Что такое звуковая карта и для чего она нужна?
Вероятно, каждый владелец компьютера, хотя бы раз использовал его для прослушивания музыки, просмотра фильмов, возможно для разговоров с близкими или даже производил запись своего пения. Эта возможность настолько стала частью жизни компьютерного пользователя, что он даже не задумывается как это всё происходит. О том, что такое звуковая карта, без которой невозможна полноценная работа компьютера, будет рассказано в данной статье.
Что такое звуковая карта?
К альтернативным названиям относятся: устройство вывода звука, звуковая плата, аудиоплата или аудиоустройство и другие, реже встречающиеся названия.
Как это работает?
Большинство звуковых карт используют ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) для преобразования цифровых аудиосигналов в аналоговые. Сигнал выводится на привычные наушники и другие акустические устройства. Более продвинутые карты, могут включать более одного звукового чипа для поддержки высоких скоростей данных и выполнения нескольких одновременно выполняемых функций.
Где находится звуковая карта?
Независимо от того, что компьютеру не нужно звуковое устройство для его функционирования, звуковые карты включены для удобства пользователя в большинстве ПК либо в слот расширения, интегрированы в материнскую плату, либо подключаются через внешние порты.
Интегрирование звуковой карты в материнскую плату, позволяет удешевить сборки, по сравнению с платой расширения и с незаметной для обыкновенного пользователя потерей качества звука. Отдельные звуковые карты, как показывает практика, необходимы лишь для серьёзного аудио профессионала или использования при выходе из строя интегрированной.
Установка звуковой карты производится в разъёмы на современной материнской плате PCI или PCIe. Типичная карта имеет интерфейс, доступ к которому можно получить на задней панели с различными портами вывода и ввода звука, а также в зависимости от строения компьютерного корпуса, портами для ввода и вывода аудио, находящимися по бокам корпуса или даже в верхней его части.
Для компьютеров, апгрейд которых обычно закачивается увеличением объёма оперативной памяти или же заменой жёсткого диска на твердотельный накопитель (ноутбуки, моноблоки, неттопы) существует возможность использовать внешнее звуковое устройство, выполняющее функцию звуковой карты, обычно подключаемое к компьютеру через USB порты.
Драйверы и ПО
Как правило, звуковая карта или звуковой чип, в случае с интегрированным аудио, поставляются с фирменным программным обеспечением на диске или же их можно скачать на сайте производителя оборудования. Современные операционные системы без труда могут обнаруживать и загружать драйверы популярных звуковых карт.
Такое программное обеспечение способно дать пользователю возможность вносить более тонкие настройки и предоставлять инструменты записи, редактирования и т. д.
Для чего нужна не интегрированная аудиоплата?
Устройства с расширенной функциональностью для меломанов могут быть оснащены миди-интерфейсом или SPDIF (Sony-Philips Digital Interface), входящими и выходящими портами, разъёмами для наушников с собственными регуляторами громкости, возможностью подключения к компьютеру не только через PCI и PCI-e, но и FireWire, USB и т.д.
Цвета аналоговых разъёмов звуковой карты 3.5 мм
Большинство звуковых карт имеют порты для подключения динамиков, микрофонов и вспомогательных устройств. Но также существуют карты с большим количеством портов ввода и вывода, предназначенных для более продвинутых задач.
Ниже приведены наиболее часто встречающиеся аудиоразъёмы:
Из истории
В прошлом компьютеры могли производить сигналы, используя узкий диапазон частот, в качестве предупредительных сигналов. С ростом мультимедиа возникла потребность в высоком качестве звука по развлекательным и профессиональным причинам.
Звуковая карта Adlib стала пионером в этих областях. Она позволила получить более естественное звучание, чем выпущенная примерно в одно время Creative Music System в 1988 году.
Введение звуковых карт Sound Blaster компанией Creative Labs значительно увеличили их возможности, позволив производить запись и воспроизведение цифрового аудио. Поэтому Sound Blaster можно назвать первой звуковой картой, сделавшей возможным использование цифрового аудио.
Такое увеличение функциональности привело к мультимедийной эволюции компьютеров и созданных для них программ с поддержкой аудио. Качество звука продолжает развиваться в плане аппаратного и программного обеспечения.
