Звукові плати. СПК
|
Зміст
Звукова плата
Звукова плата (також звукова карта, аудіоплата, аудіокарта, звуковий контролер, аудіоконтролер) — електротехнічний пристрій, що дозволяє працювати зі звуком на комп'ютері (виводити на акустичні системи та записувати в комп'ютер).
Різновиди звукових плат
У наш час звукові карти бувають убудованими в материнську плату (інтегровані звукові карти), як окремі плати розширення і як зовнішні пристрої. Інтегровані плати вбудовуються в материнську плату комп’ютера, при цьому усі входи і виходи і кодеки припаяні до материнської плати, а обробку бере на себе центральний процесор. Плати розширення встановлюються у роз'єм шини PCI, як правило вони відтворюють звук якісніше ніж інтегровані, проте для професійної роботи їх можливості обмежені. Зовнішні звукові плати виникли з потребою надійного екранування сигналу від сторонніх перешкод, до того ж професійні плати мають велику кількість роз’ємів, розрахованих на підключення професійних студійних пристроїв. Зовнішні плати підключають через інтерфейси USB або WireFire, причому останній більшої пропускної здатності інтерфейсу.
Зовнішній інтерфейс
Більшість звукових карт мають роз'єми для вхідних (input) та вихідних (output) сигналів. Нерідко звукові карти оснащуються двома вхідними роз'ємами. Один з них, line-in, призначений для підключення пристроїв високого рівню сигналу, таких як, наприклад магнітофон. Цифрова карта оцифровує цей сигнал і зберігає на жорсткому диску комп'ютера (пізніше збережений сигнал можна обробляти). Інший вхідний роз'єм, microphone, призначений для підключення мікрофону або подібного пристрою низького рівня сигналу. Професійні звукові плати оснащуються кількома вхідними роз'ємами, що дозволяє здійснювати багатоканальний запис звуку.
Крім того, звукові карти містять так званий "ігровий порт", початково призначений для підключення джойстиків, проте пізніше він знайшов своє призначення для підключення MIDI-клавіатур, цифровий вихід S/PDIF та інші роз'єми.
| Колір | Функція | |
|---|---|---|
| рожевий | Аналоговий вхід для мікрофону. | |
| блакитний | Аналоговий вхід line-in | |
| світло-зелений | Аналоговий вихід для динаміків або навушників, у системах об'ємного звуку - вихід для передніх динаміків | |
| чорний | Аналоговий вихід для тильних динаміків. | |
| помаранчевий | Цифровий вихід (S/PDIF), іноді аналоговий вихід для центральних або низькочастотних динаміків. | |
Сучасні звукові карти розрізняють за типом (внутрішні, зовнішні), за призначенням (звичайні, геймерські), за інтерфейсом і кількістю каналів.
Інтерфейси можуть бути такими PCI, PCI 2.1, PCI 2.2, PCI Express, USB, FireWire (6pin).
Кількість каналів зустрічається така 2.0, 4.0, 5.1 і 7.1.
Будова та функціонування звукових плат
Типова звукова карта включає звукову мікросхему, що містить цифро-аналоговий перетворювач, який конвертує записаний або згенерований цифровий звук в аналоговий формат. Вихідний сигнал подається на підсилювач, навушники або зовнішній пристрій, використовуючи стандартні роз'єми, звичайно TRS або RCA. Якщо кількість чи розміри роз'ємів завеликі для задньої панелі комп'ютера, вони можуть бути винесені окремо. Більш сучасні звукові карти містять декілька мікросхем для досягнення вищої якості або поліпшення виконання різних операцій одночасно, наприклад для запису музики в реальному часі важливо, щоб синтез звуків відбувався з мінімальною затримкою процесора.
Відтворення звуку звичайно здійснюється за допомогою багатоканальних ЦАП, що підтримують одночасне відтворення звуків різної висоти й гучності, а також звукові ефекти в реальному часі. Багатоканальне відтворення звуку також використовується для синтезу звуку за допомогою цифрових банків інструментів (англ. Wavetable), що займає невелику кількість постійної або флеш-пам'яті і містить звукові семпли MIDI-інструментів. Інший шлях синтезу звуків полягає у використанні "аудіо-кодеків", цей шлях вимагає відповідного програмного забезпечення, сумісності з MIDI, та багатоканальної емуляції.
