|
Компоненты аудиосистемы
При выборе аудиосистемы необходимо учитывать параметры ее компонентов. О них
и пойдет речь в этом разделе. Чтобы понять, что такое звуковые платы, сначала необходимо разобраться в некоторых
терминах, например 16-разрядный, качество компакт-диска, порт MIDI и др. В описа-
ниях новых технологий звукозаписи постоянно встречаются такие туманные понятия, как
дискретизация и цифроаналоговый преобразователь . ЦАП (Digital-to-Analog Conversion
. DAC)
если разбирать линейный выход платы, то выясним сигнал с этого разъема можно подать на внешние устрой
ства . акустические системы, наушники или вход стереоусилителя, с помощью
которого сигнал можно усилить до определенного уровня. В некоторых звуковых
платах, например в MicrosoftWindows Sound System, имеются два выходных гнезда:
одно для сигнала левого канала, а другое для правого.
Линейный вход платы. Этот входной разъем используется при микшировании или
записи звукового сигнала, поступающего от внешней аудиосистемы на жесткий
диск.
Разъем для акустической системы и наушников. Этот разъем присутствует не
во всех платах и обеспечивает нормальный уровень громкости для наушников
и небольших акустических систем. Выходная мощность большинства звуковых плат
составляет примерно 4 Вт. В настоящее время, как правило, этот разъем использует
ся для задних громкоговорителей в акустической системе с четырьмя источниками
звука. Иногда разъем отключен по умолчанию; при подключении задних динами
ков для активизации порта необходимо просмотреть параметры аудиоадаптера или
конфигурационной утилиты.
MIDI-cинтезаторы
В настоящее время все выпускаемые платы являются стереофоническими, поддержи
вающими стандарт MIDI.
Стереофонические звуковые платы одновременно воспроизводят (и записывают) не
сколько сигналов от двух различных источников. Сигнал . это один звук, производимый
аудиоадаптером. В струнном квартете используется четыре сигнала . по одному на каж
дый инструмент. С другой стороны, такой полифонический музыкальный инструмент,
как пианино, требует для каждой ноты аккорда отдельного сигнала. Следовательно, для
точного воспроизведения игры пианиста понадобится 10 сигналов . по одному на каж
дый палец. Чем больше сигналов предусмотрено в адаптере, тем натуральнее оказывается
его звучание. Наилучшие на сегодняшний день аудиоадаптеры способны одновременно
воспроизводить до 1024 сигналов.
Популярные ранее микросхемы синтезатора, расположенные на системной плате (на
пример, компании Yamaha), позволяли получить 11 (микросхема YM3812 или OPL2)
и более сигналов; микросхема OPL3 поддерживала до 20 сигналов и стереофонический
звук. Тем не менее для поддержки MIDI в большинстве современных звуковых систем
используются записанные заранее звуковые схемы; подобные системы называются таб
лично-волновыми синтезаторами.
Основные производители звуковых микросхем
Большинство компаний, занимающихся изготовлением звуковых устройств (кроме
Creative Labs и Philips), зависят от сторонних производителей звуковых микросхем.
Cirrus Logic/Crystal Semiconductors. Старшая модель Sound Fusion CS4630 имеет
следующие свойства: поддержка 3D-ускорения, поддержка позиционирования объ
емного звука стандартов EAX и Sensaura, неограниченный сигнальный таблично
волновой синтез, а также S/PDIF-поддержка входов и выходов AC3 и Dolby 5.1.
ESS Technology. Микросхема Canyon3D-2, представленная на ежегодной компьютерной выставке Comdex, является флагманом среди микросхем ESS Technology.
Микросхемы серии Maestro-2 поддерживают таблично-волновой синтез, позициони
рование трехмерного звука стандарта Sensaura и трехмерного звукового ускорения;
Maestro 2E и 2EM также поддерживают вывод S/PDIF для воспроизведения кино
фильмов DVD.
C-Media Electronics (CMI). Микросхема CMI 8738 поддерживает квадрофоническую
акустическую систему и выход Dolby Digital, позиционирование звука стандартов
Direct Sound 3D и A3D, таблично-волновой синтез и используется как в порта
тивных, так и в настольных системах и т.д.
Проблемы, связанные с поддержкой DirectX
Последняя версия DirectX 9.0 предназначена для повышения эффективности всех
звуковых плат, имеющих 3D-поддержку. В предыдущих версиях DirectX такая поддержка
осуществлялась с помощью модуля DirectSound3D, эффективность которого была ограни
чена. Например, для того чтобы определить, поддерживается ли ускорение DirectSound3D
и централизованная обработка трехмерного звука, реализованная на аппаратной основе,
разработчики игр были вынуждены выполнять полное тестирование звуковой платы. Начиная с версии DirectX 5.0, DirectSound3D поддерживает устройства 3D-ускорения сто
ронних производителей.