Современные аудиокарты могут порадовать выводом 3D объёмного звучания более высокого качества. Компьютерные программы и игры разрабатываются, чтобы в полной мере использовать их возможности и удовлетворять человеческие потребности.
Подводя итоги
В данной статье освещена тема звуковой карты, и неоднократно указывается на то, что возможности звуковой карты и аудиоколонок, всей аудиосистемы целиком, влияют на общее качество звука.
Многие материнские платы сегодня имеют встроенные звуковые карты, они оснащены специальными чипами, а порты могут быть выведены в любом месте, в зависимости от конструкции устройства. Но можно воспользоваться и сторонними звуковыми картами, и внешними аудиоустройствами, приобрести и установить отдельно, хотя возможностей встроенных устройств вероятно будет достаточно для людей, не являющихся фанатами звучания.
Что такое звуковая карта – для чего нужна внешняя звуковая карта
Для воспроизведения звука любого устройства необходима такая деталь как звуковая карта, внешняя или внутренняя (встроенная). Внешняя звуковая карта позволяет получить звук более высокого качества, и необходима для объемного и чистого звучания, для получения звука без шумов и искажений при его записи. С помощью внутренней звуковой карты становится возможным прослушивание музыки через колонки или наушники, подключенные к ПК, и если это единственное, что необходимо вам, то её достаточно. Рассмотрим, что такое звуковая карта, какие она имеет разъемы для подключения различных устройств.
Звуковая карта – это устройство, позволяющее компьютеру записывать и воспроизводить звук в высоком качестве и без задержек. Идеальна для записи вокала, электрогитары и других музыкальных инструментов.
Ни для кого не секрет, что приличная запись звука в домашних условиях, либо в условиях небольшой студии требует определенного набора оборудования. Помимо очевидных студийных микрофонов, микшерного пульта, звукоизоляции также требуется устройство, которое без задержек сможет перенести аналоговый звук инструмента, либо голоса, в цифровой формат, который будет записан на компьютер, и наоборот. Именно для этого нужна внешняя звуковая карта. Разберемся в основных характеристиках таких устройств, принципе их работы и целей использования.
Что такое внешняя звуковая карта
Итак, для легкой и качественной записи звука необходима звуковая карта. Звуковая карта оборудована аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователем (АЦП/ЦАП), который мгновенно «переводит» записываемый звук в язык компьютера и наоборот. Обратное преобразование необходимо для прослушивания сигнала, обработанного компьютером, причем так, чтобы вы слышали все звуки без заметной задержки.
При переводе аналогового сигнала в цифровой, часть информации теряется. Хорошая внешняя звуковая карта может преобразовывать звук с минимальными потерями, и об этом качестве говорят такие характеристики, как, например, частота дискретизации, о которых мы поговорим далее.
Звуковая карта и её разъемы
Чаще всего, карта вынесена за пределы системного блока, и соединяется с ним при помощи кабеля USB, либо thunderbolt/type-C, если вы владеете MAC. Кроме того, на рынке можно встретить карты, работающие с разъемом fireware – высокоскоростной способ передачи информации. Жаль, далеко не все компьютеры снабжены таким функционалом.
Для подключения микрофона, либо инструмента, используют комбинированные XLR/Jack разъемы, что сильно экономит место на панели звуковой карты. Чем больше таких разъемов устройство имеет, тем больше разных вещей вы сможете одновременно подключить и одновременно записывать.
На передней панели так же располагается разъем для наушников. Сюда подключаются наушники для прослушивания записываемого звука с обработкой компьютера, либо напрямую из линейного входа (direct monitoring). Прослушивание напрямую полезно, ведь оно имеет нулевую задержку и особенно ценно для вокалистов.
Так же присутствуют разъемы типа RCA, либо XRL/TRS, для подключения колонок-мониторов.
Многие звуковые карты обладают встроенным midi-интерфейсом и имеют разъемы midi in и midi out. Они нужны для подключения midi-клавиатуры, либо для соединения железного синтезатора с компьютерным секвенсором, вроде Cubase или Abletone, посредством midi подключения. Если вы сочиняете электронную музыку и собираетесь управлять программными или железными синтезаторами, эти разъемы окажутся как нельзя кстати. Подробнее о картах для студии звукозаписи.
