал от сильно искаженного выхода и низкого объема и обычно требовал остановки всей другой обработки во время воспроизведения звуков. Другие домашние компьютеры 1980-х годов, такие как Commodore 64, включали аппаратную поддержку для цифрового воспроизведения звука и / или синтеза музыки, в результате чего IBM PC оказался в невыгодном положении, когда речь заходила о мультимедийных приложениях. Ранние звуковые карты для платформы IBM PC не были предназначены для игровых или мультимедийных приложений, А скорее для конкретных аудио-приложений, таких как музыкальная композиция с персональной музыкальной системой AdLib , музыкальной картой IBM Music и Creative Music System, или синтеза речи, например Digispeech DS201 , Covox Speech Thing и Street Electronics Echo.
В 1988 году группа руководителей компьютерных игр заявила на выставке Consumer Electronics Show о том, что ограниченная звуковая способность ПК помешала ей стать ведущим домашним компьютером, для чего ему требовалась звуковая карта в размере 49-79 долларов с более высокой производительностью, чем текущие продукты, и что один раз такое оборудование было широко установлено, их компании поддержали бы его. Sierra On-Line , которая впервые способствовала поддержке видео EGA и VGA , и 3 1/2 «дисков, пообещала в этом году поддержать звуковые карты AdLib, Music Music Music и Roland MT-32 в своих играх. 1989 год Исследование Computer Gaming World показало, что 18 из 25 игровых компаний планировали поддержать AdLib, шесть Roland и Covox и семь Creative Music System / Game Blaster.
Производители
Одним из первых производителей звуковых карт для IBM PC был AdLib, который выпустил карту на базе звукового чипа Yamaha YM3812 , также известного как OPL2. В AdLib было два режима: 9-голосный режим, в котором каждый голос мог быть полностью запрограммирован, и менее часто используемый «перкуссионный» режим с 3 регулярными голосами, производящими 5 независимых голосов с перкуссией в общей сложности 11. (Перкуссионный режим был считается негибким большинством разработчиков, он использовался главным образом собственным программным обеспечением AdLib.)
Creative Labs также продала звуковую карту примерно в то же время, что и Creative Music System. Хотя в C / MS было двенадцать голосов для девяти AdLib, и это была стереокарточка, а AdLib была монофонической, базовая технология была основана на чипе Philips SAA1099, который по существу был генератором прямоугольной формы. Это звучало так же, как двенадцать одновременных динамиков ПК имели бы за исключением того, что каждый канал имел амплитудный контроль и не мог хорошо продаваться, даже после того, как Creative переименовал его в Game Blaster через год и продал его через RadioShack в США. Game Blaster продавался по цене менее 100 долларов США и был совместим со многими популярными играми, такими как Silpheed.
Значительное изменение на рынке звуковых карт, совместимых с IBM PC, произошло, когда Creative Labs представила карту Sound Blaster. Рекомендовано Microsoft разработчикам, создающим программное обеспечение на основе стандарта мультимедийного ПК , Sound Blaster клонировал AdLib и добавил звуковой сопроцессор для записи и воспроизведения цифрового звука (вероятно, это был микроконтроллер Intel, который был заменен Creative ). Это было неправильно названо «DSP» (чтобы предположить, что это цифровой процессор сигналов ), игровой порт для добавления джойстика и возможность взаимодействия с оборудованием MIDI (с использованием игрового порта и специального кабеля). С большим количеством функций почти по той же цене, а также совместимость, большинство покупателей выбрали Sound Blaster. В конечном итоге он превзошел AdLib и доминировал на рынке.
В конце 1980-х годов Roland также выпускал звуковые карты, большинство из которых были высококачественными «прошумерами», такими как MT-32 и LAPC-I. Карты Роланда часто продавались за сотни долларов, а иногда и более тысячи. Во многих играх была записана музыка для своих карт, таких как Silpheed и Police Quest II. Карты часто были плохи в звуковых эффектах, таких как смех, но для музыки были, безусловно, лучшими звуковыми картами, доступными до середины девяностых. Некоторые карты Roland, такие как SCC и более поздние версии MT-32, были дешевле, но их качество, как правило, было значительно хуже, чем другие карты Roland.