Звукова карта "розпочинається" із входів, що розташовані на металічній панели, яка виходить на задню стінку системного блока. До входів під’єднуються зовнішні аудіо пристрої - мікрофони, магнітофони, електронні інструменти і т.і. На Рис. наведені 4 входи. Line In та Mic In - лінійні і мікрофонні входи. Окремий вхід Mic In передбачений через низький рівень сигналу у мікрофонів, який необхідно підсилювати до нормального рівня (0 дБ), перед тим як подавати на перетворювач. Отже, на мікрофонних входах звукової карти завжди встановлюється попередній підсилювач, що підвищує рівень сигналу до нормального (лінійного) рівня. На деяких типах звукових плат встановлюється додатковий вхід Aux In. Сигнал з цього входа подається безпосередньо на вихідний мікшер, а з мікшера- на вихід. Цей вхід надає можливість спростити комутацію зовнішніх пристроїв та використати внутрішній мікшер звукової плати для змішування сигналів із зовнішнього та внутрішніх джерел. Наприклад, підключення автономного синтезатора до Aux In надає можливість виводити звукову інформацію на колонки.
Вхід програвача компакт-дисків, зазвичай розташований безпосередньо на звуковій платі. При наявності приводу CD-ROM, його вихід можливо безпосередньо зв’язати з наведеним вище входом звукової карти. Таке з’єднання надає можливість прослуховувати аудіо компакт-диски та оцифровувати звук безпосередньо з приводу.
Додатково на задній панелі звукової карти зазвичай є 15-піновий роз’єм MIDI/джойстик порта, який призначений для підключення будь-яких зовнішніх MIDI-пристроїв (синтезаторів, MIDI-клавіатур, тощо) або джойстика, якщо карта використовується для ігор. На спеціалізованих звукових картах MIDI-порт може мати не стандартний 15-піновий раз’єм, а будь-який інший. У таких випадках прикладається завжди спеціальний перехідник. А для подключения зовнішніх MIDI-пристроїв до стандартного порту необхідна комплектація стандартним перехідником.
Усі сигнали з зовнішніх аудіо пристроїв подаються на вхідний мікшер звукової плати (Рис.). Вхідний мікшер працює як звичайні пульти, з тією різницею, що управління відбувається програмно. В комплект службових програм будь-якої звукової карти входить програма мікшера. Вона є і в стандартних комплектах поставки операційної системи Windows.
Вхідний мікшер призначений для встановлення оптимального рівня запису. Через чутливість цифрової техніки до перевищення рівня 0 дБ та зменшення динамічного діапазону будь-який запис "живого" звуку починається з регулювання рівня сигналу за допомогою вхідного мікшера звукової карти.
Блок цифpового запису/відтворення (цифровий канал або тракт карти) здійснює перетворення аналог->цифpа та цифpа->аналог у pежимі пpогpамної пеpедачі або по DMA. Блок складається із вузла, що безпосередньо здійснює аналогово-цифpові перетворення - АЦП/ЦАП (coder/decoder, codec), та вузла керування. АЦП/ЦАП або інтегpується в склад однієї з мікpосхем каpти, або застосовується окрема мікpосхема (AD1848, CS4231, CT1703 тощо). Від якості застосованого АЦП/ЦАП у багатьох випадках залежить якість оцифровування та відтворення звуку, але не менш вона залежить від вхідних та вихідних підсилювачів. Аналого-цифровий перетворювач через певні терміни часу вимірює амплітуду аналогового сигналу, що поступає від мікрофона або магнітофона та кодує співвідношення коливань поcлідовністю бітів.
Після аналого-цифрового перетворення (через АЦП), дані подаються до сигнального процесору (DSP - Digital Signal Processor). DSP керує обміном даними з іншими пристроями комп’ютера через шину ISA, PCI, PCIе. Якщо центральний процесор виконує програму запису звуку, то цифрові дані подаються або на жорсткий диск, або в оперативну пам’ять комп’ютера (це залежить від програми, що виконується). Отже, формується звуковий файл. Звукове устаткування прогресує дуже швидко. Сьогодні звукова карта з підтримкою 24-бітного звуку із частотою дискретизації 192 кГц є достатньо поширеною. Крім того, вже з'явилися материнські плати з вбудованим звуковим ядром, що підтримує звук четвертого покоління. Якщо говорити про сучасні повно дуплексні звукові карти, з підтримкою звуку класу 24/192, то нам потрібний інтерфейс, з гарантованою потоковою передачею даних, тобто IEEE-1394 або PCI, PCIе, що виключає гальмування шини даних.
Основні виробники
- Creative Labs,
- C-Media,
- Diamond Multimedia System, Inc.,
- ESS Technology ,
- KYE Systems (Genius),
- M-Audio,
- Turtle Beach Systems,
- Yamaha Media Technology,
- ASUS,
- Realtek.