На более дорогих звуковых картах встречаются коаксиальные разъемы, и разъемы spdif, которые служат для расширения входов-выходов, либо подключения внешних устройств, например – преампов. Подробнее о подключении в этой статье.
Это основные разъемы, типичные для звуковых карт среднего ценового сегмента.
Технические характеристики звуковых карт
На сайте магазина вы встретите огромное количество цифр и аббревиатур, каждая из которых обозначает отдельную характеристику. Давайте разберемся в самых важных.
Динамический диапазон ЦАП/АЦП
В материалах производителя указывается динамический диапазон ЦАП и АЦП отдельно. Чем больше это значение, тем лучше, и указывается оно в децибелах (dB). Динамический диапазон АЦП – это отношение максимального уровня сигнала к шуму. Характеристика напрямую говорит о качестве преобразователя. Для хорошей современной звуковой карты эти значения должны быть больше 100 db.
Частота сэмплирования и разрядность
Звуковая карта, подключаясь к компьютеру, берет большую часть работы по обработке звука на себя. Чем больший объем информации в единицу времени может обработать карта, тем лучше.
Грубо говоря, частота дискретизации и битность – это детализация звука. Чем выше эти значения, тем больше информации сохраняется в записываемом сигнале.
Звукорежиссеры записывают звук с частотой 48 kHz/24bit, а иногда и 88.2 kHz/24bit. Если производят запись для фильма, то частота может быть и 96 kHz/24bit. Такие значения более чем достаточны для отличной студийной записи, и если ваша звуковая карта их поддерживает, то это то, что вам нужно.
Мы постарались емко рассказать о звуковых картах и их популярных функциях. Остается пожелать вам творческих успехов и качественной записи!
Звуковая карта компьютера
Уважаемые подписчики блога и просто случайные прохожие! Давайте на мгновение закроем глаза и представим себе, что наши персональные компьютеры, ноутбуки и прочие гаджеты работали бы совершенно беззвучно.
Это значит, мы должны были бы отказаться от прослушивания музыки, просмотра фильмов, игр и многого другого. Хорошо, что это не так, и в этой статье мы рассмотрим подробно, зачем нужна звуковая карта в компьютере.
Познавательная история
Изначально персональные компьютеры работали в довольно узком диапазоне частот, они издавали сигналы, которые считались предупредительными. Но с учетом нынешнего темпа развития компьютерных технологий, в сфере мультимедиа встала острая потребность в усовершенствовании развлекательного направления, чтобы звук был более качественным, профессиональным.
Это был настоящий прорыв. Аудиокарты так же, как и все остальные устройства компьютера, постоянно совершенствуются разработчиками, как в области ПО, так и аппаратного обеспечения.
Нынешние звуковые карты для компьютера могут похвастать объемным 3D звуком с очень качественным звучанием. Звуковая карта: что за «зверь»? Начнем с того, что это расширенный/интегрированный чипсет. Именно он позволяет воссоздать звук на ПК.
У элемента много вариативных «имен»:
Есть еще несколько названий, но используются в узкоспециализированной среде, поэтому мы на них не будем акцентировать внимание.
Специфика работы
Наибольшее количество звуковых карт, установленных в ПК и ноутбуках, работают на базе цифро-аналоговых преобразователей, которые сокращенно называются «ЦАП». Последние служат для преобразования цифровых сигналов (аудио) в аналоговые. Впоследствии эти самые сигналы поступают в наушники или динамики, через которые мы и слушаем музыку, общаемся в Сети, играем в игры.
Наверняка, вам будет интересно узнать, уважаемые читатели, что на сегодняшний день существуют, конечно, более «продвинутые» варианты для ноутбука и ПК, в которых предусмотрено наличие более одного чипа. Они выполняют одновременно несколько функций и покоряют с первого взгляда оперативностью передачи данных.
Где «живут» аудиокарты?
В нашем блоге регулярно освещаются вопросы, связанные с деталями ПК. Рассматривается их функционал и возможности, а также место расположения, чтобы картина была по максимуму полной. Звуковая карта не стала исключением.
Сразу отметим, что ряд компьютеров прекрасно работает и без нее, но в подавляющем большинстве ситуаций карты подключают в слоты расширения или интегрируют в «материнку». Есть и более простой способ подключения, а именно – через внешние порты.