К 1992 году один производитель звуковых карт рекламировал, что его продукт был «Sound Blaster, AdLib, источник звука Disney и совместимость с Covox Speech Thing Compatible!». Отвечая читателям, жалующимся на статью о звуковых картах, которые неблагоприятно упоминали о Gravis Ultrasound , Computer Gaming World заявила в январе 1994 года, что «фактическим стандартом в игровом мире является совместимость с Sound Blaster … Было бы несправедливо рекомендовали что-нибудь еще ». Журнал в этом году заявил, что Wing Commander II «Вероятно, игра ответственна» за то, что она стала стандартной картой. Линия карт Sound Blaster вместе с первыми недорогими дисками CD-ROM и развивающимися видеотехнологиями открыла новую эру мультимедийных компьютерных приложений, которые могли воспроизводить аудио CD, добавлять записанный диалог в видеоигры или даже воспроизводить полное видео (хотя и в гораздо более низких разрешениях и качествах в первые дни). Широкое решение поддержать дизайн Sound Blaster в мультимедийных и развлекательных записях означало, что будущие звуковые карты, такие как Pro Audio Spectrum от Media Vision и Ultrasound Gravis, должны были быть совместимы с Sound Blaster, если они будут хорошо продаваться. До начала 2000-х годов (благодаря чему аудиостандарт AC’97 стал более распространенным и в конечном итоге узурпировал SoundBlaster в качестве стандарта из-за его низкой стоимости и интеграции во многие материнские платы), совместимость с Sound Blaster является стандартом, который многие другие звуковые карты по-прежнему поддерживают поддерживать совместимость со многими выпускаемыми играми и приложениями.
Появление индустрии
Когда игровая компания Sierra On-Line решила поддерживать дополнительное музыкальное оборудование в дополнение к встроенным аппаратным средствам, таким как динамик ПК и встроенные звуковые возможности IBM PCjr и Tandy 1000 , что можно сделать со звуком и музыкой на IBM PC резко изменился. Две из компаний Sierra, в партнерстве с которыми были Roland и AdLib, решили создать в игре музыку для King’s Quest 4, которая поддерживала MT-32 и AdLib Music Synthesizer. MT-32 имел превосходное качество вывода, отчасти благодаря его методу синтеза звука, а также встроенной реверберации. Так как это был самый сложный синтезатор, который они поддерживали, Sierra решила использовать большинство пользовательских функций MT-32 и нетрадиционных патчей для инструментов, создавая фоновые звуковые эффекты (например, чириканье птиц, clopping horse hooves и т. Д.) До того, как Sound Blaster принес игру реальные аудиоклипы в мир развлечений для ПК. Многие игровые компании также поддерживали MT-32, но поддерживали карту Adlib в качестве альтернативы из-за более высокой рыночной базы последнего. Принятие MT-32 послужило основанием для создания стандартов MPU-401 / Roland Sound Canvas и General MIDI в качестве наиболее распространенных способов игры в игру до середины 1990-х годов.
Разработка функций
Ранние звуковые карты ISA- шины были полудуплексными , то есть они не могли записывать и воспроизводить оцифрованный звук одновременно, в основном из-за плохой аппаратной карты (например, DSP ). Позже, ISA-карты, такие как серии SoundBlaster AWE и клопы Soundblaster и Plug-and-play, в конечном итоге стали полнодуплексными и поддерживали одновременную запись и воспроизведение, но за счет использования двух каналов IRQ и DMA вместо одного, что делало их не такими, как с двумя полудуплексными звуковыми картами с точки зрения конфигурации. К концу срока службы шины ISA звуковые карты ISA начали использовать обмен IRQ, тем самым уменьшив IRQ, необходимый для одного, но все же нуждались в двух каналах DMA. Многие обычные платы PCI- шины не имеют этих ограничений и в основном являются полнодуплексными. Следует также отметить, что многие современные платы PCI-шины также не требуют использования свободных каналов DMA.
