Zvukov karta o je to zvukov karta Zvukov

Zvuková karta

Čo je to zvuková karta? § Zvuková karta (sound card) je zariadenie, ktoré slúži na počítačové spracovanie zvuku. § V závislosti na svojej kvalite zaisťuje kvalitný zvukový výstup z počítača vhodný i pre profesionálne účely.

Čo môžme pripojiť k zvukovej karte? § § § slúchadlá reproduktory zosilňovač mikrofón externé zdroje (rádio, magnetofón, gramofón) ak je karta vybavená rozhraním MIDI (Musical Instrument Digital Interface), je možné k nej pripojiť i elektronické hudobné nástroje vybavené rovnakým rozhraním (napr. elektronické varhany, syntetizátory apod. )

Schéma pripojenia zvukovej karty

Reproduktory pripojiteľné ku zvukovým kartám Reproduktory 2+0 Reproduktory 2+1 Reproduktory 5+1 Reproduktory 7+1

Záznam zvuku pomocou zvukovej karty Pri zázname zvuku pomocou zvukovej karty je nutné rozlíšiť dva základné prípady: § analogový signál - záznam je vykonávaný zo zdroja jako je mikrofón, rádio, magnetofón, audio CD. Takýto signál sa skladá z vĺn (kmitov), ktoré sú vytvárané vo vzduchu hlasivkami, hudobnými nástrojmi alebo prírodnými silami. § zdigitalizovaný signál - záznam sa vykonáva zo zdroja napr. elektronické varhany pripojené cez MIDI rozhranie. V tomto prípade sa priamo zaznamenávajú jednotlivé bajty odosielané týmto rozhraním.

Analógový signál Pôvodný signál § V prípade príjmu analógového signálu je potrebné tento signál previesť na signál digitálny. § Prevod sa uskutočňuje pomocou vzorkovania (sampling). To znamená, že v každom časovom intervale je zistený a zaznamenaný aktuálny stav signálu (vzorka). Vzorkovanie 20 Hz § Je zrejmé, že čím kratší je tento interval, tým vyššia je vzorkovacia frekvencia, tým viac vzoriek bude zaznamenaných a tým bude výsledný záznam kvalitnejší. § Kvalitu je možné tiež ovplyvniť počtom rozlíšiteľných úrovní (kvantových hladín) v každej vzorke. Po rekonštrukcii

Kvalita zvuku • Pri zázname zvuku sa využíva Shannonov teorém vzorkovania, ktorý hovorí : Signál spojitý v čase je úplne určený postupnosťou vzorkov, odoberaných v rovnakých intervaloch, ak je ich frekvencia väčšia než je dvojnásobok najvyššej frekvencie, nachádzajúcej sa v signále. • Ak si uvedomíme, že ľudské ucho vníma zvuky od frekvencií 16 Hz - 20 Hz až do frekvencií 16 k. Hz - 20 k. Hz, je zrejmé, že frekvencia 44 k. Hz použitá pro CD kvalitu je dostačujúca.

Kvalita zvuku • Z toho vyplýva, že ak dôjde ku zníženiu vzorkovacej frekvencie, budú vo výslednom zázname chýbať vyššie frekvencie, čo sa pri prehrávaní záznamu prejaví ako strata výšok. • Ak je teda vzorkovacia frekvencia dostatočná, tak pri vysokej kvalite záznamu vznikajú veľmi veľké súbory. Preto existujú algoritmy, ktoré dovoľujú urobiť stratovú kompresiu, ktorá kvalitu výsledného záznamu podstatne neovplyvní.

Kvalita zvuku § Prevod analógovej hodnoty na digitálnu a naopak zabezpečujú A/D, resp. D/A prevodníky 12 -bit, 16 -bit, 20 -bitové § Táto kompresia sa môže vykonávať buď po vytvorení záznamu alebo v reálnom čase priamo pri zázname. § Záznam v reálnom čase umožňujú kvalitnejšie karty, vybavené špeciálnymi procesormi, tzv. signálovými procesormi (DSP – Digital Signal Processor)

Zdigitalizovaný signál Takýto signál možno získať napr. z elektronických varhan, pripojených pomocou MIDI rozhrania. V takomto prípade sa už nevykonáva vzorkovanie, ale sa zaznamenávajú priamo bajty dát, zasielané cez dané rozhranie. Tieto bajty obsahujú informácie ako sú napr : • druh nástroja (piano, husle, varhany, flauta. . . ) • výška tónu ( podľa stupnice ) • dĺžka tónu ( celá, pólová, štvrťová, osminová nota ) • dynamika úderu na klávesu a podobne Pre prehratie takého záznamu je nevyhnutné, aby zvuková karta bola schopná podľa týchto informácií sama vytvárať jednotlivé potrebné tóny.

Zvukové cykly • Pri tvorbe zvuku pomocou zvukovej karty sa vychádza zo skutočnosti, že pri každom hudobnom nástroji má jeho zvuk podobu cyklu, tzv. obálky. • Obálka hudobného nástroja ( zafarbenie jeho tónu) je charakterizovaná niekoľkými časťami : Nástup (Attack) Pokles (Decay) Trvanie (Sustain) Doznievanie (Release)

Zvukové cykly • Konkrétne hodnoty jednotlivých fáz cyklu sú charakteristické pre každý hudobný nástroj a zvuková karta tieto hodnoty čo možno najpresnejšie dodržiava. V opačnom prípade by zvuky strácali na vernosti.