Звуковые карты могут быть 2-х основных видов:
Интегрированные модели не способны в полной мере реализовать все возможности качественного звучания, как это делают более совершенные в техническом плане карты. Что там говорить, даже на дорогостоящих платах звук в многоканальном звучании оставляет желать лучшего.
Также есть неинтегрированные аудиоплаты. Эти платы могут оснащаться такими элементами, как:
Внешняя и внутренняя звуковые карты: рассматриваем пристально!
Итак, рассмотрим детально звуковые карты, о которых уже написали выше, а именно внешнюю и внутреннюю, чтобы вам проще было понять разницу между ними.
Внешняя звуковая плата может быть подключена через USB-карту, при этом позволяет увеличить количество подключений акустических систем к ПК. Какое же у нее преимущество, кроме того, что можно подключить к ней ряд акустических систем, превратив при этом ПК/лэптоп в хороший аудиоцентр с превосходным звуком?
В частности, дополнительный плюс в том, что они не подвергаются воздействию электромагнитного поля, создающего помехи внутри «системника» Вам, безусловно, будет полезно приобрести такой вариант в том случае, если вы:
Что же касается второго пункта, то встроенная звуковая карта идет с разъемами подключения PCI или PCI-E. Последние и вводят/выводят звук на заднюю панель ПК (к разъему). Изредка она может быть снабжена и внешним модулем с системой настройки управления.
Советы в рамках приобретении звуковой карты
Если вы планируете в скором времени сделать такую покупку, то обязательно стоит учесть несколько актуальных советов в этом векторе (какую выбрать).
Если вы геймер, то вам стоит обратить внимание в первую очередь на карты, позволяющие убедиться на практике в существовании так называемого «эффекта присутствия». Наиболее востребована в этом направлении продукция бренда EAX.
Для домашнего пользования чаще всего опытные люди рекомендуют приобретать модель Creative SB X-Fi Surround 5.1 Pro, пользователи сходятся во мнении, что она оптимальна для хорошего качества звука, как говорится, в быту.
Музыкантам сложно давать грамотные советы, так как выбор огромен. Здесь все будет зависеть от спектра подключаемых инструментов.
Подводя итоги
И напоследок отметим, что чем больше будет разъемов у звуковой карты, тем лучше. Практически все материнские платы в персональных компьютерах предполагают оснащение встроенными (интегрированными) звуковыми картами и чипами, соответственно, порты можно вывести в любое удобное место, конечно, если вам позволяет конструкция.
Однако, каждый волен использовать и сторонние карты, которые приобретаются отдельно. Впрочем, если вам хватает встроенных ресурсов, можно не думать о таком развитии событий, как подключить дополнительную. Решать вам!
А вам достаточно мощности, вы довольны звуком или хотели бы что-то изменить? Поделитесь своим мнением в комментариях, а также не забудьте поделиться статьей в социальных сетях, чтобы и другие пользователи имели представление о звуковой карте компьютера! До новых встреч!
P.S. Обязательно подпишитесь на обновления блога, ведь нас ждет еще много увлекательных занятий в рамках изучения компьютерной «анатомии»!
Дорогой читатель! Вы посмотрели статью до конца. Получили вы ответ на свой вопрос? Напишите в комментариях пару слов. Если ответа не нашли, укажите что искали или откройте содержание блога. 
Для чего нужна звуковая карта (аудио-интерфейс)
Всякому человеку для работы нужен инструмент. Так уж получилось, что разумным человек начал называться именно с момента применения инструмента для какого-либо вида деятельности (формулировка хромает, но в целом это так). Собственно, любой музыкант, будучи человеком разумным, должен уметь хотя бы в какой-нибудь степени владеть музыкальным инструментом. Однако в рамках данной статьи речь пойдёт не о музыкальном инструменте в привычном понимании (гитара, фортепиано, треугольник…), а об инструменте, который в дальнейшем необходим для обработки звукового сигнала. Речь пойдёт об звуковом интерфейсе.
