Главная » Информационные системы » Архитектура ЭВМ » Компьютерные средства обеспечения звуковых технологий: звуковые платы (карты), акустические системы.

Компьютерные средства обеспечения звуковых технологий: звуковые платы (карты), акустические системы.

Звуковая карта

Звуковая карта (звуковая плата, аудиокарта; англ. sound card) — дополнительное оборудование персонального компьютера, позволяющее обрабатывать звук (выводить на акустические системы и/или записывать). На момент появления звуковые платы представляли собой отдельные карты расширения, устанавливаемые в соответствующий слот. В современных материнских платах представлены в виде интегрированного в материнскую плату аппаратного кодека (согласно спецификации Intel AC’97 или Intel HD Audio).

AC’97 (сокращенно от англ. audio codec '97) — это стандарт для аудиокодеков, разработанный подразделением Intel Architecture Labs компании Intel в 1997 г. Этот стандарт используется в основном в системных платах, модемах, звуковых картах и корпусах с аудиорешением передней панели. AC’97 поддерживает частоту дискретизации 96 кГц при использовании 20-разрядного стерео-разрешения и 48 кГц при использовании 20-разрядного стерео для многоканальной записи и воспроизведения.

AC’97 состоит из встроенного в южный мост чипсета хост-контроллера и расположенного на плате аудиокодека. Хост-контроллер (он же цифровой контроллер, DC’97; англ. digit controller) отвечает за обмен цифровыми данными между системной шиной и аналоговым кодеком. Аналоговый кодек — это небольшой чип (4×4 мм, корпус TSOP, 48 выводов), который осуществляет аналогоцифровое и цифроаналоговое преобразования в режиме программной передачи или по DMA. Состоит из узла, непосредственно выполняющего преобразования — АЦП/ЦАП (аналоговоцифровой преобразователь / цифроаналоговый преобразователь; англ. analog digital converter / digital analog converter, сокр. ADC/DAC). От качества применяемого АЦП/ЦАП во многом зависит качество оцифровки и декодирования цифрового звука.

Intel High Definition Audio

HD Audio (от англ. high definition audio — звук высокой четкости) является эволюционным продолжением спецификации AC’97, предложенным компанией Intel в 2004 году, обеспечивающим воспроизведение большего количества каналов с более высоким качеством звука, чем при использовании интегрированных аудиокодеков AC’97. Аппаратные средства, основанные на HD Audio, поддерживают 24-разрядное качество звучания (до 192 кГц в стереорежиме, до 96 кГц в многоканальном режимах — до 8 каналов).

Формфактор кодеков и передачи информации между их элементами остался прежним. Изменилось только качество микросхем и подход к обработке звука.

AC '97HD AudioПреимущество HD Audio
20 бит 96 кГц максимум24 бит 192 кГц максимумПолноценная поддержка новых форматов, таких как DVD-Audio
2.05.1/7.1Полноценная поддержка новых форматов, таких как Dolby Digital Surround EX, DTS ES
Полоса пропускания 11,5 Мб/с48 Мб/с выход, 24 Мб/с входБолее широкая полоса пропускания позволяет использовать большее число каналов в более детальных форматах
Фиксированная полоса пропусканияЗадаваемая полоса пропусканияИспользуются только необходимые ресурсы
Определённый канал DMADMA каналы общего назначенияПоддержка многопоточности и нескольких подобных устройств
Одно звуковое устройство в системеНесколько логических звуковых устройствПоддержка концепции Digital Home / Digital Office, вывод разных звуков на разные выводы для мультирумных возможностей и отдельного голосового чата во время онлайн-игр
Опорная частота задаётся извне, основным кодекомОпорная частота берётся от чипсетаЕдиный высококачественный задающий генератор для синхронизации
Стабильность работы зависит от стороннего ПО третьих фирмУниверсальная архитектура звукового драйвера от MicrosoftЕдиный драйвер для большей стабильности OS и базовой функциональности, не требуется специальная установка драйверов
Ограниченное автоопределение и переопределениеПолное автоопределение и переопределениеПолная поддержка Plug and Play
Стереомикрофон или 2 микрофонаПоддержка массива из 16 микрофонов, максимумБолее точные ввод и распознавание речи
  • Creative Labs,
  • Diamond Multimedia System, Inc.,
  • ESS Technology (сейчас только микросхемы ЦАП/АЦП),
  • KYE Systems (Genius),
  • M-Audio,
  • Turtle Beach Systems,
  • Yamaha Media Technology,
  • ASUS.

 

Акустическая система

 — устройство для воспроизведения звука, состоит из акустического оформления и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических).

Акустическая система бывает широкополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт излучение в своей частотной полосе).

Однополосная система не получила широкого распространения ввиду трудностей создания излучателя, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот. Высокие интермодуляционные искажения при значительном ходе одного излучателя вызваны эффектом Доплера.

В многополосных системах спектр слышимых человеком звуковых частот разбивается на несколько перекрываемых между собой диапазонов посредством фильтров (комбинации резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, или с помощью цифрового кроссовера). Каждый диапазон подаётся на свою динамическую головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом диапазоне. Таким образом достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот (20—20 000 Гц).

  • 2-полосная схема (НЧ/СЧ + ВЧ динамик)
  • 3-полосная схема (НЧ + СЧ + ВЧ динамик)
  • 2,5-полосная схема (СЧ/НЧ-динамик озвучивает как низкочастотную, так и среднечастотную области; НЧ динамик лишь «помогает» первому на самых нижних регистрах, но не замещает его в этом диапазоне. Зачастую, в экономических целях, производителями применются оба динамика одного типа, регулируя разделительную полосу фильтрами)
  • 4-полосная схема
  • открытый ящик (акустический щит/экран); также «активный корпус»)
  • закрытый ящик (также с вариантами дополнительной акустической нагрузки)
    • Push-pull
    • Isobarik (tunnel, clamshell, planar)
  • система с фазоинвертором
    • оформление Jensen-Onken
  • система с ПАС (вариовент)
  • система с лабиринтом
  • рупор
    • TQWP (англ. tapered quarter-wave pipe — «расширяющаяся четвертьволновая труба»; или же Труба Войта (по имени изобретателя Paul Voight))

также при этом могут применяться «акустическая линза», резонатор Гельмгольца и пр.

Акустические системы подразделяются на пассивные (состоят только из излучателя и кроссовера) и активные (содержат также усилитель мощности).

Усилитель встраивают внутрь акустической системы по трем причинам:

  • облегчается согласование усилителя и излучателей по мощности и другим параметрам, вопросами согласования занимается производитель акустической системы, а не конечный потребитель
  • уменьшается стоимость системы, так как нет необходимости в отдельном корпусе для усилителя и мощность усилителя (определяющая его стоимость) не завышена
  • нет необходимости в кабеле большого сечения (в случае, если усилитель находится в каждой акустической системе)

однако, есть и недостатки:

  • затрудняется обслуживание усилителя, так как акустическая система может быть установлена в труднодоступном месте (например, быть подвешена на некоторой высоте)
  • в случае мощных акустических систем усилитель обычно устанавливается в каждую систему, что требует в сравнении с пассивной стереосистемой двух блоков питания вместо одного, что увеличивает стоимость
  • в случае большого расстояния между акустической системой и источником звука требуется принимать специальные меры по защите сигнала (поднимать его уровень и использовать балансное подключение)

Таким образом, активные акустические системы обычно используются для персональных компьютеров, озвучивания небольших концертных площадок, дискотек, в студийных мониторах. Пассивные чаще встречаются в домашних акустических системах, а также при озвучивании больших площадок.

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.

Поделиться
Дисциплины