Karta dźwiękowa (ang. sound card) to
urządzenie wejścia/wyjścia komputera.
Umożliwia rejestrację, przetwarzanie i
odtwarzanie dźwięku.

Obecnie karty dźwiękowe wystarczające do zastosowań
amatorskich często wbudowywane są w płytę główną.
Pojawiły się również zewnętrzne karty dźwiękowe
podłączane do komputera przez jeden z portów np. USB.

Karta dźwiękowa

- przetwornik analogowo-cyfrowy (A/C lub ang. ADC)

- przetwornik cyfrowo-analogowy (C/A lub ang.DAC )

-zestaw generatorów FM lub AM (generuje dżwięk

wykorzystując modulacje częstotliwości i/lub tabela próbek

dźwiękowych - wave table)

- wbudowany wzmacniacz (wzmacnia sygnał do poziomu

napięcia, które może sterować małymi głośniczkami lub

słuchawkami)

- wejście i wyjście sygnału zewnętrznego (line in i line out)

- złącze MIDI (do sterowania zewnętrznymi urządzeniami

muzycznymi)

- mikser sygnałów z różnych żródeł dźwięku

- regulacje poziomu niskich i wysokich tonów (wspólna dla

wszystkich kanałów)

- dynamiczne filtry dolno- i górno przepustowe

- sterownik napędu CD-ROM

-ewentualnie przetwarza zdigitalizowany dżwięk za

pomocą procesora sygnałów dźwiękowych (DSP).

ELEMENTY SKŁADOWE KARTY

DŹWĘKOWEJ

DAC

Digital/Analog Converter - przetwornik cyfrowo-

analogowy

ADC

Analog/Digital Converter - przetwornik analogowo-cyfrowy

R A M

R O M

W A V E

T A B L E

A / C

m ik s e r

C / A

F M

S y n te z a W a v e T a b l e

S y n te z a to r

D S P

S lo t I S A lu b P C I

1 6

L in e in

M ic in

L in e o u t

S p e a k e r o u t

A M P L .

S y n te z a to r

SCHEMAT BLOKOWY KARTY DŻWIĘKOWEJ

Procesor sygnałowy DSP (ang. Digital Signal

Processor).

• działanie polega na uzyskiwaniu efektów

dźwiękowych, np. echa, pogłosu.

• zapamiętuje on próbkę dźwięku i po zadanym

odstępie czasu wysyła do przetwornika C/A.

• otrzymujemy dwa sygnały analogowe o tym

samym brzmieniu przesunięte w czasie.

Próbkowanie i jego ograniczenia

Cyfrowy zapis dźwięku opiera się na procedurze

zwanej próbkowaniem. Próbkowanie, to nic innego,

tylko odczytywanie poziomu sygnału akustycznego

w danej chwili i zapisywanie jako liczby. Cyfrowy

zapis dźwięku, mimo powszechnego przekonania o

jego doskonałości, doskonałym nie jest. A

właściwie, to precyzyjniej się wyrażając, należało by

powiedzieć, że jego doskonałość jest limitowana,

parametrami zapisu.

Cyfrowy zapis dźwięku opiera się na procedurze
zwanej próbkowaniem. Próbkowanie, to nic innego,
tylko odczytywanie poziomu sygnału akustycznego
w danej chwili i zapisywanie jako liczby.

Próbkowanie dźwięku

Pojęciem sampling określa się digitalizację fragmentów
dźwiękowych. Decydujący wpływ na jakość nagrania ma
rozdzielczość digitalizacji. Starsze karty zapisują dźwięk w
trybie 8 bitowym, co pozwala na rozróżnienie tylko 256 różnych
wartości dźwięku. Z uwagi na fakt, że taki zakres jest zbyt
mały, by uzyskać dobrą jakość, nowsze karty pracują już z
rozdzielczością 16 bitową. W przypadku nagrań
stereofonicznych każdy pojedynczy dźwięk (sample) jest więc
zapisywany na 4 bajtach. Takie rozwiązanie pozwala na
rozróżnienie 65536 różnych wartości dla każdego kanału
stereo, dzięki czemu generowany dźwięk ma już naturalne
brzmienie o jakości hi-fi. Równie istotna jest szybkość
próbkowania (samplingu), czyli częstotliwość z jaką
generowane są kolejne 16 bitowe sekwencje. Im częściej jest
próbkowany oryginalny dźwięk, tym wyższa jest jakość
uzyskiwanego nagrania.

Sampling - próbkowanie

Próbkowanie (dyskretyzacja, kwantowanie w czasie) to

proces stworzenia sygnału impulsowego

reprezentującego sygnał ciągły. Zwykle kojarzone jest z

jednym z etapów przetwarzania sygnału analogowego

na cyfrowy.