Теоретическая основа
Оговоримся сразу, звуковой интерфейс, аудио интерфейс, звуковая карта – в рамках изложения являются контекстуальными синонимами. В общем, звуковая карта – это некое подмножество звукового интерфейса. С точки зрения системного анализа, интерфейс – это нечто, предназначенное для взаимодействия двух и более систем. В нашем случае, системы могут быть примерно такими:
Формально, всё что необходимо простому человеку от звукового интерфейса – это снять данные с устройства записи и отдать их компьютеру или наоборот, забрать данные из компьютера, отправив их на устройство воспроизведения. Во время прохождения сигнала через звуковой интерфейс производится специальное преобразование сигнала для того, чтобы принимающая сторона смогла в дальнейшем этот сигнал обработать. Устройство воспроизведения (конечное) так или иначе воспроизводит аналоговый или синусовый сигнал, который выражается в виде звуковой или упругой волны. Современный компьютер работает с цифровой информацией, то есть информацией, которая закодирована в виде последовательности нулей и единиц (говоря более точным языком, в виде сигналов дискретных полос аналоговых уровней). Таким образом, на звуковой интерфейс накладывается обязательство по преобразованию аналогового сигнала в цифровой и/или наоборот, что собственно и является ядром звукового интерфейса: цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователь (ЦАП и АЦП или DAC и ADC соответственно), а также обвязка в виде аппаратного кодека, всевозможных фильтров и пр.
Современные ПК, ноутбуки, планшеты, смартфоны и пр., как правило, уже имеют встроенную звуковую карту, что позволяет записывать и воспроизводить звуки, при наличии устройств записи и воспроизведения.
Тут-то и возникает один из самых часто задаваемых вопросов:
можно ли использовать встроенную звуковую карту для звукозаписи и/или обработки звука?
Ответ на этот вопрос весьма неоднозначен.
Как работает звуковая карта
Разберемся, что же происходит с сигналом, который проходит через звуковую карту. Для начала, попробуем понять, как же цифровой сигнал преобразуется в аналоговый. Как сказано ранее, для подобного рода преобразования используется ЦАП. Не будем вдаваться в дебри аппаратной начинки, рассматривая различные технологии и элементную базу, просто обозначим «на пальцах», что же происходит в «железе».
Итак, у нас имеется некая цифровая последовательность, которая представляет собой звуковой сигнал для вывода на устройство.
111111000011001 001100101010100 1111110011001010 00000110100001 011101100110110001
0000000100011 00010101111100101 00010010110011101 1111111101110011 11001110010010
Здесь цветами помечены закодированные маленькие кусочки звука. Одна секунда звука может быть закодирована различным количеством таких кусочков, число этих кусочков определяется частотой дискретизации, то есть, если частота дискретизации составляет 44.1 кГц – то одна секунда звука будет разделена на 44100 таких кусочков. Количество нулей и единиц в одном кусочке определяется глубиной дискретизации или квантованием, или, попросту, разрядностью.
Теперь, чтобы представить, как работает ЦАП, вспомним школьный курс геометрии. Представим, что время – это ось X, уровень – это Y. На оси Х отмечаем количество отрезков, которое будет соответствовать частоте дискретизации, на оси У – 2 n отрезков которое будет обозначать количество уровней дискретизации, после чего, постепенно отмечаем точки, которым будут соответствовать конкретные звуковые уровни.
Стоит отметить, что реально, кодирование по указанному выше принципу будет иметь вид ломаной (оранжевый график), однако во время преобразования применяется т.н. аппроксимация к синусоиде, или попросту приближение сигнала к виду синусоиды, что приведет к сглаживанию уровней (голубой график).
Примерно так будет выглядеть аналоговый сигнал, который получается в результате декодирования цифрового. Стоит отметить, что аналогово-цифровое преобразование производится с точностью до наоборот: каждые 1/частота_дискретизации секунд снимается уровень сигнала и кодируется исходя их глубины дискретизации.
Итак, как работают ЦАП и АЦП разобрались (более-менее), теперь стоит рассмотреть какие параметры влияют на конечный сигнал.
Основные параметры звуковой карты
В ходе рассмотрения работы преобразователей мы познакомились с двумя основными параметрами, это частота и глубина дискретизации, рассмотрим их подробнее.