Кроме того, на протяжении многих лет звуковые карты эволюционировали с точки зрения частоты дискретизации цифрового звука (начиная с 8-бит 11025 Гц , до 32 бит, 192 кГц, что поддерживает новейшие решения). По пути некоторые карты начали предлагать « wavetable » синтез на основе выборок , который обеспечивает превосходное качество синтеза MIDI по сравнению с более ранними решениями на базе OPL , которые используют FM-синтез. Кроме того, на некоторых более высоких конечных картах появилась собственная ОЗУ и процессор для определяемых пользователем образцов звука и MIDI-инструментов, а также для выгрузки обработки звука из CPU.
В течение многих лет звуковые карты имели только один или два канала цифрового звука (в первую очередь, серии Sound Blaster и их совместимость), за исключением семейства карт E-MU , Gravis GF-1 и AMD Interwave, которые имели аппаратную поддержку для до 32 независимых каналов цифрового звука. Ранним игрокам и игрокам MOD, которые нуждаются в большем количестве каналов, чем могла поддерживать карта, приходилось прибегать к микшированию нескольких каналов в программном обеспечении. Даже сегодня тенденция по-прежнему заключается в смешивании нескольких звуковых потоков в программном обеспечении, за исключением продуктов, специально предназначенных для геймеров или профессиональных музыкантов, с разумной разницей в цене от продуктов, основанных на «программном обеспечении». Кроме того, в раннюю эпоху « wavetable » синтеза на основе выборок звуковые карты иногда также хвастались возможностями полифонии карты с точки зрения синтеза MIDI. В этом случае полифония ссылается только на количество MIDI-заметок, которые карта может синтезировать одновременно в одно время, а не количество цифровых аудиопотоков, которые карта может обрабатывать.
Что касается физического выхода звука, количество физических каналов звука также увеличилось. Первые решения звуковой карты были моно. Стереофонический звук был представлен в начале 1980-х годов, а квадрофонический звук появился в 1989 году. Вскоре после этого последовало 5.1- канальное аудио. Последние звуковые карты поддерживают до 8 физических аудиоканалов в настройке 7.1- динамиков.
Дополнительные возможности
У большинства новых звуковых карт больше нет устройства звуковой петли, обычно называемого «Stereo Mix» / «Wave out mix» / «Mono Mix» / «What U Hear», которое когда-то было очень распространено, и это позволяет пользователям записывать динамический выход на микрофон вход.
Lenovo и другие производители не могут реализовать функцию набора микросхем в аппаратном обеспечении, в то время как другие производители отключают драйвер от ее поддержки. In some cases loopback can be reinstated with driver updates (as in the case of some Dell computers ); В некоторых случаях loopback может быть восстановлен с обновлениями драйверов (как в случае некоторых компьютеров Dell ). В качестве альтернативы можно приобрести программное обеспечение ( Total Recorder или «Virtual Audio Cable») для обеспечения функциональности. По словам Microsoft, функциональность была скрыта по умолчанию в Windows Vista (чтобы уменьшить путаницу пользователей), но по-прежнему доступна, если основные драйверы звуковой карты и аппаратные средства поддерживают ее. В конечном счете пользователь может подключить линию непосредственно к линии в ( аналоговое отверстие ).
Профессиональные звуковые карты (аудиоинтерфейсы)
Профессиональные звуковые карты — это специальные звуковые карты, оптимизированные для многоканальной записи и воспроизведения звука с малой задержкой, включая точность студийного класса. Их драйверы обычно следуют за протоколом ввода аудиопотока для использования с профессиональным звукоинженером и музыкальным программным обеспечением, хотя драйверы ASIO также доступны для ряда звуковых карт потребительского класса.
Профессиональные звуковые карты обычно описываются как «аудиоинтерфейсы» и иногда имеют форму внешних устройств, монтируемых в стойку, с использованием USB, FireWire или оптического интерфейса, чтобы обеспечить достаточную скорость передачи данных. Основное внимание в этих продуктах, в общем, уделяется множественным входным и выходным разъемам, прямой аппаратной поддержке множества входных и выходных звуковых каналов, а также более высокой частоте дискретизации и точности воспроизведения по сравнению с обычной звуковой картой. В этом отношении их роль и намеченная цель больше похожи на специализированный многоканальный регистратор данных и аудиомикшер и процессор в реальном времени, которые могут быть лишь в ограниченной степени с типичными потребительскими звуковыми картами.
