| Výuka > Principy počítačů > Zvukové karty |

Zvukové karty

 Multimediální audio panel Creative Live! Drive II

Multimediální audio panel Creative Live! Drive II

Zvuková karta je základním kamenem multimediální výbavy počítače. Jedná se o interní kartu, která se zasouvá do příslušného slotu na základní desce nebo bývá často přímo integrována na základní desce. Zvukové karty se vyrábějí v mnoha variantách lišících se typem použitého čipu. Výměnné zvukové karty se dělí podle použité sběrnice a to na starší ISA a novější PCI. Zvukové karty se také vyrábějí v různém provedení z hlediska počtu bitů. Starší zvukové karty byly 8 bitové, pak přišly modernější 16 bitové, 32 bitové a dnes se běžně setkáváme se 64 a 128 bitovými zvukovými kartami. V současné době je možné se setkat i se zvukovými kartami v externím provedení, které se nejčastěji připojují prostřednictvím rozhranní USB.

Počítač zpracovává zvuk digitálně, jeho analogový záznam není z podstaty výpočetní techniky možný. To znamená, že je nutné převést zvukové vlny na posloupnost čísel popisujících okamžitou hodnotu amplitudy nebo někjaké odvozené charakteristiky průběhu signálu. Podle tzv. Shannonova vzorkovacího teorému lze libovolný periodický signál digitalizovat bez ztráty informace tehdy, jestliže je frekvence vzorkování alespoň dvojnásobná než nejvyšší frekvence obsažená v signálu.

K věrné reprodukci zvuku by tedy měla stačit vzorkovací frekvence kolem 40 kHz. Už podle normy MPC (Multimedia PC) je standardem pro digitální záznam frekvence 44,1 kHz. Pro méně kvalitní a paměťově úsporný záznam dovedou zvukové karty pracovat se zlomky této základní frekvence, a to zejména s její polovinou (22,050 kHz) a čtvrtinou (11,025 kHz). Kvalitu digitálního záznamu spolu se vzorkovací frekvencí určuje i přesnost snímání analogového signálu. Bylo by celkem zbytečné vzorkovat stotisíckrát za sekundu, kdyby výsledkem byla pouze nula nebo jednička. U digitálního záznamu zvuku je nejpraktičtější hovořit o přesnosti jako o počtu bitů na výstupu příslušného A/D převodníku (Analog to Digital - vstup). Počet úrovní vzorku se nazývá rozlišení či rozlišovací schopnost. U 8bitového záznamu rozlišujeme 256 hodnot, u 16bitového pak 65 536 hodnot.

Pro účely vysoce kvalitních nahrávek se nehodí používat 8bitový záznam, ten je vyhrazen mluvenému slovu a pracovním nahrávkám. V digitální HI-FI technice se při záznamu pracuje s rozlišením 20 nebo 22 bitů.

Na dnešním trhu se ale můžeme setkat se spoustou různých označení a typů zvukových karet. Proto by bylo vhodné si je rozdělit do následujících skupin:

Z hlediska kvality vzorků nástrojů (angl. samplů) rozlišujeme následující skupiny karet:

  • karty s FM syntézou

    Do této skupiny patří zvukové karty, které nemají wawetable syntézu (tabulku vzorků); zvuky nástrojů tedy musí být generovány speciálním čipem (obvykle značky YAMAHA - OPL3). Tento druh karet je vhodný zejména pro podbarvení atmosféry v hrách, popř. pro jiné, méně náročné multimediální využití, mimo jiné i proto, že nejsou dodávány s příliš kvalitním a hodnotným softwarem. Software je určen spíše pro zpestření práce.