Частота дискретизации – это, грубо, количество временных отрезков на которые делится 1 секунда звука. Почему же для звукачей так важно иметь звуковую карту, которая способна работать на частоте выше чем 40 кГц. Это связано с т.н. теоремой Котельникова (да-да, опять математика).Если тривиально, то, согласно этой теореме, при идеальных условиях, аналоговый сигнал может быть восстановлен из дискретного (цифрового) сколь угодно точно, если частота дискретизации больше чем 2 частотных диапазона этого самого аналогового сигнала. То есть, если мы работаем со звуком, который слышит человек (
20 Гц – 20кГц) то частота дискретизации будет (20 000 – 20)х2
40 000 Гц, отсюда и де-факто стандарт 44.1 кГц, это частота дискретизации чтобы наиболее точно закодировать сигнал плюс еще чуть-чуть (это, конечно же, утрированно, поскольку этот стандарт задан компанией Sony и причины гораздо более прозаичны). Однако, как было сказано ранее, это в идеальных условиях. Под идеальными условиями понимается следующее: сигнал должен быть бесконечно протяжённым по времени и не иметь сингулярностей в виде нуля спектральной мощности или пиковых всплесков большой амплитуды. Само собой разумеется, что типичный звуковой аналоговый сигнал не подходит под идеальные условия, ввиду того, что этот сигнал конечен по времени и имеет всплески и уходы в «ноль» (грубо говоря, имеет временные разрывы).
Глубина дискретизации или разрядность – это количество степеней числа 2 определяющее на сколько интервалов будет делиться амплитуда сигнала. Человек, ввиду несовершенства своего звукового аппарата, как правило, ощущает комфорт в восприятии при разрядности сигнала не менее 10 бит, то есть 1024 уровней, дальнейшее увеличение разрядности человек вряд ли как-то ощутит, чего нельзя сказать о технике.
Как видно из вышесказанного, при преобразовании сигнала звуковая карта идёт на определённые «уступки».
Всё это приводит к тому, что результирующий сигнал не будет в точности повторять исходный.
Проблемы при выборе звуковой карты
Итак, инженер по звуку или музыкант (выберите своё) купил компьютер с новенькой ОС, крутым процессором, большим объёмом оперативной памяти со встроенной в материнскую плату звуковой картой которая распиарена производителем, имеет выходы для обеспечения 5.1 звуковой системы, ЦАП-АЦП имеет частоту дискретизации 48 кГц (это уже не 44.1 кГц!), 24 битную разрядность и прочее-прочее… На радостях инженер устанавливает ПО для звукозаписи и обнаруживает, что данная звуковая карта не может одновременно «снимать» звук, накладывать эффекты и тут же мгновенно воспроизводить. Звук пусть и получается весьма качественным, однако между моментом, когда инструмент воспроизведет ноту, компьютер обработает сигнал и воспроизведет пройдет определенное время или, говоря по-простому возникает лаг. Странно, ведь консультант из эльдорадо так хвалил этот компьютер, распинался про звуковую карточку и вообще… а тут… эх. С горя, инженер, идёт обратно в магазин, отдаёт купленный компьютер, доплачивает еще баснословную сумму, чтобы взамен возвращённого купить компьютер с ещё более мощным процессором, бо́льшим объёмом оперативной памяти, звуковой карточкой на 96 (. ) кГц и 24 бит и… в итоге то же самое.
На самом деле, типовые компьютеры с типовыми встроенными звуковыми картами и стоковыми драйверами к ним, изначально не предназначены для того, чтобы в режиме, приближённом к реальному времени обрабатывать звук и воспроизводить его, то есть не предназначены для VST-RTAS обработки. Дело тут нисколько не в «базовой» начинке в виде процессор-оперативная память-жёсткий диск, каждый из этих компонентов способен на такой режим работы, проблема в том, что данная звуковая карта, порой, просто не «умеет» работать в режиме реального времени.
При работе любого компьютерного устройства ввиду разности в скоростях работы возникают т.н. задержки. Это выражается в ожидании процессором набора данных, которые необходимы для обработки. Помимо этого, при разработке как операционной системы, так и драйверов, а также прикладного ПО, программисты прибегают к т.н. созданию т.н. программных абстракций, это когда каждый вышестоящий слой программного кода «скрывает» всю сложность нижестоящего уровня, предоставляя на своём уровне лишь простейшие интерфейсы. Иногда таких уровней абстракций набирается десятки тысяч. Такой подход упрощает процесс разработки, но увеличивает время прохождения данных от источника к получателю и наоборот.
На самом деле, лаги могут возникать не только у встроенных звуковых карт, но и тех, которые подключаются через USB, WireFire (земля ему пухом), PCI и пр.