С другой стороны, некоторые функции звуковых карт для потребителей, такие как поддержка внешних звуковых расширений (EAX), оптимизация аппаратного ускорения в видеоиграх или эффекты окружения в реальном времени, являются второстепенными, несуществующими или даже нежелательными в профессиональных звуковых картах, и, как таковой звук интерфейсы не рекомендуются для обычного домашнего пользователя.
Типичная звуковая карта «потребительского класса» предназначена для общих домашних, офисных и развлекательных целей с акцентом на воспроизведение и случайное использование, а не на удовлетворение потребностей профессионалов в области аудио. В ответ на это, Steinberg (создатели программного обеспечения для записи звука и секвенсирования, Cubase и Nuendo ) разработали протокол, который указывал на обработку нескольких аудиовходов и выходов.
В общем, звуковые карты потребительского класса накладывают несколько ограничений и неудобств, которые были бы неприемлемы для профессионала аудио. Одной из современных задач звуковой карты является создание AD / DA-конвертера ( аналого-цифрового / цифроаналогового). Однако в профессиональных приложениях обычно требуется улучшенная возможность записи (аналого-цифровое).
Одним из ограничений абонентских звуковых карт является их сравнительно большая задержка выборки, это время, необходимое конвертеру AD для завершения преобразования образца звука и передачи его в основную память компьютера.
Потребительские звуковые карты также ограничены эффективными частотами дискретизации и глубинами бит, которые они могут фактически управлять (сравнивать аналоговый и цифровой звук ) и имеют меньшее количество менее гибких входных каналов: для использования в профессиональной студии обычно требуется больше, чем два канала, которые предоставляют звуковые карты, и более доступными разъемами, в отличие от переменной смеси внутренних, а иногда и виртуальных и внешних разъемов, найденных в звуковых картах потребительского класса.
Звуковые устройства, отличные от карт расширения
В 1984 году первый IBM PCjr имел рудиментарный 3-голосовой синтезатор звука ( SN76489 ), который способен генерировать три квадратно-волновых тона с переменной амплитудой и псевдошумовой канал шума, который мог бы генерировать примитивные звуки перкуссии. Tandy 1000, первоначально клонированный PCjr, дублировал эту функциональность, с моделями Tandy TL / SL / RL, добавляющими возможности записи и воспроизведения звука. Многие игры в течение 1980-х годов, которые поддерживали видеостандарт PCjr (описанный как « Tandy-compatible », «Tandy graphics» или «TGA»), также поддерживали звук PCjr / Tandy 1000.
В конце 1990-х годов многие производители компьютеров начали заменять подключаемые звуковые карты чипом « codec » (фактически комбинированным аудио AD / DA- преобразователем), встроенным в материнскую плату. Многие из них использовали спецификацию AC’97 от Intel. Others used inexpensive ACR slot accessory cards. Другие использовали недорогие аксессуары для карт ACR.
С 2001 года на многих материнских платах встроены встроенные «настоящие» (не кодеки) звуковые карты, обычно в виде пользовательского набора микросхем, обеспечивающего нечто похожее на полную совместимость с Sound Blaster , обеспечивающее относительно качественный звук.
Однако эти функции были отброшены, когда AC’97 был заменен стандартом Intel HD Audio, который был выпущен в 2004 году, снова указал на использование чипа кодека и постепенно получил признание. По состоянию на 2011 год большинство материнских плат вернулись к использованию чипа кодека, хотя и совместимого с HD Audio, и требования к совместимости Sound Blaster отнесены к истории.
Встроенный звук на других платформах
Различные компьютеры, не совместимые с ПК IBM, такие как ранние домашние компьютеры, такие как Commodore 64 (1982) и Amiga (1985), ПК-88 и ПК-98 от NEC, FM-7 и FM- станции Fujitsu , MSX , Macintosh от Apple и рабочие станции от таких производителей, как Sun , имеют встроенные звуковые устройства материнской платы. В некоторых случаях, особенно в странах Amiga, C64, PC-88, PC-98, MSX, FM-7 и FM, они обеспечивают очень продвинутые возможности (с момента изготовления), в других — только минимальные возможности. Некоторые из этих платформ также имеют звуковые карты, предназначенные для их архитектур шины, которые не могут использоваться на стандартном ПК.
