Pred izumom zvočne kartice je računalnik naredil le en zvok – pisk. Čeprav je računalnik lahko spremenil frekvenco in trajanje piskanja, ni mogel spremeniti glasnosti ali ustvariti drugih zvokov.

Sprva je pisk deloval predvsem kot signal ali opozorilo. Kasneje so razvijalci ustvarili glasbo za najzgodnejše igre na računalniku z uporabo piska, različnih tarč in dolžin.

Na srečo so se zvočne zmogljivosti računalnikov močno povečale v osemdesetih letih, ko je več proizvajalcev uvedlo dodatne kartice, namenjene nadzoru zvokov. Zdaj lahko računalnik z zvočno kartico ponudi veliko več kot le pisk. Lahko proizvaja 3D-zvok za igre ali omogoča predvajanje prostorskega zvoka. Prav tako lahko zajame in snema zvok iz zunanjih virov.

Kako zvočna kartica omogoča računalniku, da ustvari in snema pravi, visokokakovosten zvok?

Zvoki in računalniški podatki so bistveno drugačni. Zvoki so analogni – narejeni so iz valov, ki potujejo skozi materijo. Ljudje pa slišimo zvoke, ko ti valovi fizično vibrirajo, medtem ko računalniki komunicirajo digitalno, z električnimi impulzi. Kot grafična kartica se tudi zvočne kartice prevajajo digitalne informacije računalnika in analogne informacije zunanjega sveta. Ta vsebina ni združljiva.

Zvok je narejen iz valov, ki potujejo skozi medij, kot je zrak ali voda.

Najbolj osnovna zvočna kartica ima tiskano vezje, ki za prevajanje analognih in digitalnih informacij uporablja štiri komponente:

Analogno-digitalni pretvornik (ADC)

Digitalno-analogni pretvornik (DAC)

Vmesnik ISA ali PCI za povezavo kartice z matično ploščo

Vhodne in izhodne povezave za mikrofon in zvočnike

Namesto ločenih ADC-jev in DAC-jev, nekatere zvočne kartice uporabljajo čip kodirnika/dekoderja, imenovanega tudi CODEC, ki opravlja obe funkciji.

X-FI

Eden od najnovejših dosežkov tehnologije zvočne kartice je Xtreme Fidelity, proizvajalca SoundBlaster Creative.

Lastnosti: “Aktivna modalna arhitektura”, ki ljudem daje različne možnosti zvoka za igre, uporabo v prostem času ali ustvarjanje glasbe.

Digitalni procesor signala (DSP) z 51 milijoni tranzistorjev.

Več procesorskih motorjev, od katerih vsak izvaja posebne operacije zvoka.

24-bitni kristalizator, ki zmanjša izgubo kakovosti zvoka, ki je del 16-bitnega zapisa CD-ja.

Analogno-digitalna in digitalno-analogna konverzija, ki poteka na zvočni kartici

Predstavljajte si, da z računalnikom posnamete govorjenje. Najprej govorite v mikrofon, ki ste ga priključili na zvočno kartico. ADC pretvori analogne valove vašega glasu v digitalne podatke, ki jih računalnik lahko razume. Vzorce digitalizira v zvok z natančnimi meritvami valov v pogostih intervalih.

Število meritev na sekundo, imenovano frekvenca vzorčenja, se meri v kHz. Hitrejša je hitrost vzorčenja zvočne kartice, bolj natančen je njegov rekonstruirani val.

Če bi snemali zvok skozi zvočnike, bi DAC opravil enake osnovne korake v obratni smeri. Z natančnimi meritvami in hitro meritvijo vzorčenja je obnovljeni analogni signal skoraj identičen prvotnemu zvočnemu valu.

Celo visoke hitrosti vzorčenja pa povzročijo zmanjšanje kakovosti zvoka. Fizični proces gibanja zvoka skozi žice lahko povzroči tudi popačenje. V izogib zmanjšanja kakovosti zvoka, proizvajalci uporabljajo dve meritvi:

Skupna harmonična popačenja (THD), izražena v odstotkih

Razmerje med signalom in šumom (SNR), izmerjeno v decibelih

Za THD in SNR manjše vrednosti kažejo boljšo kakovost. Nekatere zvočne kartice podpirajo tudi digitalni vhod, ki nam omogoča shranjevanje digitalnih posnetkov brez pretvorbe v analogni format.

METODE KREIRANJA ZVOKA

Računalniki in zvočne kartice lahko uporabljajo več načinov za ustvarjanje zvokov. Ena je sinteza frekvenčne modulacije (FM), v kateri računalnik prekriva več zvočnih valov, da naredi bolj zapletene oblike le teh. Druga je sinteza valov, ki uporablja vzorce pravih instrumentov za replikacijo glasbenih zvokov. Sinteza valov pogosto uporablja več vzorcev istega instrumenta, ki se predvaja v različnih prostorih in zagotavlja bolj realne zvoke. Na splošno sinteza valov ustvari bolj natančne reprodukcije zvoka kot sinteza FM.