Чтобы избежать подобного рода лагов, разработчики используют обходные пути, которые позволяют избавиться от ненужных абстракций и программных преобразований. Одним из таких решений является всеми любимый ASIO для ОС Widows, JACK (не путать с разъёмом) – для Linux, CoreAudio и AudioUnit – для OSX. Стоит отметить, что у OSX и Linux всё отлично и без «костылей» как у Windows. Тем не менее, не каждое устройство способно работать с необходимой скоростью и требуемой точностью.
Допустим, что наш инженер/музыкант относится к разряду Кулибиных и смог настроить JACK/CoreAudio или заставить работать свою звуковую карту с ASIO-драйвером фирмы «народный промысел».
В лучшем случае, таким образом наш мастер уменьшил лаг с пол секунды до почти приемлемых 100 мсек. Проблема последних миллисекунд кроется ко всему прочему и во внутренней передаче сигнала. При прохождении сигнала от источника через интерфейс USB или PCI к центральному процессору, сигнал курирует южный мост, который собственно и занимается тем, что работает с большей частью периферии и непосредственно подчиняется центральному процессору. Тем не менее, центральный процессор – персонаж важный и занятой, поэтому у него не всегда найдётся время вот-прямо-сейчас обрабатывать звук, поэтому нашему мастеру придётся или смириться с тем, что эти 100 мсек могут «скакать» на ± 50 мсек если не больше. Решением данной проблемы может быть покупка звуковой карты с собственной микросхемой для обработки данных или DSP (Digital Signal Processor).
Как правило, большая часть всех «внешних» звуковых карт (т.н. игровых звуковых карт) имеет подобного рода сопроцессор, однако он весьма негибок для работы и предназначен по сути для «улучшайзинга» воспроизводимого звука. Звуковые карты, которые изначально предназначены для обработки звука имеют более адекватный сопроцессор, или, в граничном варианте, такой сопроцессор продаётся отдельно. Преимуществом использования сопроцессора является тот факт, что в случае его применения, специальное программное обеспечение будет обрабатывать сигнал, практически не используя центральный процессор. Недостатком такого подхода может служить цена, а также «заточка» оборудования для работы со специальным программным обеспечением.
Отдельно, хотелось бы отметить интерфейс сопряжения звуковой карты и компьютера. Требования тут достаточно приемлемые: для достаточно высокой скорости обработки будет достаточно таких интерфейсов как USB 2.0, PCI. Звуковой сигнал на самом деле не является сколь-либо большим объёмом данных, как, например, видеосигнал, поэтому требования минимальные. Однако добавлю ложку дёгтя: протокол USB не гарантирует 100% доставку информации от отправителя получателю.
С первой проблемой определились – большие задержки при использовании стандартных драйверов или большая цена за использование звуковой карты с адекватной задержкой.
Ранее мы определились, что добиться идеальной передачи аналогового сигнала не такая уж и простая задача. В добавок к этому, стоит упомянуть шумы и погрешности, которые возникают в процессе снятия/преобразования/передачи сигнала как данных, поскольку, если вспомнить физику, любой измерительный прибор обладает своей погрешностью, а любой алгоритм своей точностью.
Шутка из области радиотехники: в радиосвязи есть т.н. Q-коды, трёхбуквенные обозначения различных вопросов-ответов, применяющиеся для сокращения числа передаваемых символов. Один из неофициальных кодов «QZZ» расшифровывается как «Это фон 60 Гц или вы храпите?», здесь 60 Гц – это паразитное фоновое излучение частоты переменного тока.
Данная шутка очень показательна ввиду того, что на работу звуковой карты также влияет излучение расположенной рядом аппаратуры, вплоть до ультразвука, издаваемого центральным процессором во время работы. Ко всему прочему стоит добавить искажения в характеристику записываемого/воспроизводимого сигнала которые зависят от конечного устройства (микрофона, звукоснимателя, динамиков, наушников и пр.). Зачастую для маркетинга производители различных звуковых устройств сознательно увеличивают возможную частоту снимаемого/воспроизводимого сигнала, от чего у человека, который учил биологию и физику в школе возникает вполне осознанный вопрос «а зачем, если человек не слышит вне диапазона 20-20кГц?». Как говорится, в каждой правде есть доля правды. Действительно, очень многие производители лишь на бумаге обозначают более качественные характеристики у своего оборудования. Тем не менее, если всё-же производитель действительно сделал устройство, которое способно снять/воспроизвести сигнал в чуть большем диапазоне частот, о покупке данного оборудования стоит хоть ненадолго, но задуматься.