Обработка трехмерного звука
Вторым по важности фактором качественного звучания являются различные способы
реализации обработки трехмерного звука в звуковых платах. Существуют следующие
основные методы обработки звука: централизованная обработка (для обработки трехмерного звука используется цен-
тральный процессор, что приводит к снижению общего быстродействия системы);
обработка звуковой платы (которая называется также 3D-ускорением).
Обработка трехмерного звука в аудиоадаптерах происходит либо с использованием
центрального процессора системы, либо с помощью мощного цифрового обработчи
ка сигналов (DSP), выполняющего обработку непосредственно в звуковой плате. Зву
ковые платы, осуществляющие централизованную обработку трехмерного звука, могут
стать основной причиной снижения частоты смены кадров (числа анимированных кад
ров, выводимых на экран за каждую секунду) при использовании функции трехмерного
звука. В звуковых платах со встроенным аудиопроцессором частота смены кадров при
включении или отключении трехмерного звука почти не изменяется. 3D-ускорение под
держивается многими современными микросхемами, которые поставляются основными
производителями звуковых плат и наборов микросхем, но количество поддерживаемых
трехмерных звуковых потоков варьируется в зависимости от используемой микросхемы
и может иногда ограничиваться из-за проблем с программными драйверами.
Позиционный звук
Позиционирование звука является общей технологией для всех 3D-звуковых плат
и включает в себя настройку определенных параметров, таких, как реверберация или
отражение звука, выравнивание (баланс) и указание на .расположение. источника звука.
Все эти компоненты создают иллюзию звуков, раздающихся впереди, справа, слева от
пользователя или даже за его спиной. Наиболее важным элементом позиционного звука
является функция преобразования HRTF (Head Related Transfer Function), определяющая
изменение восприятия звука в зависимости от формы уха и угла поворота головы слуша
теля. Параметры этой функции определяют условия, при которых .реалистичный. звук
может восприниматься совершенно иначе при повороте головы слушателя в ту или дру
гую сторону. Использование акустических систем с несколькими колонками, .окружаю
щими. пользователя со всех сторон, а также сложные звуковые алгоритмы, дополняющие
воспроизводимый звук управляемой реверберацией, позволяют сделать синтезированный
компьютером звук еще более реалистичным
Трехмерный звук
Одним из наиболее сложных испытаний для звуковых плат, входящих в состав иг
ровых систем, является выполнение задач, связанных с обработкой трехмерного звука.
Существует несколько факторов, усложняющих решение задач подобного рода:
разные стандарты позиционирования звука;
аппаратное и программное обеспечение, используемое для обработки трехмерного
звука; проблемы, связанные с поддержкой DirectX.
Дискретизация
Если в компьютере установлена звуковая плата, то он может записывать звук в циф
ровой (называемой также дискретной) форме, в этом случае компьютер используется
в качестве записывающего устройства. В состав звуковой платы входит небольшая мик
росхема . аналого-цифровой преобразователь, или АЦП (Analog-to-Digital Converter .
ADC), который при записи преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму, понят
ную компьютеру. Аналогично при воспроизведении цифроаналоговый преобразователь
(Digital-to-Analog Converter . DAC) преобразует аудиозапись в звук, который способны
воспринимать наши уши.
Дискретизацией называется процесс превращения исходного звукового сигнала в циф
ровую форму, в которой он и хранится для последующего воспроизведения.
(Процесс преобразования в цифровую форму называется также оцифровыванием.) При
этом сохраняются мгновенные значения звукового сигнала в определенные моменты вре
мени, называемые выборками. Чем чаще берутся выборки, тем точнее цифровая копия
звука соответствует оригиналу.
Природа звука
Для начала выясним, что такое звук. Звук . это колебания (волны), распространяю
щиеся в воздухе или другой среде от источника колебаний во всех направлениях. Когда
волны достигают вашего уха, расположенные в нем чувствительные элементы восприни
мают эту вибрацию и вы слышите звук.
Каждый звук характеризуется частотой и интенсивностью (громкостью).
Частота . это количество звуковых колебаний в секунду; она измеряется в герцах
(Гц). Один цикл (период) . это одно движение источника колебания (туда и обратно).
Чем выше частота, тем выше тон.
Ч
еловеческое ухо воспринимает лишь небольшой диапазон частот. Очень немногие
слышат звуки ниже 16 Гц и выше 20 кГц (1 кГц = 1 000 Гц). Частота звука самой низкой
ноты на рояле равна 27 Гц, а самой высокой . чуть больше 4 кГц. Наивысшая звуковая
частота, которую могут передать радиовещательные FM-станции, . 15 кГц.
Громкость звука определяется амплитудой колебаний. Амплитуда звуковых колебаний
зависит в первую очередь от мощности источника звука. Например, струна пианино при
слабом ударе по клавише звучит тихо, поскольку диапазон ее колебаний невелик. Если же
ударить по клавише посильнее, то амплитуда колебаний струны увеличится. Громкость
звука измеряется в децибелах (дБ). Шорох листьев, например, имеет громкость около
20 дБ, обычный уличный шум . около 70 дБ, а близкий удар грома . 120 дБ
|