Несколько японских компьютерных платформ, включая PC-88, PC-98, MSX и FM-7, показали встроенный звук синтеза FM от Yamaha к середине 1980-х годов. К 1989 году компьютерная платформа FM Towns показала встроенный звук на основе PCM и поддерживала формат CD-ROM.
Пользовательский звуковой чип на Amiga под названием Paula имел четыре цифровых звуковых канала (2 для левого громкоговорителя и 2 для правой) с 8-битным разрешением (хотя с исправлениями 14/15 бит был достигнут за счет высокой производительности процессора использование) для каждого канала и 6-битный регулятор громкости на канал. Воспроизведение звука на Amiga было выполнено, читая непосредственно из чипа-RAM без использования основного процессора.
В большинстве аркадных игр встроены звуковые чипы, наиболее популярным из которых является чип Yamaha OPL для BGM в сочетании с различными ЦАП для выборочных звуковых и звуковых эффектов.
Звуковые карты на других платформах
Самая ранняя известная звуковая карта, используемая компьютерами, — это Gooch Synthetic Woodwind , музыкальное устройство для терминалов PLATO, и широко приветствуется как предшественник звуковых карт и MIDI. Он был изобретен в 1972 году.
Некоторые ранние аркадные машины использовали звуковые карты для воспроизведения сложных звуковых сигналов и цифровой музыки, несмотря на то, что они уже оснащены встроенным звуком. Примером звуковой карты, используемой в аркадных машинах, является карта Digital Compression System , используемая в играх от Midway. Например, Mortal Kombat II на аппаратном обеспечении Midway T Unit. Аппарат T-Unit уже оснащен встроенным чипом OPM на плате YM2151 в сочетании с ЦАПом OKI 6295, но вместо этого игра использует добавленную на DCS-карту. Карта также используется в аркадной версии Midway и Revolution Aerosmith X для сложной петли BGM и воспроизведения речи (Revolution X использовала полностью отборные песни из альбома группы, которые прозрачно зацикливались — впечатляющая функция в то время, когда игра был выпущен).
Компьютеры MSX , оснащенные встроенными звуковыми возможностями, также полагались на звуковые карты для получения более качественного звука. Карта, известная как Moonsound , использует звуковой чип Yamaha OPL4 . До Moonsound были также звуковые карты под названием MSX Music и MSX Audio, в которых для системы используются чипсеты OPL2 и OPL3.
Компьютеры серии Apple II , у которых не было звуковых возможностей, помимо звукового сигнала до IIGS , могли использовать плагины звуковых карт от разных производителей. Первым, в 1978 году, был Apple Music Synthesizer от ALF с тремя голосами. Две или три карты могут использоваться для создания 6 или 9 голосов в стерео. Позже ALF создал Apple Music II , 9-голосную модель. Однако наиболее распространенной картой была Mockingboard. Sweet Micro Systems продала Mockingboard в разных моделях. Ранние модели Mockingboard варьировались от трех голосов в моно, а в некоторых более поздних моделях было 6 голосов в стерео. Некоторое программное обеспечение поддерживало использование двух карт Mockingboard, что позволяло использовать 12-ти тональную музыку и звук. 12-голосовой, одиночный клон карты Mockingboard под названием Phasor был сделан Applied Engineering. В конце 2005 года компания под названием ReactiveMicro.com выпустила 6-голосный клон под названием Mockingboard v1, а также планирует клонировать Phasor и производить гибридную карту, выбираемую пользователем между режимами Mockingboard и Phasor, а также поддерживает как SC-01, так и SC- 02 речевых синтезаторов
В Sinclair ZX Spectrum , у которого первоначально был только звуковой сигнал, были сделаны некоторые звуковые карты. Одним из примеров является TurboSound. Другими примерами являются Fuller Box, Melodik для Didaktik Gamma, AY-Magic et.c. Zon X-81 для ZX81 также можно было использовать на ZX Spectrum с помощью адаптера.