Дело вот в чем. Все прекрасно помнят, что такое АЧХ, красивые графики с неровностями и прочим. При снятии звука (рассмотрим только этот вариант), микрофон соответствующим образом его искажает, что характеризуется неровностями его АЧ-характеристики в пределах того диапазона, который он «слышит».
Таким образом, имея микрофон, который способен снять сигнал в стандартных пределах (20-20к) мы получим искажения лишь на этом диапазоне. Как правило, искажения подчиняются нормальному распределению (вспоминаем теорию вероятностей), с небольшими вкраплениями случайных погрешностей. Что будет, если мы при прочих равных условиях расширим диапазон снимаемого сигнала? Если следовать логике – то «шапка» (график плотности вероятности) растянется в сторону увеличения диапазона, тем самым сместив искажения за пределы интересующего нас слышимого диапазона.
На практике, всё зависит от разработчика оборудования и следует очень тщательно это проверять. Тем не менее, факт остаётся фактом.
Если вернуться к нашему железу, то, к сожалению, не всё так радужно. Аналогично заявлениям разработчиков микрофонов и динамиков, производитель звуковых карт также часто привирают относительно режимов работы своих устройств. Иногда для конкретной звуковой карты можно видеть, что она работает в режиме 96к/24бит, хотя на деле это всё те же 48к/16бит. Тут дело может обстоять в том, что в пределах драйвера звук действительно может быть закодирован с указанными параметрами, хотя реально звуковая карта (ЦАП-АЦП) не могут выдать необходимые характеристики и просто отбрасывают старшие разряды у глубины дискретизации и пропуская часть частот у частоты дискретизации. Этим в своё время очень часто грешили простейшие встроенные звуковые карты. И хотя, как мы выяснили для человеческого слуха вполне достаточно таких параметров как 40к/10бит, для обработки звука этого будет маловато из-за вносимых искажений в процессе обработки звука. То есть, если инженер или музыкант снял звук при помощи среднего микрофона или звуковой карты, то в дальнейшем с использованием даже лучших программ и железа будет очень проблематично вычистить весь шум и погрешности, которые были внесены на этапе записи. К счастью производители полупрофессионального или профессионального звукового оборудования подобным не грешат.
Последняя проблема заключается в том, что встроенные звуковые карты попросту не имеют достаточного числа необходимых разъёмов для подключения необходимых устройств. По факту, даже джентельменский набор в виде наушников, и пары мониторов будет попросту некуда подключить, а уж о таких изысках как выходы с фантомным питанием и отдельными регуляторами для каждого из каналов и вовсе придётся забыть.
Итого: первое что нужно определить для дальнейшего выбора типа звуковой карты – это то, чем мастер будет заниматься. Вполне вероятно, что для черновой обработки, когда нет нужды записывать в высоком качестве или для имитации «ушей» конечного слушателя может быть достаточно встроенной или внешней, но относительно дешевой звуковой карты. Также это может пригодиться для начинающих музыкантов, если им не лень разбираться с уменьшением задержек при real-time обработке. Для мастеров, которые занимаются исключительно офлайн обработкой, следует не заморачиваться в уменьшении задержек и акцентировать внимание на устройства, которые будут реально выдавать положенные им герцы и биты. Для этого не обязательно покупать сверх дорогую звуковую карту, в самом дешевом варианте может подойти более-менее адекватная «игровая» звуковая. НО, акцентирую внимание на том, что драйвера для таких звуковых карт пытаются улучшить звучание определенным образом, что недопустимо, поскольку для обработки необходимо получить звук как можно более чистый и сбалансированный с минимальным вкраплением драйверного «улучшайзинга».
Однако, если Вам, как мастеру, необходимо устройство, которое будет отвечать требованиям по качеству записываемого-воспроизводимого сигнала, а также по скорости обработки этого сигнала – тут придётся или доплатить, получив аппарат надлежащего качества или выбрать 2 чем можно пожертвовать: высокое качество, низкая цена, высокая скорость.