  • karty s wavetable syntézou

    Tímto se dostáváme na pole více či méně profesionálních karet. S těmito kartami se již dá vytvořit opravdu solidní hudba pro profesionální využití např. pro hry, ale i firemní prezentace, atd. Někdy je možné se setkat se zvukovou kartou s wavetable syntézou, která využívá operační paměti počítače. V tomto případě pak není vhodná např. pro hry a náročnější multimediální aplikace, kde je operační paměti vždy pomálu. Zvukové karty s wavetable syntézou mají všechny potřebné samply uloženy v paměti ROM přímo na kartě nebo na pevném disku. Co je to tedy wavetable syntéza? Jedná se o nahrávání již zmiňovaných samplů do paměti RAM na kartě (která je rozšiřitelná). Vzorky tedy nejsou generovány, věrnost výsledné hudby by tedy měla být co nejlepší. Samozřejmě, že vytvořit opravdu kvalitní sampl je umění.

  • přídavné MIDI karty

    MIDI (Musical Instrument Digital Interface) karty umožňují majiteli karty s FM syntézou pracovat s tabulkou vzorků. Zákazník si jednoduše přikoupí přídavný modul, který mu nahradí tuto tabulku. Tato karta (nebo její emulace na zvukové kartě) slouží zejména jako standard pro propojování a komunikaci mezi močítači a elektronickými hudebními nástroji.

  • syntéza fyzikálním modelováním

    Tato metoda vychází z analýzy vzniku zvukového rozruchu a na jejím základě emuluje zvuk vibrujícího systému (např. hudební nástroje) pomocí softwarové analogie. Jde zatím o nejdokonalejší metodu syntézy zvuku, ovšem velkkým problémem je jsou velké nároky na výkon procesoru.

Dalšími důležitými parametry u zvukových karet byl tzv. full duplex a half duplex. Proč byl? Dnesšní zvukové karty již pracují pouze s Full duplexem, který umožňuje současný záznam a přehrávání zvuku. To se využívá zejména při telefonování a konferencích. Half duplex znamená poloviční duplex, což znamená, že je možné v jednom okamžiku pouze zaznamenávat nebo pouze přehrávat záznam. Tohoto módu využívaly zejména starší a levnější zvukové karty.

Zvukovou kartu (a nejen ji) je třeba začlenit do příslušného systému. Toto začlenění se provádí nastavením následujících parametrů:

  • adresa

    Zvuková karta musí mít samozřejmě svou základní adresu. U všech SoundBlasterů, ale i jiných karet bývá většinou nastavena hodnota 220. Někdy však hodnota 220 způsobuje problémy a tehdy je možné vyzkoušejte např. 240. Adresa se nastavuje buď pomocí jumperů přímo na kartě (zpravidla u starších karet, volit můžete většinou mezi hodnotami 220 a 240) nebo softwarově - zde se nabízí rozhodně více různých možností.

  • přerušení

    IRQ je asi nejvíce problémová položka. IRQ je k dispozici pouze 15 hodnotách, což je nepříjemné, neboť minimálně slabší polovina již bývá obsazena (LPT1, LPT2, myš, atd.)! U SoundBlasterů je standardem nastavení na hodnotu 5 (což je mimochodem přerušení druhého paralelního portu), nepředpokládá se totiž, že by někdo měl dva paralelní porty. Někdy bývá také přednastavena hodnota 7, ale tu sdílí LPT1, který asi máme všichni. GUS má přednastavenu poněkud nestandardní hodnotu 11. Pokud vím, tato hodnota by měla být bezkonfliktní. Menší problém nastává u her, které vyžadují hodnotu IRQ pod osm. Potom je na místě hodnotu IRQ změnit na IRQ, které ještě není obsazené nějakým zařízením (např. modem, rádiovou kartu, atd.).

  • DMA kanál

    DMA kanál je určen pro přenos dat do zvukové karty. Zpravidla je tato hodnota nastavena na 1, popř. 0. Kanály 0 - 3 jsou "jen" osmibitové, 4 - 7 pak šestnáctibitové. Zde je však otázka, zda základní deska podporuje šestnáctibitové DMA kanály. Je možné však šestnáctibitový kanál vyzkoušet, dočkáte se tak malinkatého zrychlení komunikace s kartou. Pokud se Vaše karta nebude chovat korektně, je nutné se vrátit ke standardnímu nastavení. Z vlastní zkušenosti mohu říci, že zrychlení je opravdu zanedbatelné.