Druge komponente, ki so običajno na zvočnih karticah in kakšna je njihova naloga

Poleg osnovnih komponent, potrebnih za obdelavo zvoka, številne zvočne kartice vključujejo dodatne strojne ali vhodno-izhodne povezave, vključno z:

Digitalni procesor signala (DSP): kot grafična procesna enota (GPU) je DSP specializiran mikroprocesor. Izkoriščanje delovne obremenitve računalnikovega CPU-ja se izvaja z izračunom za analogno in digitalno pretvorbo. DSP lahko hkrati obdela več zvokov ali kanalov. Zvočne kartice, ki nimajo lastnega DSP, uporabljajo CPU za obdelavo.

Pomnilnik: z grafično kartico lahko zvočna kartica uporabi svoj lasten pomnilnik, da zagotovi hitrejšo obdelavo podatkov.

Vhodne in izhodne povezave: večina zvočnih kartic ima vsaj minimalne priključke za mikrofon in zvočnike. Nekateri vključujejo toliko vhodnih in izhodnih povezav, da imajo “prelomno okno”, ki se pogosto pritrdi v eno od ležišč za pogone. Te povezave vključujejo:

Več priključkov zvočnikov za 3-D in prostorski zvok

Sony / Philips digitalni vmesnik (S / PDIF), protokol za prenos datotek za zvočne podatke. Uporablja bodisi koaksialne ali optične povezave za vnos in izhod z zvočne kartice.

Digitalni vmesnik glasbenih instrumentov (MIDI), ki se uporablja za povezovanje sintetizatorjev ali drugih elektronskih instrumentov na svoje računalnike.

FireWire in USB povezave, ki povezujejo digitalne avdio ali video snemalce z zvočno kartico

Ustvarjalci iger uporabljajo 3-D zvok, da zagotovijo hitro dinamičen zvok, ki se spreminja glede na položaj igralca v igri. Poleg uporabe zvoka iz različnih smeri ta tehnologija omogoča realistično rekreacijo zvoka, ki potuje okoli ali skozi ovire. Prostorski zvok uporablja tudi zvok iz več smereh, vendar se zvok ne spremeni glede na dejanja poslušalca. 3D ali prostorski zvok je pogost v sistemih za domači kino.

Kot grafična kartica tudi zvočna kartica uporablja programsko opremo za pomoč pri komunikaciji z aplikacijami in ostalim računalnikom. Ta programska oprema vključuje gonilnike kartice, ki kartici omogočajo komunikacijo z operacijskim sistemom. Vključuje tudi vmesnike aplikacijskih programov (API-jev), ki so sklopi pravil in standardov, ki programski opremi olajšajo komuniciranje s kartico. Najpogostejši API-ji vključujejo:

Microsoft: DirectSound

Creative: razširitve zvoka za okolje (EAX) in Open AL

Sensaura: MacroFX

QSound Labs: QSo

Integrirane možnosti matične plošče in zunanjega nadzora zvoka

Ni nujno, da vsak računalnik vsebuje zvočno kartico. Nekatere matične plošče imajo vgrajeno avdio podporo. Matična plošča z lastnim DSP lahko obdeluje več podatkovnih tokov. Prav tako lahko podpira 3-D pozicijski in Dolby surround zvok. Kljub temu pa se večina kritikov strinja, da ločene zvočne kartice zagotavljajo boljšo kakovost zvoka.

Prenosniki imajo običajno integrirane zvočne zmogljivosti na svojih matičnih ploščah ali majhnih zvočnih karticah. Vendar pa razmišljanja o prostorski in temperaturni učinkovitosti predstavljajo vrhunske notranje zvočne kartice nepraktične. Torej, uporabniki prenosnih računalnikov lahko kupijo zunanje kontrolnike zvoka, ki uporabljajo povezave USB ali FireWire. Ti zunanji moduli pa lahko bistveno izboljšajo kakovost zvoka prenosnika.

NAKUP ZVOČNE KARTICE

Številni dejavniki vplivajo na zmožnost zvočne kartice, da ta zagotovi jasen, visokokakovosten zvok. Pri nakupovanju zvočne kartice bodite pozorni na: ADC in DAC podatkovne zmogljivosti, merjeno v bitih

Razmerje med signalom in šumom (SNR) in skupno harmonično popačenje (THD)

Frekvenčni odziv ali kako glasno lahko kartica predvaja zvoke na različnih frekvencah

Stopnja vzorčenja

Izhodni kanali, kot so 5.1 ali 7.1 prostorski zvok

Podprti aplikacijski programski vmesniki (API-ji)

Potrdila, vključno z Dolby Master in THX Vsakdo, ki vlaga v zvočno kartico z najboljšo kakovostjo, mora imeti tudi visoko kakovostne zvočnike. Celo najboljša zvočna kartica ne more nadomestiti slabe kakovosti zvočnikov.

Avtor: Marko Vidrih