Звуковая карта для компьютера

Возможности воспроизведения звука в первых ПК фактически были ничтожными. Они обладали единственным маленьким динамиком, который использовался для выдачи закодированных гудками сообщений об ошибках. Хотя и можно было создавать программы для воспроизведения этим динамиком разнообразных звуков, из-за малого размера динамика качество звука оказывалось чрезвычайно низким.

Микрофон преобразует распространяющиеся по воздуху звуковые волны в аналоговый электрический сигнал. Этот сигнал подается на звуковой вход звуковой платы. Входной сигнал поступает в схему аналого-цифрового преобразователя (АЦП), которая преобразует сигнал в соответствующие цифровые значения.

Звуковая плата преобразует образцы, взятые на заранее определенных интервалах временной диаграммы аналогового звукового сигнала, в соответствующие цифровые значения. Следовательно, цифровые значения аппроксимируют непрерывные значения звуковой волны.

Качество воспроизведения (мера того, насколько точно может воспроизводиться исходный звук) цифровых образцов зависит от двух факторов: точности взятия образцов и частоты их взятия. Точность образца определяется разрешающей способностью АЦП. Разрешающая способность — это способность различать два значения. Если в данной точке временной диаграммы аналогового сигнала значение составляет 15.55 мкВ, то как точно это значение может быть аппроксимировано цифровым значением?

Разрешающая способность АЦП определяется количеством разрядов цифрового вывода, который он может создавать. Например, 8-разрядный АЦП может представить до 256 различных значений. В то же время 16-разрядный АЦП может представить до 65536 различных амплитуд. Чем чаще берутся образцы, тем точнее можно воспроизвести исходную форму волны на временной диаграмме.

Воспроизведение оцифрованного звукового сигнала выполняется путем подачи цифровых сигналов на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) с такой же частотой, с какой брались образцы. При вызове звуковых файлов программный драйвер звуковой платы посылает команды контроллеру звукового выхода звуковой платы. Оцифрованные образцы звукового сигнала поступают в интегральную схему звукового вывода и преобразуются обратно в аналоговый сигнал. Аналоговый сигнал поступает в предварительный усилитель звуковой частоты, который повышает мощность сигнала и направляет его в устройство воспроизведения или к мини гнезду. Этот сигнал все еще слишком слаб, чтобы обычные динамики могли его воспроизводить. Однако его можно подать на дополнительный усилитель или в звуковые колонки со встроенным дополнительным усилителем.

Для получения качества воспроизведения, соответствующего качеству звуковых компакт-дисков, требуется использование, как минимум, 16-разрядных образцов звукового сигнала, берущихся с частотой приблизительно 44 кГц. Если подсчитать дисковое пространство, требуемое для хранения всех 16-разрядных образцов звукового сигнала, полученных за одну минуту при использовании этой частоты, становится очевидным основной показатель, связанный с использованием оцифрованного звука (16 х 44000 х 60 х 8 = 5.28 Мб). Если требуется использовать стереозвук, это значение следует удвоить, что дает 10,56 Мб. Поэтому качество компакт-дисков редко используется при создании приложений мультимедиа. В основном, частота выборки звука, используемая в приложениях мультимедиа, определяется изготовителем. Другая возможность — ограничение оцифрованного звука, использованного в приложении, до коротких клипов.