Karta dźwiękowa

    Możliwości generowania dźwięku w jakie wyposażono komputery PC przy ich projektowaniu są bardzo skromne. Powstały więc tzw. karty dźwiękowe rozszerzające możliwości komputerów PC o odtwarzanie i zapis (czyli digitalizację dźwięku).     Ważniejsze pojęcia:
* Synteza analogowa FM : Syntezator generujący dźwięk na zasadzie modulacji częstotliwości FM (ang. Frequency Modulation) jest syntezatorem analogowym. Podstawowymi jego elementami są tak zwane operatory. Pojedynczy operator składa się z kilku układów, które zajmują się wytwarzaniem fal podstawowych fal dźwiękowych, takich jak sinusoida prostokąt czy piła, o zadanej częstotliwości. Następnie fale te, po odpowiednim przetworzeniu w układach generujących obwiednie, są miksowane. Tak przetworzony dźwięk zostaje po wzmocnieniu doprowadzony do wyjścia karty. Im więcej operatorów , tym efekty osiągnięte przez syntezę FM są ciekawsze.
* Synteza cyfrowa PCM : (tablica fal - ang. wave table) Drugą metodą syntezy dźwięku jest synteza cyfrowa na zasadzie PCM (ang. Pulse Code Modulation), czyli kodowania impulsowego. Układ odpowiedzialny za taką syntezę przetwarza dźwięk w postaci cyfrowej, realizując podstawowe efekty, jak: zmiana wysokości dźwięku, pogłos, chór, itp. Czasami te karta jest wyposażona w specjalizowany procesor do generowania efektów specjalnych, wtedy liczba efektówt możliwych do uzyskania jest odpowiednio większa. Tak obrobiony sygnał dopiero wtedy jest przetwarzany na postać analogową i doprowadzany do wyjścia analogowego karty dźwiękowej. Nowsze karty umożliwiają takie bezpośrednie zbieranie na wyjściu sygnału cyfrowego. Sygnałami bazowymi dla układów syntezatora są próbki instrumentów zapisane fabrycznie w pamięci ROM (przeważnie wykonane z dość dobrą jakością) lub ładowane do pamięci RAM karty. Jak wynika z powyższego opisu , synteza wave table powinna dawać jakość dźwięku wyższą niż FM, co jest zgodne z prawdą w przypadku popularnych (tanich) kart dźwiękowych.
* MIDI : (ang. Musical Instruments Digital Interface) to ogólnie przyjęty standard komunikowania się elektronicznych instrumentów muzycznych, oznacza to e karta dźwiękowa wyposażona w interface MIDI może komunikować się z dowolnym instrumentem muzycznym. W praktyce oznacza to, e jeśli dana karta dźwiękowa jest wyposażona w interfejs MIDI (przeważnie poprzez umieszczone na karcie złącze joysticka), to można podłączyć do niej poprzez ten interfejs dowolny elektroniczny instrument muzyczny (np. klawisze") który jest zgodny z MIDI i sterować nim z poziomu komputera. Oczywiście, konieczne jest do tego odpowiednie oprogramowanie.
* General MIDI : to pewien standard kolejności zapisu w pamięci urządzenia próbek instrumentów (odnosi się to do kart opartych o syntezę wave table). Oznacza to, e jeśli dana karta dźwiękowa jest zgodna z General MIDI, to numery próbek instrumentów umieszczonych w pamięci karty zgadzają się za specyfikacją tego standardu.
* Dźwięk trójwymiarowy (3D Sound, Qsound) Efekt "trójwymiarowości" dźwięku osiągnięto w kartach dźwiękowych poprzez traktowanie dwóch kanałów monofonicznych jako jednego kanału stereo. Umożliwia to pozorne przesunięcie źródła dźwięku w efekcie stereofonicznym we wszystkich trzech wymiarach (a więc lewo-prawo, góra-dół, przód-tył), przy zastosowaniu tylko dwóch kolumn. Oczywiście, aby efekt ten był słyszalny, konieczne jest zastosowanie dobrego wzmacniacza oraz bardzo dobrych kolumn głośnikowych (lub dobrej klasy słuchawek).
Podłączanie karty dźwiękowej :
* Podłączając kartę dźwiękową do komputera, należy pamiętać o bardzo ważnej rzeczy: prawidłowym skonfigurowaniu karty. Obecnie spotykane karty można konfigurować na jeden z dwóch sposobów (w zależności od konkretnego modelu: sprzętowo, czyli przestawiając umieszczone na karcie zworki, oraz programowo: czyli korzystając ze specjalnego programu dołączanego do karty. Konfiguruje się zazwyczaj numer IRQ (przerwania sprzętowego), numer kanału DMA (bezpośredniego dostępu do pamięci, pozwala to na transmisję danych bez angażowania głównego procesora komputera), adresy portów w przestrzeni I/O dla syntezatora FM i/lub MIDI. Aby dane dotyczące ustawień karty były widziane przez programy pracujące w DOS, trzeba utworzyć zmienną środowiskową BLASTER i wpisać do niej odpowiednie wartości. Popularne karty dźwiękowe dostępne na rynku :
* Sound Blaster : Do dziś najbardziej rozpowszechnionymi standardami kart dźwiękowych w komputerach PC są różne odmiany karty Sound Blaster firmy Creative Labs i zgodne z nimi karty innych producentów. Jednak Sound Blaster nie był pierwszy, był on kopią karty AdLib, najprostszej i najtańszej, która na samym początku stała się standardem, jeżeli chodzi o muzyczkę generowaną przez gry. Firma Creative, coraz bardziej udoskonalając swój produkt, spowodowała wyparcie z rynku karty AdLib przez Sound Blastera. Standardowa karta dźwigkowa zgodna z Sound Blasterem posiada "na pokładzie":
* syntezator analogowy (przeważnie z serii OPL firmy Yamaha), działający na zasadzie FM, czyli modulacji częstotliwości, obecnie prawie w 100% kart stereofonicznych , który służy do tworzenia dźwięków "sztucznych".