Внешние звуковые устройства
Такие устройства, как Covox Speech Thing, могут быть подключены к параллельному порту IBM PC и подавать 6- или 8-битные образцы данных PCM для производства звука. Кроме того, многие типы профессиональных звуковых карт (аудиоинтерфейсов) имеют форму внешнего FireWire или USB-устройства, как правило, для удобства и улучшенной точности.
Звуковые карты, использующие интерфейс PCMCIA Cardbus, были доступны, прежде чем ноутбуки и ноутбуки обычно имели встроенный звук. Звук Cardbus может по-прежнему использоваться, если качество звука на борту плохого.Когда интерфейсы Cardbus были заменены Expresscard на компьютерах с 2005 года, производители следовали за ними. Большинство из этих устройств предназначены для мобильных диджеев , обеспечивая отдельные выходы, позволяющие воспроизводить и контролировать из одной системы, однако некоторые из них также нацелены на мобильных геймеров, обеспечивая высококачественный звук игровым ноутбукам, которые обычно хорошо оснащены, когда речь заходит о графике и но имеют тенденцию иметь аудиокодеки, которые не лучше, чем те, которые есть на обычных ноутбуках.
USB звуковые карты
USB-карты «USB» — это внешние устройства, которые подключаются к компьютеру через USB . Они часто используются в студиях и на сцене электронных музыкантов, включая живых исполнителей и ди-джеев . Ди-джеи, которые используют программное обеспечение DJ, обычно используют звуковые карты, интегрированные в DJ-контроллеры или специализированные звуковые карты DJ. Звуковые карты DJ иногда имеют входы с фоновыми предусилителями, чтобы можно было подключить проигрыватели к компьютеру для управления воспроизведением программного обеспечения музыкальных файлов с помощью винила с временным кодом.
Спецификация USB определяет стандартный интерфейс, класс аудиоустройства USB, позволяющий одному драйверу работать с различными USB-устройствами и интерфейсами на рынке. Этот стандарт поддерживает Mac OS X, Windows и Linux. Тем не менее, многие звуковые карты USB не соответствуют стандарту и требуют от производителя произвольных драйверов.
Даже карты, отвечающие старой, медленной спецификации USB 1.1 , способны воспроизводить высококачественный звук с ограниченным количеством каналов или с ограниченной частотой дискретизации или глубиной бит, но более мощный USB 2.0 или более поздний.
Аудиоинтерфейс USB также может описывать устройство, позволяющее компьютеру с звуковой картой, но не имеющему стандартного звукового сокета, подключаться к внешнему устройству, которое требует такой сокет, через его USB-разъем.
Использование
Основной функцией звуковой карты является воспроизведение звука, обычно музыки, с различными форматами (монофонические, стереофонические, различные настройки нескольких колонок) и степенями управления. Источником может быть CD или DVD, файл, потоковое аудио или любой внешний источник, подключенный к входу звуковой карты.
Аудио может быть записано. Иногда аппаратные средства и драйверы звуковой карты не поддерживают запись источника, который воспроизводится.
Карта также может быть использована в сочетании с программным обеспечением, для генерации сигналов произвольной формы, действуя в качестве звуковой частоты функционального генератора . Для этого доступно бесплатное и коммерческое программное обеспечение. Существуют также онлайн-сервисы, которые генерируют аудиофайлы для любых желаемых сигналов, воспроизводимых через звуковую карту.
Карту можно использовать, опять же в сочетании со свободным или коммерческим программным обеспечением, для анализа входных сигналов. Например, синусоидальный генератор с очень низким искажением может использоваться в качестве входного сигнала для тестируемого оборудования; выход отправляется на линейный вход звуковой карты и запускается через программное обеспечение преобразования Фурье, чтобы найти амплитуду каждой гармоники добавленного искажения. В качестве альтернативы, может использоваться менее чистый источник сигнала, причем схема вычитает входной сигнал от выхода, ослабляется и корректируется по фазе; результатом являются только искажения и шум, которые можно проанализировать.