 Schéma zvukové karty

Schéma zvukové karty

  1. ... řadič CD
  2. ... wavetable syntéza
  3. ... FM syntéza
  4. ... ISA interface BUS

Na kvalitních zvukových kartách je možné nalézt též obvody pro kompresi dat v reálném čase. Tyto obvody snižují paměťové nároky navzorkovaných dat. Známý algoritmus MPEG Layer III již pronikl do čipů hardwareových přehrávačů MP3 a předpokládá se, že bude brzy využit v obvodech DSP (Digital Signal Processor), kde by měl nahradit dosud využívaný standard ADPCM (diferenční metoda komprese s poměrem 4:1). K dalším novinkám patří i přechod na USB. Zvukový subsystém pracuje zcela mimo skříň počítače a není tedy vystavován vlivům rušení, jelikož D/A (Digital to Analog - výstup) převodníky jsou umístěny přímo v USB reproduktorech a data probíhají uvnitř počítače pouye v digitální podobě.

Každá zvuková karta má na zadní stěně nekolik označených konektorů. Tyto konektory pak slouží k připojování periférií a to buď přes konektor Cinch nebo Jack 3,5.

Pokud je v počítači instalována zvuková karta a CD-ROM mechanika, jsou pak obě zařízení propojena tzv. audiokabelem. Audiokabel slouží pro přenos signálu z CD-ROM do zvukové karty. Toto spojení pak umožňuje přehrávání CD disku přes zvukovou kartu.

Zejména u starších zvukových karet se na zadní straně karty nacházel občas regulátor hlasitosti. Zvuková karta je totiž opatřena zesilovačem, který výstupní signál upraví pro jeho reprodukci. U dnešních moderních zvukových karet se již tento regulátor nenachází a regulace se provádí softwarem nebo až na připojených reproduktorech či hi-fi zařízení. Obecně platí pravidlo, že čím lepší jsou reproduktory, tím kvalitnější je zvuk. Co je vám platné, když vlastníte zvukovou kartu za několik tisíc korun, když na výstupu jsou jen obyčejné reproduktory. Pro velmi kvalitní poslech se používají speciální zařízení zvané subwoofery, které dokáží uzpůsobit zvuk pro reproduktorový systém.

 Reprosoustava se subwooferem

Reprosoustava se subwooferem

Subwoofer - subwoofer je basová jednotka, která přes silný reproduktor reprodukuje zvuky v kmitočtovém pásmu zhruba od 35 do 160Hz. K malým reproduktorům je přidáván z důvodu absence basového základu. Subwoofer tedy doplní sílu basových nástrojů o tu správnou a hlavně věrnou dunivost. Jeho základem je basový reproduktor, dřevěná (může být i plastová, ale dřevo lépe zní) bedýnka s určitou hloubkou, která je speciálně vypočítána pro velikost basového reproduktoru, vzdálenosti basreflexu (speciální ozvučná trubice, která vyusťuje do otvoru na předním panelu) a jeho hloubky, která závisí na tom, jaké kmitočtové pásmo zvuku chceme zdůraznit.

3D zvuk (surround) - originální 3D zvuk je provozován na pěti reproduktorech (Dolby Surround). Protože počítače kolem sebe pět reproduktorů nemívají, je tento prostorový zvuk emulován pomocí speciálního čipu DSP, který se implementuje buďto přímo na zvukovou kartu nebo až do reproduktoru. Jeho úkolem je pomocí nastavení echa, basů, středů a výšek učinit zvuk z přesného sterea alespoň trošku prostorovějším. U každého typu hudby to má ale jiný výsledek podle toho, které kmitočtové pásmo u té které hudby převládá.

Mikrofon - slouží pro snímání zvuku. Většinou se jedná o mikrofony kondenzátorové, které pracují na principu změny elektrického napětí vyvolané změnou kapacity. Vodivá membrána se vlivem akustického tlaku deformuje, což způsobuje změnu kapacity mikrofonu. Tím vzniká elektrický signál, který je složen z čistě sinusových vlnění různých frekvencí a amplitud.

11.09.2007, 15:08 vytvořil Administrator