* sampler służący do digitalizacji sygnału doprowadzonego z zewnątrz (czyli nagrywania" dźwięku) oraz do operacji odwrotnej, czyli konwersji sygnału cyfrowego na analogowy (na tej zasadzie komputer odtwarza tzw. "sample, czyli na przykład pliki .WAV).
* interfejs MIDI, który pozwala na podłączenie do komputera dowolnego instrumentu elektronicznego wyposażonego w ten interfejs i sterowania nim przez komputer, niektóre modele są wyposażone w złącza do podłączenia napędów CD-ROM w standardach sterownika Mitsumi, SONY, Panasonic i/lub IDE-ATAPI.
* Wave Blaster i inne przystawki Karta Wave Blaster to przystawka do kart zgodnych z Sound Blasterem, rozszerzająca możliwości karty o syntezę wave table. Karty takie są przeważnie wyposażone w 1-4 MB pamięci ROM z zapisanymi w niej próbkami, zgodnie ze standardem General MIDI. Aby taką kartę można było podłączyć do karty realizującej syntezę FM, ta ostatnia musi posiadać specjalne złącze dla kart wave table. Istnieją na rynku także przystawki wave table innych producentów, różniące się parametrami, np. karta Rio firmy Turtle Beach.
* Sound Blaster AWE32 Karta AWE32 (skrót od Advanced Wave Effects) była odpowiedzią firmy Creative Labs na karty wykorzystujące syntezę cyfrową wave table, zdobywające sobie coraz większe uznanie użytkowników i stanowiące coraz groźniejszą konkurencję dla Sound Blasterów wszelkiej maści. Karta ta jest wyposażona w oba rodzaje syntezy, realizowane przez syntezator Emu-8000. Parametry dotyczące częstotliwości próbkowania są takie same jak dla SB 16 (z którym jest zgodna). AWE32 jest wyposażony w 1 MB pamięci ROM z próbkami w standardzie General MIDI oraz w 0,5 MB pamięci RAM do przechowywania własnych próbek, rozszerzalne do 28 MB za pomocą zwykłych modułów SIMM. Jak sama nazwa wskazuje, karta umożliwia odtwarzanie dźwięku w 32-głosowej polifonii. Producent zaopatrzył też ją w interfejsy do podłączenia napędu CD-ROM w jednym z 4 popularnych standardów. Istnieje też tańsza wersja karty, nazwana AWE32 Value. Różni się ona od wersji pełnej brakiem gniazd SIMM do rozszerzenia pamięci (0,5 MB całkowicie wystarcza do amatorskich zastosowań) oraz posiada tylko 1 złącze napędu CD-ROM (ATAPI). Obie wersje karty symulują generowanie dźwięków "trójwymiarowych", który to efekt nazwano w tych kartach Qsound.
* Gravis Ultrasound Kiedy w roku 1993 firma Advanced Gravis wypuścił na rynek kart Gravis Ultrasound (GUS), była to pierwsza karta dźwiękowa dla amatorów, w której zastosowano syntezator PCM (wave table) i całkowicie zrezygnowano z syntezatora FM. Produkt odniósł ogromny sukces, ponieważ oferował o wiele wyższą jakość dźwięku od popularnych Sound Blasterów przy niewygórowanej cenie. Sampler umieszczony na karcie umożliwia odtwarzanie w rozdzielczości 16 bitów, ale zapis tylko w 8-bitowej. Możliwe jest dołączenie dodatkowego modułu, realizującego pełny 16-bitowy sampling. GUS jest standardowo wyposażony w 256 kB pamięci RAM przeznaczonej dla próbek, co jest wartością niewystarczającą do odtwarzania nawet 8-bitowych próbek. Konieczne jest rozszerzenie pamięci za pomocą tanich modułów DIP do wielkości przynajmniej 0,5 MB (co umożliwi pracę w stereo z 8-bitową rozdzielczością), lub do 1 MB (stereo,16 bitów). Niestety, jest to wielkość maksymalna, co dyskwalifikuje tą kartę do zastosowań choćby pół profesjonalnych. Na przykład, profesjonalne samplery można wyposażyć w ok. 64 MB RAM. Karta Ultrasound jest wyposażona w 32- głosowy syntezator ICS Gravis GFl, realizujący efekt "trójwymiarowości" dźwięku (nazwany tu 3D Sound). Karta Gravis Ultrasound zapoczątkowała ewolucję kart dźwiękowych innych producentów od syntezy FM do wave table, zmuszając nawet firmę Creative Labs do wyprodukowania własnej karty z syntezatorem cyfrowym (AWE32).