Częstotliwość samplingu rzędu 8 kHz odpowiada w
przybliżeniu poziomowi jakości rozmowy telefonicznej
natomiast do uzyskania jakości płyty CD potrzebna jest
częstotliwość 44 kHz. W przypadku nagrań
stereofonicznych objętość zapisywanych danych ulega
podwojeniu. Jednominutowe nagranie klasy hi-fi bez
kompresji danych zajmuje więc ponad 10 MB (44000 x 4
bajty x 60 sekund). Jeszcze większą objętość mają dane
uzyskane w wyniku miksowania (mieszania) próbek.
Niektóre gry oferują możliwość definiowania kilku
różnych dźwięków. Dzięki temu można na przykład
słuchać podczas gry odgłosów pięciu przeciwników
jednocześnie. Zadania tego nie wykonuje jednak karta
dźwiękowa, lecz procesor komputera co negatywnie
wpływa na płynność działania samej gry. Maksymalną
liczbę dostępnych głosów warto więc wykorzystywać
tylko na bardzo szybkich komputerach.

Pojedynczy dźwięk budowany jest przez kilka generatorów
przebiegów akustycznych poddanych obróbce przez
obwiednie wzmocnienia, sprzężenie zwrotne i kilka innych
modyfikatorów. Brzmienia tworzone metodą syntezy FM
znacznie odbiegają od naturalnych, dlatego jeśli jest to
możliwe, stosowana jest inna technika syntezy.

Synteza FM

Synteza WT (wavetable) Z uwagi na sztuczne brzmienie
generowanych dźwięków synteza FM nie nadaję się do
zastosowań profesjonalnych. Z tego tez względu producenci
sprzętu opracowali technikę syntezy wavetable (WT), znanej
też pod nazwą PCM (Pulse Code Modulation) lub AWM
(Advanced Wave Memory). Zasada działania syntezy WT jest
bardzo prosta. W celu uzyskania na przykład brzmienia
gitary chip muzyczny nie generuje sztucznego dźwięku, lecz
odtwarza oryginalny dźwięk instrumentu, nagrany wcześniej
w studiu. W praktyce nie ma jednak możliwości zapisania w
pamięci wszystkich dźwięków generowanych przez 128
instrumentów MIDI. Chip muzyczny musi więc często
obliczać wysokość i długość dźwięków na podstawie
wzorcowych próbek. Z zadaniem tym poszczególne karty WT
radzą sobie bardzo różnie. W niektórych modelach można
np. uzyskać lepsze brzmienie instrumentów smyczkowych w
innych instrumentów dętych. Naprawdę dobre brzmienie dla
wszystkich odmian muzyki oferują jak dotąd tylko drogie
karty profesjonalne.

Synteza WT (wavetable)

Musical Instrument Digital Interface jest systemem
(interfejs, software i zestaw komend) służącym do
przekazywania informacji pomiędzy elektronicznymi
instrumentami muzycznymi.

MIDI umożliwia komputerom, syntezatorom, kartom
dźwiękowym i podobnym urządzeniom kontrolować się
nawzajem oraz wymieniać informacje między sobą.

MIDI nie odtwarza dźwięków zapisanych w plikach typu
WAV, lecz sam je wytwarza w oparciu o posiadane w
pamięci, lub załadowane z dysku próbki. Dźwięki te nie
zawsze są podobne do oryginalnych instrumentów, ale za
to pliki, w których zapisane są utwory z postaci MIDI
zajmują bardzo mało miejsca

MIDI

A/C (ang. A/D - analog to digital; ADC - analog to digital
converter), to układ służący do zamiany sygnału
analogowego (ciągłego) pochodzącego od obiektów
świata realnego na reprezentację cyfrową (sygnał
cyfrowy). Dzięki temu możliwe jest przetwarzanie ich w
urządzeniach elektronicznych opartych o architekturę
zero-jedynkową oraz gromadzenie na dostosowanych do
tej architektury nośnikach danych. Proces ten polega
na uproszczeniu sygnału analogowego do postaci
skwantowanej, czyli zastąpieniu wartości zmieniających
się płynnie do wartości zmieniających się skokowo w
odpowiedniej skali (dokładności) odwzorowania.
Przetwarzanie A/C tworzą 2 etapy: próbkowanie i
kwantyzacja. Działanie przeciwne do wyżej
wymienionego wykonuje przetwornik cyfrowo-
analogowy C/A.

Przetwornik analogowo-cyfrowy