Существуют программы, которые позволяют использовать звуковую карту в качестве аудиочастотного осциллографа.
Для всех целей измерения звуковая карта должна быть выбрана с хорошими звуковыми характеристиками. Он сам должен вносить как можно меньше искажений и шумов, и внимание должно быть уделено пропускной способности и выборке. Типичная интегрированная звуковая карта Realtek ALC887, согласно ее спецификации, имеет искажение примерно на 80 дБ ниже фундаментального; карты доступны с искажением лучше, чем -100 дБ.
Звуковые карты с частотой дискретизации 192 кГц могут использоваться для синхронизации часов компьютера с передатчиком сигнала времени, работающим на частотах ниже 96 кГц, например, DCF 77 со специальным программным обеспечением и катушкой на входе в звуковую карту, работающей в качестве антенны.
Архитектуры и драйвера
Для использования звуковой карты для операционной системы (ОС) обычно требуется специальный драйвер устройства , низкоуровневая программа, которая обрабатывает соединения данных между физическим оборудованием и операционной системой. Некоторые операционные системы включают драйверы для многих карт; для карт, которые не поддерживаются, драйверы поставляются с картой или доступны для загрузки.
— В программах DOS для IBM PC часто приходилось использовать универсальные библиотеки драйверов промежуточного программного обеспечения (например, HMI Sound Operating System , Miles Audio Interface Libraries (AIL), Miles Sound System и т. Д.), Которые имели драйверы для большинства обычных звуковых карт, поскольку DOS сама по себе не имела реальной концепции звуковой карты. Некоторые производители карт предоставили (иногда неэффективное) промежуточное ПО TSRоснованные на драйверах для своих продуктов. Часто драйвер — это эмулятор Sound Blaster и AdLib, предназначенный для того, чтобы позволить своим продуктам эмулировать Sound Blaster и AdLib и разрешать игры, которые могут использовать звук SoundBlaster или AdLib для работы с картой. Наконец, некоторые программы просто использовали исходный код драйвера / промежуточного программного обеспечения, встроенный в саму программу для поддерживаемых звуковых карт.
— Microsoft Windows использует драйверы, обычно созданные производителями звуковых карт. Многие производители устройств поставляют драйверы на своих дисках или в Microsoft для включения на установочный диск Windows. Иногда драйверы также поставляются отдельными поставщиками для загрузки и установки. Исправленные ошибки и другие улучшения, скорее всего, будут доступны быстрее с помощью загрузки, поскольку компакт-диски не могут обновляться так часто, как веб-сайт или FTP-сайт. Поддержка класса аудиоустройства USB присутствует в Windows 98 SE далее. Благодаря инициативе Microsoft Universal Audio Architecture (UAA), которая поддерживает стандарты класса HD Audio, FireWire и USB-аудио устройства , может использоваться универсальный драйвер класса от Microsoft. Драйвер включен в комплектWindows Vista . Для Windows XP , Windows 2000 или Windows Server 2003 драйвер можно получить, обратившись в службу поддержки Microsoft. Практически все драйверы, поставляемые производителем для таких устройств, также включают этот драйвер класса.
— В ряде версий UNIX используется портативная Open Sound System (OSS). Водители редко производятся производителем карт.
— Большинство современных дистрибутивов Linux используют усовершенствованную звуковую архитектуру Linux (ALSA). До Linux-ядра 2.4 OSS была стандартной звуковой архитектурой для Linux, хотя ALSA можно загружать, компилировать и устанавливать отдельно для ядер версии 2.2 или выше. Но начиная с ядра 2.5, ALSA была интегрирована в ядро, а драйверы OSS были устаревшими. Однако обратная совместимость с программным обеспечением OSS поддерживается, используя API совместимости ALSA-OSS и модули ядра эмуляции OSS.
— Поддержка Mockingboard на Apple II обычно включается в программы, так как многие программы для загрузки Apple II напрямую с диска. Однако TSR поставляется на диске, который добавляет инструкции к Apple Basic, поэтому пользователи могут создавать программы, которые используют карту, при условии, что TSR загружается первым.