Аппаратура для работы со звуком

Для работы со звуком на компьютере нужна звуковая карта или микросхемы на материнской плате, выполняющие соответствующие функции.

Во-первых, звуковая карта необходима для воспроизведения хвука. Она получает данные, содержащие звуковую информацию (в формате оцифрованного звука или MIDI), и превращает их в аналоговые сигналы для динамиков.

Во-вторых, звуковая карта необходима для записи звука, т.е. для преобразования аналоговых сигналов с микрофона в данные, которые могут быть записаны на жесткий диск.

В-третьих, она нужна для обработки звука. Звуковая карта может служить для создания разных эффектов (реверберация, эхо и др.) и поддержки пространственного звучания (3D Sound, имеется в виду способность создавать иллюзию расположения источников звука вокруг слушателя).

Во многих звуковых платах используются процессоры цифровой обработки сигналов (Digital Signal Processor — DSP). Благодаря им платы выполняют больше функций и освободили центральный процессор компьютера от выполнения таких трудоемких задач, как очистка сигналов от шума и сжатие данных в реальном времени.

Для обеспечения проигрывания файлов MIDI карта должна содержать синтезатор. Реализуются они с использованием одного из двух подходов.

Частотный синтез. Эта технология была разработана еще в 1976 году. Используя изменения синусоидальной волны, частотный синтезатор создает искусственный звук, который напоминает звучание определенного инструмента. В стандарте MIDI определен набор предварительно запрограммированных звуков, которые можно проиграть с помощью большинства инструментов.

В настоящее время в некоторых частотных синтезаторах используется четыре волны и воспроизводимые звуки имеют вполне нормальное, хотя и несколько искусственное звучание.

Таблично-волновой синтез. В настоящее время все меньше устройств используют частотный синтез, потому что даже в лучшем случае воспроизводимый звук не полностью совпадает с реальным звучанием музыкального инструмента. Недорогая технология более естественного звучания была разработана корпорацией Ensoniq в 1984 году.

Эта технология предусматривает запись звучания любого инструмента (включая фортепьяно, скрипки, гитары, флейты, трубы и барабаны) и сохранение оцифрованного звука в специальной таблице. Таблица записывается в микросхемы ROM или на диск, а звуковая плата при необходимости может из таблицы извлекать оцифрованный звук нужного инструмента. Вскоре после создания технологии и другие изготовители вместо частотных синтезаторов стали применять таблично-волновые. Стандарт General MIDI, поддерживаемый большинством звуковых плат, предусматривает 16 и более каналов в одном файле MIDI. Один канал может представлять звук группы инструментов; таким образом, можно синтезировать полный оркестр.

Несмотря на то что к широким звуковым возможностям компьютеров все уже привыкли, требования к используемым звуковым устройствам существенно возросли, что потребовало, в свою очередь, повышения мощности аппаратурных средств.

Качество звука зависит от параметров звуковой карты, от числа и качества громкоговорителей, установленных в акустической системе, используемого микрофона.

Качества звуковой карты (адаптера) оценивается:

разрядностью и частотой дискретизации (в настоящее время до 24 бит и 96 КГц);  коэффициентом нелинейных искажений (характеризует нелинейность звуковой платы, т.е. отличие реальной кривой частотной характеристики от идеальной прямой, или, проще говоря, этот коэффициент характеризует чистоту воспроизведения звука); отношение сигнал/шум (высокие значения отношения сигнал/шум (в децибелах) соответствуют лучшему качеству воспроизведения звука).

Акустическая система характеризуется числом динамиков, частотной характеристикой, нелинейностью и мощностью.

Динамиков может быть: два (стреозвучание), четыре (задние могут быть как зеркальным отображением передних или иметь самостоятельные звуковые потоки), шесть (система объемного звука 5.1, называемая также системами Dolby Digital, используется пять колонок и динамик низкой частоты) и больше. Основными тенденциями рынка звуковых карт в ближайшее время будет внедрение профессиональных технологий в мир любительского аудио и расширение количества каналов воспроизведения звука (в частности, переход от 5.1 к 7.1).

Частотная характеристика определяет полосу частот, воспроизводимых акустической системой. Наиболее логичным был бы диапазон от 20 Гц до 20 кГц — он соответствует частотам, которые воспринимает человеческое ухо, но ни одна акустическая система не может идеально воспроизводить звуки всего этого диапазона. Частотная характеристика является достаточно субъективным параметром, так как одинаковые с этой точки зрения акустические системы могут звучать по-разному.

Нелинейные искажения определяют уровень искажений и шумов, возникающих в процессе усиления сигнала. Искажения представляют собой разность между подаваемым звуковым сигналом и слышимым звуком. Величина искажений измеряется в процентах, и допустимым считается уровень искажений менее 0, 1%. Для высококачественной аппаратуры стандартом считается уровень искажений 0, 05%. У некоторых акустических систем искажения достигают 10%, а у наушников — 2%.

Мощность обычно выражается в ваттах на канал и обозначает выходную электрическую мощность, подводимую к акустической системе. Во многих звуковых платах есть встроенные усилители с мощностью до 8 Вт на канал (обычно — 4 Вт). Иногда этой мощности недостаточно для воспроизведения всех оттенков звука, поэтому во многие акустические системы встраиваются усилители. Такие акустические системы можно переключать в режим усиления сигнала, поступающего со звуковой платы.

Как и акустические системы, микрофоны имеют свои частотные характеристики, но эти параметры для них не столь важны, поскольку частотный диапазон человеческого голоса ограничен. Если необходимо записывать только речь, можете обойтись дешевым микрофоном с узкой полосой рабочих частот. Частотный диапазон дорогих микрофонов намного шире диапазона человеческой речи. Для записи музыки лучше приобрести дорогой высококачественный микрофон, однако при 8-разрядной звуковой плате музыкальная запись, сделанная как с дорогого, так и с дешевого микрофонов, окажется одинаково плохой.

Микрофон должен соответствовать условиям записи. При работе в шумном офисе лучше пользоваться направленным микрофоном — это позволит избавиться от посторонних звуков.

Для записи общей беседы нужен ненаправленный микрофон.

Для работы с программой распознавания речи требуется высококачественный микрофон, поскольку именно качество входного звукового сигнала обеспечивает наивысший процент распознавания.