Časti cyklu hudobných zvukov

Sound Blaster AWE 32

Sound Blaster AWE 64

Gravis ultrasound

Vytváranie zvuku Existujú dve metódy : • FM syntéza: realizovaná tzv. FM syntetizátorom (obvod OPL 2, OPL 3 nebo OPL 4). Táto metóda vychádza zo skutočnosti, že každé vlnenie je možno zostaviť zložením vybranej série sínusových frekvencií o vhodnej frekvencii a amplitúde. • Wave Table syntéza: používaná u drahších zvukových kariet. Táto metóda používá priamo navzorkovaný signál skutočného nástroja, uložený vo svojej vlastnej pamäti (ROM ). Pretože nie je možné, aby v pamäti boli uchované vzorky všetkých výšok tónov od všetkých nástrojov, je v pamäti vždy uložený jeden tón od každého nástroja. Rôzne výšky tohto tónu sa dosahujú rôznou rýchlosťou prehrania tohto vzorku.

Novinky mezi zvukovými kartami • Sound Blaster Audigy 2 • Sound Blaster Live! Již v průběhu měsíce září se na našem trhu objeví nová generace zvukových karet od firmy Creative Technology, s názvem Sound Blaster Audigy. Srdcem karty je stejnojmenný procesor s vestavěnou efektovou jednotkou. Algoritmy DSP jsou uzpůsobeny pro komplexní výpočty audio efektů a prostorového ozvučení. Mezi SW vybavení, které plně využívá nového Audigy, se řadí především EAX Advanced HD. Ten nabízí následující funkce:

Audio efekty pre ozvučenie počítačových hier: Multi-Environment - možnosť súčasnej simulácie štyroch akustických prostredí v reálnom čase Environment Morphing - pre prirodzený prechod medzi jednotlivými prostrediami s plynulým prelínaním ich akustických charakteristík v reálnom čase. Environment Panning - plne priestorová simulácia vzdialeného prostredia Environment Reflections - simulácia odrazov zvukov známych z reálneho prostredia Environment Filtering - využíva high-pass filtre presnú simuláciu zvuku v interiéri a exteriéri

Zvukové efekty hudobných nahrávok Audio Clean-Up - odstraňuje nežiadúci šum a praskanie z nahrávok vo formáte MP 3 Time Scaling - zmena rýchlosti nahrávky bezo zmeny výšky tónu a kvality EAX Advanced HD Audio Effects prednastavené efekty a charakteristiky rozmanitých akustických prostredí. Dream - patentovaný algoritmus pre vytvorenie priestorovej Surround nahrávky z ľubovolného stereo audio souboru

Ďalšie komponenty zvukovej karty Digital Signal Processor (DSP) – digitálny signálový procesor § je to špecializovaný procesor pre spracovanie zvukových signálov. Jeho úlohou je odľahčiť hlavný CPU uskutočňovaním výpočtov pre digitálnu a analógovú konverziu. § DSP vie súčasne spracovávať viackanálové zvuky v reálnom čase, čo súvisí s prehrávaním videa v reálnom čase Pamäť – Podobne ako grafická karta aj zvuková karta používa vlastnú pamäť na zrýchlenie spracovania dát

Ďalšie komponenty zvukovej karty Vstupné a výstupné konektory § slúžia na pripojenie mikrofónu, slúchadiel, MIDI zariadení, joysticku, reproduktorov, zosilňovačov výst. signálu, audio vstup z CD-ROM § viacnásobné konektory pre 3 D-zvuk a surround zvuk Sony/Philips Digital Interface (S/PDIF) § využíva prenosový súborový protokol pre audio dáta § používa buď koaxiálne alebo optické pripojenie vstupu a výstupu zvuk. karty Musical Instrument Digital Interface (MIDI) § slúži k pripojeniu syntezátorov alebo iných hudobných elektronických nástrojov k počítaču Fire. Wire a USB konektor § pripája digitálny audio alebo videorekordér ku zvuk. karte

Spolupráca zvukovky s aplikáciami § Jednotlivé aplikácie ovládajú zvukovú kartu pomocou driverov, ktoré uľahčujú operačnému systému prístup ku samotnému hardwéru zvukovej karty. APIs - Application Program Interfaces – je to sada pravidiel alebo štandardov, ktoré tieto drivery zvukovej karty musia spĺňať § Najčastejšie tieto API zahrňajú produkty od firiem : - Microsoft : Direct. Sound - Creative : Environmental Audio Extensions (EAX) a Open AL (Audio Language ) - Sensaura : Macro. FX - QSound Labs : QSound

Creative Sound Blaster X-Fi Elite Pro

3 -D Sound vs. Surround Sound 3 -D sound – 3 D zvuk § poskytuje rýchlo sa meniaci dynamický zvuk, prichádzajúci z rôznych strán, ktorý sa mení na základe pozície poslucháča v priestore ( 3 D hry ) § Umožňuje realisticky stvárnený postup zvukových vĺn okolo alebo cez prekážky Surround sound - obklopujúci zvuk § Využíva takisto zvuk prichádzajúci z rôznych strán, ale zvuk sa nemení pri zmene polohy poslucháča v priestore. Toto sa využíva napr. v domácich kinách Reproduktorový systém domáceho kina